安全生产领域中物联网RFID技术应用

赵海元，李 斌

（山西路桥智慧交通信息科技有限公司，山西 太原 030100）

1 安全生产与物联网技术简要概述

安全生产是个巨大的系统工程，涉及人人、时时、处处，而且老问题、新矛盾层出不穷，其主要原因包括安全生产意识不强，主体责任落实不到位，安全管理薄弱，安全生产事故时有发生，安全生产形势依然严峻。在国家加快改革创新的时代背景下，物联网与人工智能正渗透到社会生活的每一个角落，全面改变生活。互联网、物联网技术的发展，推动了智慧城市、智慧交通等产业变革，基础设施全新升级，社会效率大幅度提高。然而在安全生产领域，安全科技创新进展缓慢，安全生产信息没有得到有效挖掘，不能根据安全生产信息及时准确地做出科学决策来指导安全生产。构建安全管理信息化、智能化管理系统已成为企业提升安全管理水平的有效途径和必然选择。

2 物联网产业链构成

由感知层、传输层、平台层、应用层组成。感知层包括RFID技术、MEMS、传感器、智能卡、条码识别器、生物识别、视频识别、监控识别等；传输层包括NB-IoT、LoRa、eMTC、2G/3G/4G/5G、eSIM、Bluetooth、WIFI、UWB、GPS、北斗、Z-wave等；平台层包括中间件大数据与数据安全、云计算、云平台、人工智能；应用层包括精准定位系统、工业4.0、智慧城市、智慧交通、智慧物流、智能家居等。其中感知层是物联网的基石层，所有的智能化平台都将依靠感知层实现万物互联。RFID技术作为构建物联网感知识别层的关键技术，堪称是感知识别层的基石，RFID技术使得信息的获取变得更加快捷，控制更加方便[1]。

3 RFID技术原理及发展优势

RFID技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。RFID技术由阅读器、天线、电子标签等部分组成，电子标签和阅读器通过各自天线建立无线通信，在射频识别领域范围内，阅读器被激活后与电子标签相互作用，自动识别被识别的对象，实现能量传输和数据传输。

RFID技术最早起源于英国，第二次世界大战中被用于辨别敌我飞机身份，之后美国将RFID标签用于军需物资、食品、药品，20世纪60年代开始商用，到现在RFID技术已经应用于工业自动化、物流、仓储、零售、服装、图书、餐饮、医疗、汽车、航空等多个领域。

RFID技术具有六大优势，一是无需可视、批量读取，大量RFID标签可被读写器同时、快速、批量读取，一次可读取数百枚甚至数千枚标签；也可识别高速、移动的物体，如火车、公交等。二是高容纳力，电子标签可存储更多信息，如生产日期、入库日期等，还可反复改写，重复使用；读取后的数据也能即时上传系统加以处理，还可实现对产品的追根溯源。三是读取距离远，根据读写器的功率和天线的增益率，读取距离可从几十厘米到几米不等。四是全球唯一性，不可复制，每个RFID标签都是唯一的，在生产标签过程中，便已将标签与商品信息绑定，所以在后续商品流通、使用过程中，这个标签都是唯一代表所对应的那一件商品。五是保存周期长，RFID标签具有防水、防磁、防腐蚀、耐高温的特点。如洗衣行业、动物饲养行业、医疗行业等，都对标签耐用性有较高要求；目前一般的标签保存时间都可以达到几年、十几年甚至几十年。六是高安全性，RFID标签的核心技术之一是芯片，众所周知芯片开发的难度之大，造价之高。对于造假者而言，复制成本太高，且难以突破技术关卡。此外，电子标签具有可靠的安全加密机制，我国第二代居民身份证也是采用RFID技术[2]。

物联网RFID技术的无线智能识别、精准定位、轨迹追踪、自主监控应用于安全管理中，能够提高安全管理水平。

4 物联网RFID技术在安全领域中应用

安全重在预先感知，做出正确判断，进行预警、预控以及现场处置，感知的目标很多，如人的不安全行为、物的不安全状态、管理缺陷等都是引起安全事故的潜在隐患，公路施工战线长、环境复杂、工序多、数量大，靠人工辨识根本无法做到及时、无遗漏，物联网RFID技术的无线智能识别、精准定位、轨迹追踪、自主监控应用于安全管理中，能够提高安全管理水平。

4.1 拌合站、预制场、隧道等区域管理

在门口、工作通道、重点安全生产部位等卡口处设置RFID通道门禁、RFID读写器，对人员进行考勤信息化管理，完成对进出员工进行身份识别、记录上下班时间、对员工在各个出入口的进出信息进行实时采集，实现远距离身份自动识别，后台系统记录、报警、查询、信息统计等管理；也可分区设置门禁，管理不同权限人员进入相应的区域。在区域范围内安装设备，进一步对人员实时监测，及时掌控人员分布情况，对人员精准定位监控、轨迹跟踪、危险告警等。将人员考勤、身份识别、区域定位、安全预警、灾后急救与日常管理等集于网络平台，实时地获取施工信息，全面、及时、准确的人员动态。为安全管理提供有力保障。

4.2 施工人员安全管理

长期以来公路施工中，施工人员的动态化管理、精细化管理是一大难题，工程战线长、工序复杂，每个班组施工人员众多，并且不同工序存在交叉作业，传统手段很难监管，不知道施工位置及分布，不知道施工人数。而通过RFID技术，将芯片植入安全帽，可以记录施工人员考勤及对所处位置进行动态监控。鉴于RFID技术读取距离特点，在拌合站、钢筋加工厂、预制场等固定场所布设RFID阅读器设备采集数据，在路基、路面、桥梁等施工现场由现场管理人员携带移动式阅读器采集数据，两者相结合全面了解现场人员动态，掌握施工人员出勤情况，将施工人员管理漏洞降到最低。另外，可以将人员安全教育信息、相关操作证件输入到RFID标签中，安全检查时携带阅读器现场核实身份，检查履职情况，也可将其失职行为输入RFID标签（相对于备案），定期对人员进行绩效考核，从而达到规范施工。

4.3 工程机械设备管理

集成RFID技术、北斗无线通信技术和计算机技术，可实现工程机械设备的动态管理，通过赋予每台设备一张唯一标识的“电子身份证”，利用无线通信技术实时反馈设备的工作状态和维修保养状态，确保设备的完好率和利用率。通过RFID技术结合无线测距技术以及智能装置，当佩戴电子标签的人员或车辆靠近到危险车辆时，发出声光报警以及减速刹车，避免机械车辆事故发生。同时RFID技术引入设备管理工作，解决设备管理和设备运行维护之间的矛盾，有效地完成了设备自动化控制以及生命周期内的跟踪，提高了设备管理工作的效率和安全管理水平。另外，RFID技术可用于固定资产、材料物资管理，对固定资产的入库、申领、盘点使用寿命周期进行全面有效管理，详细记录对资产的申购、领用、维护、报废等全过程信息，实现高效可靠的固定资产管理。实现全寿命周期追溯管理，动态监管，随时能摸清家底。

4.4 环境监控量测

可以将危险源、污染源等本身的信息通过RFID技术和智能设备收集，提供更多全面、准确的信息数据，传输到信息平台上进行整理和分析。及时有效地发现其中存在的问题，做好预警、预防和控制工作，确保环境安全、环保工作真正落到实处，提升施工环境监测质量和监测效率。

5 结论

目前，RFID技术主要应用于智慧物流、智慧零售、智能家居、智慧城市等行业，RFID在安防领域的应用主要集中在出入口控制、数据采集与身份确认、防盗报警、电子巡更、人和物定位、自动化以及其他安全管理等几个重点领域。采用RFID感知层的物联网已实现了“人与人”通信与“人与物”通信，在未来装在“物”上使“物”智能化的RFID标签，实现“物与物”通信与互动。

在工程建设安全领域，随着RFID技术推广应用，利用RFID技术各项功能及融合其他科技功能，强化对生产现场人、机、料、法、环等五要素控制管理，结合物联网及智能装置，能够推进工程建设智慧化发展，提升本质安全，“物联网+安全管理”综合运用，将促进传统安全管理模式智能化升级，推进安全管理再上新台阶，大大提升管理能力和水平，促进安全发展。