RFID技術(shù)的電子標(biāo)識(shí)器的應(yīng)用.doc

RFID技術(shù)的電子標(biāo)識(shí)器的應(yīng)用1. 目前的地下管線維護(hù)管理現(xiàn)狀及常見問題目前，大部分地下線纜除了敷設(shè)在主干道路旁側(cè)的電纜溝或隧道外,依舊大量采取了直埋方式。對(duì)于故障電纜路徑的找尋方法大多采取標(biāo)識(shí)物識(shí)別或應(yīng)用其他定位儀器查找，在實(shí)際的運(yùn)用過程中時(shí)常存在以下幾個(gè)問題致使因無法確定電纜路徑而使故障排除工作陷入僵局。1.1標(biāo)識(shí)物缺失。在日常的管線網(wǎng)維護(hù)管理工作中，由于地區(qū)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，市政建設(shè)、房屋建筑、道路、綠化及各種管線建設(shè)對(duì)地理環(huán)境引起的變化等諸多因素，原有管線地上標(biāo)志物已經(jīng)缺失。根本無法再利用當(dāng)初的標(biāo)識(shí)物或圖紙相關(guān)參照物進(jìn)行對(duì)照找尋管線路徑。1.2傳統(tǒng)的探測(cè)設(shè)備受外界條件干擾強(qiáng)烈，容易出現(xiàn)較大誤差。傳統(tǒng)地下管線探測(cè)設(shè)備易受到金屬物、強(qiáng)電場(chǎng)等環(huán)境影響，以及信號(hào)接入條件不同所造成的檢測(cè)誤差，甚至是較大的誤差。例如某進(jìn)線電纜中間接頭進(jìn)水故障，由于該地區(qū)房地產(chǎn)開發(fā)地理位置變化較大，原資料圖紙電纜地上標(biāo)注物已經(jīng)缺失，電纜位置無法查詢，致使故障點(diǎn)遲遲未能找到，雖然動(dòng)用各種儀器查找，但效果皆不十分明顯，整個(gè)電纜故障查找和排除故障總共花費(fèi)時(shí)間長達(dá)兩天半之久。1.3受氣候條件干擾，在惡劣天氣條件下無法進(jìn)行。又如電纜被建筑工地挖掘機(jī)挖斷，肇事人在電纜被挖斷后將事故點(diǎn)掩埋，同樣因?yàn)閳D紙資料不準(zhǔn)確，電纜位置不清楚，加之有較大降雨，地面都被較深積水覆蓋，造成全線三段電纜無法準(zhǔn)確檢測(cè)故障點(diǎn)，運(yùn)用各項(xiàng)設(shè)備儀器查尋，直到第二天才恢復(fù)。2.RFID（射頻識(shí)別技術(shù)）簡(jiǎn)介RFID技術(shù)的問世無疑是為電纜網(wǎng)的維護(hù)管理工作提供了一個(gè)全新的方法及理念，我們可以利用該項(xiàng)技術(shù)大幅度的提升電纜故障維修工作的工作效率。2.1什么是RFID技術(shù)射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，縮寫RFID）是20世紀(jì)90年代開始興起的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的的技術(shù)。2.2 RFID技術(shù)的工作原理RFID技術(shù)的基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)后，接收解讀器發(fā)出的射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（Passive Tag，無源標(biāo)簽或被動(dòng)標(biāo)簽），或者主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（Active Tag，有源標(biāo)簽或主動(dòng)標(biāo)簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送至中央信息系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。一套完整的RFID系統(tǒng), 是由閱讀器(Reader)與電子標(biāo)簽(TAG)也就是所謂的應(yīng)答器(Transponder)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部份所組成, 其工作原理是Reader 發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給Transponder, 用以驅(qū)動(dòng) Transponder電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí) Reader 便依序接收解讀數(shù)據(jù), 送給應(yīng)用程序做相應(yīng)的處理。以RFID 卡片閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通訊及能量感應(yīng)方式來看大致上可以分成感應(yīng)偶合(Inductive Coupling) 及后向散射偶合(Backscatter Coupling)兩種, 一般低頻的RFID大都采用第一種式, 而較高頻大多采用第二種方式。閱讀器根據(jù)使用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不同可以是讀或讀/寫裝置，是RFID系統(tǒng)信息控制和處理中心。閱讀器通常由耦合模塊、收發(fā)模塊、控制模塊和接口單元組成。閱讀器和應(yīng)答器之間一般采用半雙工通信方式進(jìn)行信息交換，同時(shí)閱讀器通過耦合給無源應(yīng)答器提供能量和時(shí)序。 在實(shí)際應(yīng)用中，可進(jìn)一步通過Ethernet或WLAN等實(shí)現(xiàn)對(duì)物體識(shí)別信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。應(yīng)答器是RFID系統(tǒng)的信息載體，目前應(yīng)答器大多是由耦合原件（線圈、微帶天線等）和微芯片組成無源單元。2. RFID技術(shù)的延伸電子信息標(biāo)識(shí)器利用RFID技術(shù)而研制的可以埋設(shè)在地下的電子信息標(biāo)識(shí)器可以有效地應(yīng)用于電纜網(wǎng)的日常維護(hù)管理工作之中。只要我們根據(jù)設(shè)計(jì)要求預(yù)先在電纜埋設(shè)的過程中安放地下電子標(biāo)識(shí)器，在日后的維護(hù)工作中，我們就可以輕松的以非開挖地的方式找到該電纜的相關(guān)信息。并且標(biāo)識(shí)器探測(cè)識(shí)讀設(shè)備利用的是RFID識(shí)讀技術(shù)，根據(jù)標(biāo)識(shí)器反映的信號(hào)強(qiáng)弱來精準(zhǔn)定位和查找地下電纜，從而有效的克服了傳統(tǒng)探測(cè)設(shè)備受天氣、金屬、地質(zhì)等條件的約束，即使在惡劣的自然條件下也可以充分的發(fā)揮功效，因此無論是從便捷性還是實(shí)用性角度，相對(duì)目前的電纜查找探測(cè)的方法和儀器都達(dá)到了質(zhì)的飛躍。3.地下電子信息標(biāo)識(shí)器系統(tǒng)組成3.1電子信息標(biāo)識(shí)器的組成電力電纜電子信息標(biāo)識(shí)系統(tǒng)主要有電子信息標(biāo)識(shí)器和標(biāo)識(shí)器探測(cè)儀兩個(gè)部分組成。為區(qū)別通信、供水、石油天然氣等地下設(shè)施，探測(cè)識(shí)別埋設(shè)在電力電纜附近的標(biāo)識(shí)器的設(shè)備只能使用電力版的探測(cè)設(shè)備,，識(shí)讀時(shí)可以讀取標(biāo)識(shí)器的ID編碼及記錄的相關(guān)電力電纜的信息。型號(hào)：RXG-TR07讀取距離：605cm外殼標(biāo)尺：25 x H75 mm重量：52g型號(hào)：RXG-TR15讀取距離：15010cm外殼標(biāo)尺：49 x H141 mm重量：600g型號(hào)：RXG-TR20讀取距離：18010cm外殼標(biāo)尺：240 x 240 mm重量：800g（圖1）3.2電子標(biāo)識(shí)器的工作原理（1）探測(cè)儀以間斷方式發(fā)送一定頻率的信號(hào)脈沖。（2）相同諧振頻率的地下標(biāo)識(shí)器吸收并存儲(chǔ)信號(hào)能量。（3）探測(cè)儀短時(shí)間發(fā)送信號(hào)后,停止發(fā)送并進(jìn)入信號(hào)接收模式。（4）當(dāng)探測(cè)儀停止發(fā)送信號(hào),標(biāo)識(shí)器將儲(chǔ)存的能量釋放并反射回探測(cè)儀。（5）探測(cè)儀檢測(cè)返回的信號(hào)強(qiáng)度來確定標(biāo)識(shí)器具體地點(diǎn)。（6）當(dāng)探測(cè)儀與標(biāo)識(shí)器最接近時(shí)，信號(hào)最強(qiáng)，也就是標(biāo)識(shí)器的正上方。（7）電子信息標(biāo)識(shí)器采用RFID技術(shù)存儲(chǔ)并傳輸數(shù)據(jù)信息。（如圖2）所示。（圖2）3.3電子標(biāo)識(shí)器簡(jiǎn)介國內(nèi)外應(yīng)用情況電纜電子信息標(biāo)識(shí)系統(tǒng)是電子標(biāo)識(shí)系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用。最早是為美國公共設(shè)施應(yīng)用而開發(fā) ，用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)事件點(diǎn)的重新定位。帶信息存取的信息標(biāo)識(shí)器及與之相應(yīng)的定位設(shè)備，更增加了電子標(biāo)識(shí)系統(tǒng)使用的可靠性和方便性。據(jù)資料介紹，我國香港地區(qū)已對(duì)地下燃?xì)狻⒔o水、排水、電力、通信等管線全面埋設(shè)了電子標(biāo)識(shí)器并制定了相關(guān)管線施工維護(hù)規(guī)范，從而有效地降低了事故發(fā)生率，在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和地下管線的安全性方面提供了良好的技術(shù)保障手段。在世博場(chǎng)館的燃?xì)馀涮坠こ讨?，浦東燃?xì)鈶?yīng)用了電子信息標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，用于精確定位和準(zhǔn)確識(shí)別管道、閥門、彎頭、三通和其他地下管道設(shè)施等。使用RFID技術(shù)后，既能避免為了尋找管道而大面積開挖路面對(duì)居民生活產(chǎn)生的影響，又保證了對(duì)城市地下管道的精確識(shí)別和安全管理。3.4電子標(biāo)識(shí)系統(tǒng)較傳統(tǒng)探測(cè)設(shè)備的優(yōu)越性3.4.1由于電子標(biāo)識(shí)系統(tǒng)是通過探測(cè)設(shè)備對(duì)地下電子標(biāo)識(shí)器的信號(hào)強(qiáng)度的探測(cè)來達(dá)到確認(rèn)標(biāo)識(shí)器位置的，它克服了傳統(tǒng)地下管線探測(cè)設(shè)備易受到金屬物、強(qiáng)電場(chǎng)等環(huán)境影響，以及信號(hào)接入條件不同所造成的檢測(cè)誤差，甚至是較大的誤差。3.4.2電子標(biāo)識(shí)器產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)采用注塑一體成型的生產(chǎn)工藝,保證了產(chǎn)品的絕對(duì)密閉性,外殼采用適用于地下復(fù)雜環(huán)境下能使用的材料,內(nèi)部結(jié)構(gòu)采取了防震等保護(hù)措施,從而確保產(chǎn)品能在地下長時(shí)間使用。3.4.4電子標(biāo)識(shí)器系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)所受的干擾和影響很小，相應(yīng)的精確度高，因而能較好地發(fā)揮其精確定位功能。如果結(jié)合全球定位系統(tǒng)GPS使用，以全球定位系統(tǒng)尋找發(fā)生故障的大致地區(qū)，再以電子標(biāo)識(shí)器產(chǎn)品本身有效磁場(chǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行快速地精確定位，或者在不同種類地下設(shè)施密集地區(qū)及同溝敷設(shè)多束電纜地區(qū)，分別選用不同頻率的電子標(biāo)識(shí)器加以區(qū)分，其作用則更為明顯。4.RFID技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用方法電子標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的建立和應(yīng)用電子標(biāo)識(shí)系統(tǒng)充分利用RFID技術(shù)的特點(diǎn)，在電纜網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)管理工作中通過快速的定位幫助現(xiàn)場(chǎng)施工人員快速、精確的確定電纜路徑及相關(guān)設(shè)備信息，從而縮短工作時(shí)間，保障施工安全性，避免因大量開挖土石方或挖斷其他管線而引起不必要的工程延誤。其應(yīng)用方法大致分為兩個(gè)階段：1.建立電子標(biāo)識(shí)系統(tǒng)。將標(biāo)識(shí)器按工作流程準(zhǔn)確的放入埋設(shè)電纜的規(guī)范位置，并建立相關(guān)信息備份。2.應(yīng)用電子信息標(biāo)識(shí)系統(tǒng)。根據(jù)標(biāo)識(shí)器反映的位置判斷電纜走向及相關(guān)設(shè)備信息。4.1電子信息標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的建立。4.1.1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘察后，將電子信息標(biāo)識(shí)器位置、埋深深度及埋設(shè)要求在施工圖紙中進(jìn)行標(biāo)注。（1）設(shè)計(jì)人員在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察后，根據(jù)電纜敷設(shè)的路徑按照一定間隔確定電子信息標(biāo)識(shí)器埋設(shè)位置，并在設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)電子標(biāo)識(shí)器的位置、埋深及安裝要求作以說明和標(biāo)注。（2）在電子標(biāo)識(shí)信息表（如表1所示）中填寫相關(guān)信息，并將此表隨設(shè)計(jì)圖紙一同校驗(yàn)轉(zhuǎn)出。（如圖3所示）4.1.2根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求按設(shè)計(jì)規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)施工，將電子標(biāo)識(shí)器埋設(shè)于相應(yīng)位置。施工方在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙規(guī)范要求施工，根據(jù)圖紙準(zhǔn)確的放置電子標(biāo)識(shí)器。在這里，我們有必要了解一下電子標(biāo)識(shí)器安裝時(shí)的注意事項(xiàng)和安裝位置。(1)電子信息標(biāo)識(shí)器埋設(shè)時(shí)有條件的地方可以使用扎帶綁扎在電纜上，確保其位置相對(duì)固定。如果受現(xiàn)場(chǎng)條件限制無法進(jìn)行綁扎固定時(shí)，可采用直接敷設(shè)在電纜上方的方法，但之間必須保持至少20厘米的距離。(2)電子標(biāo)識(shí)器在埋設(shè)時(shí)要求垂直放置,必要時(shí)可以放在一定長度的PVC管內(nèi),然后把PVC管垂直埋置，同時(shí)必須注意埋深深度必須小于其規(guī)定的最大埋深。埋設(shè)過程中應(yīng)先鋪墊細(xì)土后放置標(biāo)識(shí)器，再回填至少15厘米細(xì)土后方可夯實(shí)或機(jī)械回填至路面。（3）電子信息標(biāo)識(shí)器埋設(shè)于相應(yīng)電纜設(shè)施的正上方，相鄰兩個(gè)電子標(biāo)識(shí)器之間的水平距離必須大于2米且小于50米，建議埋設(shè)間隔為1020米，以保證能被清晰的識(shí)別出來。（4）電纜電子標(biāo)識(shí)器安裝位置。在進(jìn)行地下電纜建設(shè)和維護(hù)過程中，電子標(biāo)識(shí)器可沿電纜按照一定的間隔埋設(shè)，但在以下幾處事件點(diǎn)處應(yīng)重點(diǎn)安裝標(biāo)識(shí)器:電纜拐彎處通常沿彎道埋設(shè)三個(gè)電子標(biāo)識(shí)器并保證間距至少大于1米，其主要作用在于進(jìn)行電纜探測(cè)時(shí)可以準(zhǔn)確的測(cè)出電纜的拐點(diǎn);當(dāng)電纜埋深深度發(fā)生時(shí)，在電纜埋深變化的兩端分別放置電子標(biāo)識(shí)器，并保證最小距離大于2米小于50米;電纜中間接頭處;電纜護(hù)管兩側(cè)分別安裝電子信息標(biāo)識(shí)器;接續(xù)點(diǎn)、井蓋、T型分支等事件點(diǎn)處;與供水、供暖、通信等其他管線交叉跨域處。4.1.3建立或變更電子標(biāo)識(shí)器信息檔案。標(biāo)識(shí)器設(shè)計(jì)有可存儲(chǔ)相關(guān)信息的芯片，而且每個(gè)標(biāo)識(shí)器預(yù)先寫入唯一序列號(hào)標(biāo)識(shí)碼。對(duì)標(biāo)識(shí)器相應(yīng)ID編號(hào)及對(duì)應(yīng)環(huán)境深度等信息進(jìn)行記錄，并由專人負(fù)責(zé)及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，保證數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。4.1.4竣工驗(yàn)收。根據(jù)施工圖紙，使用定位儀對(duì)每個(gè)電子標(biāo)識(shí)器進(jìn)行驗(yàn)證，讀取其ID號(hào)和信息，并與電子標(biāo)識(shí)信息表進(jìn)行對(duì)照。利用GPS全球定位系統(tǒng)對(duì)電子標(biāo)識(shí)器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)定位，將其記錄位置導(dǎo)入電子地理信息系統(tǒng)（GIS系統(tǒng)）中，并根據(jù)此位置進(jìn)行電纜繪制。確認(rèn)無誤后方可履行簽字手續(xù)。4.1.5 資料歸檔。將電子信息標(biāo)識(shí)器的ID編號(hào)及對(duì)應(yīng)環(huán)境深度與驗(yàn)收資料共同歸檔，信息維護(hù)員根據(jù)資料建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫信息并做好維護(hù)。1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)；2按設(shè)計(jì)規(guī)范施工；3建立信息檔案；4竣工驗(yàn)收；5資料歸檔電子標(biāo)識(shí)信息記錄表工程名稱 施工日期施工單位記錄人序號(hào)ID條形碼描述井號(hào)埋設(shè)位置經(jīng)度緯度123456（表1）現(xiàn)場(chǎng)勘察電纜路徑及管線設(shè)計(jì)確定埋設(shè)標(biāo)識(shí)器位置及安裝注意事項(xiàng)為每個(gè)標(biāo)識(shí)器分配編碼在電子標(biāo)識(shí)信息表中填寫相關(guān)信息校驗(yàn)出圖（圖3）4.2電子信息標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用當(dāng)某段電纜發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)用電子信息標(biāo)識(shí)系統(tǒng)來查找故障電纜較通常電纜查找方法來說，其查找速度可以提升80%以上，根本原因在于：通過探測(cè)設(shè)備定位查找和識(shí)別電子信息標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中的地下電子標(biāo)識(shí)器可以使施工人員快捷的找尋到標(biāo)識(shí)器的相應(yīng)位置，而后通過對(duì)標(biāo)識(shí)器“點(diǎn)”的定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)電纜的“線”定位的效果。我們現(xiàn)在假設(shè)在K地區(qū)的一段電纜L，同時(shí)還有另一條電纜M敷設(shè)在電纜L旁并與電纜M平行埋設(shè)，每條電纜有四個(gè)電子標(biāo)識(shí)器。當(dāng)這條電纜L發(fā)生故障時(shí)，如果按照常規(guī)方法去找尋電纜，在圖紙不清的情況下，我們無法判斷出我們所查到的電纜是L電纜還是M電纜且查找定位困難，從而造成土石開挖工程量過大，甚至可能因?yàn)槁裆畈磺逭`將M電纜挖斷，引發(fā)停電事故。應(yīng)用電子信息標(biāo)識(shí)系統(tǒng)后，在圖紙不清的情況下，我們?nèi)钥梢哉覍つ繕?biāo)電纜位置：4.2.1將GIS系統(tǒng)中的相應(yīng)電纜及其附近埋設(shè)的電子標(biāo)識(shí)器坐標(biāo)導(dǎo)入至手持電腦中。4.2.2利用GPS全球定位系統(tǒng)對(duì)需要查找的電纜管線上埋設(shè)的標(biāo)識(shí)器進(jìn)行導(dǎo)航確定標(biāo)識(shí)器的大致定位。4.2.3施工人員應(yīng)用探測(cè)儀，找到埋設(shè)在目標(biāo)電纜附近的地下電子標(biāo)識(shí)器4.2.4讀取ID標(biāo)識(shí)。如果讀到ID標(biāo)識(shí)編碼與標(biāo)識(shí)器A相符，則A點(diǎn)為目標(biāo)電纜經(jīng)過的點(diǎn)；如果讀到ID標(biāo)識(shí)編碼與標(biāo)識(shí)器E相符，則需再次找尋電子標(biāo)識(shí)。4.2.5運(yùn)用同樣方法分別找尋出ABCD四點(diǎn)，則目標(biāo)電纜路徑確定，同時(shí)根據(jù)電子標(biāo)識(shí)信息記錄表可以查出目標(biāo)電纜的埋深、長度、型號(hào)、材質(zhì)等相關(guān)信息。將GIS系統(tǒng)中的目標(biāo)電纜座標(biāo)位置及相應(yīng)ID編碼信息導(dǎo)入手持電腦中利用GPS定位系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)電纜上埋設(shè)的標(biāo)識(shí)器的大致位置進(jìn)行定位沿路找尋最近的電子信息標(biāo)識(shí)器并讀取其ID編