高鐵施工料具管理中引進RFID跟蹤技術研究

錢國棟

（南寧鐵路局供電處，工程師，廣西 南寧 545007）

高鐵作業現場料具管理，是高鐵安全管理體系的重要組成部分，目的是防止施工料具遺漏在高鐵線路上引發高速運行的動車安全事故。針對高鐵施工料具的管理，鐵路總公司已有明文規定（鐵總運（2014）221號、第十五條），但實施效果并不理想，其難點就是作業面分散，料具種類繁多，工作時間短促，很難做到一件一件去清點核對。近年曾發生了多起因施工料具遺漏作業現場而引發的安全事故。如：2016年在某段發生了現場作業人員將信號燈遺留在高鐵線路上，被運行動車撞上，構成C類事故。可見，高鐵區段施工料具管理不是小事，引進動態跟蹤技術手段很有必要。

目前，“物聯網”技術在“物流業”中得到廣泛應用并且日趨成熟，其中，RFID是“物聯網”核心技術，其主要功能是對“實物”實現動態跟蹤、檢索，最終實現對“實物”有效的管理。

1 RFID技術簡介及其特點

RFID(Radio Frequency Identification)即無線射頻識別技術，是20世紀80的年代開始迅速興起的一種自動識別技術。射頻識別技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的技術；其工作原理是：讀寫器通過天線發送出一定頻率的射頻信號，標簽進入磁場后，如果接收到讀寫器發出的信號，就能憑借感應電流所獲得的能量發送出存儲在芯片中的產品信息(即無源標簽或被動標簽)，或者主動發送某一頻率的信號(即有源標簽或主動標簽)，讀寫器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的電子數據，從而達到自動識別物體的目的，標簽中的信息被讀寫器讀取并解碼后送至與之連接的信息系統進行進一步處理。RFID技術主要有以下突出的特點：

1.1 采集傳輸與數據處理能力強 具有遠距離可靠的采集、傳輸與數據處理能力。超高頻無線射頻識別(RFID)技術,即902MHz RFID標簽并配合超高頻天線系統,結合Microsoft Visual Studio和Microsoft Visual Basic開發環境及不同的現場環境定制開發電子標簽在線讀寫系統,可實現RFID標識和遠距離自動識讀、可靠采集、傳輸與并對相關數據進行有效的處理。

1.2 識別能力強 RFID電子標簽可同時讀取多個RFID電子標簽。由于RFID簽識別防碰撞協議現在已經做得相對比較成熟了，因此，對于性能較好的讀寫設備，一次性讀取500張以內的密集讀取已可以實現，當然，對于電子標簽數量較大時，數據時間會較長。

1.3 電子標簽可以小型化與多樣化 RFID電子標簽不受形狀或尺寸大小的限制，所以不需要為了讀取精確度而配合紙張的固定和印刷品質。此外，RFID標簽也正在往小型化和多樣化的發展，以適用于更多不同的產品。

1.4 信息儲存安全可靠 RFID電子標簽承載的是電子式信息，其數據內容是經由密碼保護，安全性極強，該內容不易被偽造及變造、盜取。

1.5 數據的記憶容量大 RFID電子標簽最大的容量可以儲存2000～3000字符。隨著未來物體所需要攜帶的資料信息量會不斷增多，記憶載體數據容量發展根據市場的相應需求，也將不斷的擴大，目前呈現穩居向上的趨勢。

1.6 抗污染能力和耐久性好 RFID電子標簽對水、油和化學制品等物質具有很強抵抗性。另外、RFID標簽是將數據儲存在芯片中，因此能有效的避免損壞而造成數據流失。

1.7 可以重復使用 RFID電子標簽具有重復新增、修改、刪除RFID卷標內儲存數據的功能，方便信息的替換和更新。

2 高鐵區段工區工具管理現狀分析

高鐵施工維修人員作業前、作業結束后履行進、出柵欄門作業用的工器具、備品清點確認工作不到位的現象時有發生，主要表現在對工機具清點等關鍵環節盯控常出現漏項，一方面由于現場作業隊伍中每名作業崗位人員所攜帶的工機具設備數量等都不同，加上作業又分成幾個小組，工作負責人只是向小組負責人確認情況，一旦小組負責人確認不仔細就會出問題，另一方面，由于“天窗作業”時間相對較緊，作業結束后留給作業組人員在現場逐項清點工具的時間幾乎沒有，有時就會返回工區后再進行清點，這種方式即使是發現了工具遺漏在現場，也很難再返回現場去尋找。因此，針對在作業現場的工具及時、有效的清點就顯得尤為重要。

3 設計思路

要實現對普通工具，小到錘子、螺絲刀、測量卷尺，大到有測量工具、接觸網腕臂、道岔等工具的“有效管理”，首先必須將RFID芯片根據每件工具的實際進行理物上的“綁定”，同時，將工具的“身份”信息通過管理平臺，建立管理數據庫，并將工具的“身份”信息與“實物”進行信息的“綁定”；其次就是要掌握在現場工具的使用情況和位置情況，即將當日出工所需攜帶的所有工具利用管理系統自動搜索“找”到，且在系統中進行記錄，現場作業負責人將自動搜索“找”到的工具進行核對，并將工具分配到每名作業人員；待作業結束后，作業人員將所有工具帶回軌道車或汽車等交通工具上后，再由現場作業負責人將自動搜索“找”到的工具并進行自動“比對”，如通過“比對”發現出工前后的“數據”不對應的情況，將進行報警提示，讓現場作業人員立即進行查找，有效地防止了人為對工具的清點制度落實不到位的從而造成遺留在現場的情況發生。

4 系統模塊的實現

4.1 硬件設計 RFID數據存儲在專用服務器，操作系統采用Windows 2008，數據庫系統采用MsSql Server2008，客戶端采用筆記本、臺式機等設備，RFID讀寫設備負責與RFID標簽交互。操作系統硬件示意見圖1。

圖1 操作系統硬件示意圖

4.2 軟件設計 RFID核心數據庫使用Microsoft SQL Server 2008，操作系統使用Windows 2008 Server；RFID管理系統使用基于Object Pascal和C++為Windows 10、Mac、移動、物聯網等為構建平臺的開發系統Embarcadero? RAD Studio? 10 Seattle，該系統具有更新數據豐富、高度連接、精彩視覺畫面等優點。Embarcadero?通過DBGo、FireDAC等接口訪問SQL Server，對RFID工具數據進行維護、查詢，如建立工具基礎信息數據庫，賦予每個工具唯一編號ID等。同時，UI用戶端通過與RFID讀寫器收集工具ID等信息，經DB Go引擎查詢數據，通過存儲過程計算對比信息，并回傳DBGo，通過Embarcadero?RAD客戶端與操作人員交互。考慮到擴展性，還可以提供Android、iOS等客戶端，供管理人員隨時查詢，進一步提升管理水平。操作系統軟件示意見圖2。

圖2 操作軟件示意圖

5 結束語

本文對將RFID技術運用于高鐵區段各工區不同材質、不同型號、不同尺寸的工具進行高效管理的意義及可行性作了詳細論述和論證，并研發出相應的系統軟件和硬件，且已通過有關專家的評估和技改立項，一俟資金到位即可投入設備的生產和應用，將有效解決長期因工具料具管理不慎危及鐵路行車的安全老大難問題。