安全生產領域中物聯網RFID技術應用

趙海元，李 斌

（山西路橋智慧交通信息科技有限公司，山西 太原 030100）

1 安全生產與物聯網技術簡要概述

安全生產是個巨大的系統工程，涉及人人、時時、處處，而且老問題、新矛盾層出不窮，其主要原因包括安全生產意識不強，主體責任落實不到位，安全管理薄弱，安全生產事故時有發生，安全生產形勢依然嚴峻。在國家加快改革創新的時代背景下，物聯網與人工智能正滲透到社會生活的每一個角落，全面改變生活?；ヂ摼W、物聯網技術的發展，推動了智慧城市、智慧交通等產業變革，基礎設施全新升級，社會效率大幅度提高。然而在安全生產領域，安全科技創新進展緩慢，安全生產信息沒有得到有效挖掘，不能根據安全生產信息及時準確地做出科學決策來指導安全生產。構建安全管理信息化、智能化管理系統已成為企業提升安全管理水平的有效途徑和必然選擇。

2 物聯網產業鏈構成

由感知層、傳輸層、平臺層、應用層組成。感知層包括RFID技術、MEMS、傳感器、智能卡、條碼識別器、生物識別、視頻識別、監控識別等；傳輸層包括NB-IoT、LoRa、eMTC、2G/3G/4G/5G、eSIM、Bluetooth、WIFI、UWB、GPS、北斗、Z-wave等；平臺層包括中間件大數據與數據安全、云計算、云平臺、人工智能；應用層包括精準定位系統、工業4.0、智慧城市、智慧交通、智慧物流、智能家居等。其中感知層是物聯網的基石層，所有的智能化平臺都將依靠感知層實現萬物互聯。RFID技術作為構建物聯網感知識別層的關鍵技術，堪稱是感知識別層的基石，RFID技術使得信息的獲取變得更加快捷，控制更加方便[1]。

3 RFID技術原理及發展優勢

RFID技術，又稱無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。RFID技術由閱讀器、天線、電子標簽等部分組成，電子標簽和閱讀器通過各自天線建立無線通信，在射頻識別領域范圍內，閱讀器被激活后與電子標簽相互作用，自動識別被識別的對象，實現能量傳輸和數據傳輸。

RFID技術最早起源于英國，第二次世界大戰中被用于辨別敵我飛機身份，之后美國將RFID標簽用于軍需物資、食品、藥品，20世紀60年代開始商用，到現在RFID技術已經應用于工業自動化、物流、倉儲、零售、服裝、圖書、餐飲、醫療、汽車、航空等多個領域。

RFID技術具有六大優勢，一是無需可視、批量讀取，大量RFID標簽可被讀寫器同時、快速、批量讀取，一次可讀取數百枚甚至數千枚標簽；也可識別高速、移動的物體，如火車、公交等。二是高容納力，電子標簽可存儲更多信息，如生產日期、入庫日期等，還可反復改寫，重復使用；讀取后的數據也能即時上傳系統加以處理，還可實現對產品的追根溯源。三是讀取距離遠，根據讀寫器的功率和天線的增益率，讀取距離可從幾十厘米到幾米不等。四是全球唯一性，不可復制，每個RFID標簽都是唯一的，在生產標簽過程中，便已將標簽與商品信息綁定，所以在后續商品流通、使用過程中，這個標簽都是唯一代表所對應的那一件商品。五是保存周期長，RFID標簽具有防水、防磁、防腐蝕、耐高溫的特點。如洗衣行業、動物飼養行業、醫療行業等，都對標簽耐用性有較高要求；目前一般的標簽保存時間都可以達到幾年、十幾年甚至幾十年。六是高安全性，RFID標簽的核心技術之一是芯片，眾所周知芯片開發的難度之大，造價之高。對于造假者而言，復制成本太高，且難以突破技術關卡。此外，電子標簽具有可靠的安全加密機制，我國第二代居民身份證也是采用RFID技術[2]。

物聯網RFID技術的無線智能識別、精準定位、軌跡追蹤、自主監控應用于安全管理中，能夠提高安全管理水平。

4 物聯網RFID技術在安全領域中應用

安全重在預先感知，做出正確判斷，進行預警、預控以及現場處置，感知的目標很多，如人的不安全行為、物的不安全狀態、管理缺陷等都是引起安全事故的潛在隱患，公路施工戰線長、環境復雜、工序多、數量大，靠人工辨識根本無法做到及時、無遺漏，物聯網RFID技術的無線智能識別、精準定位、軌跡追蹤、自主監控應用于安全管理中，能夠提高安全管理水平。

4.1 拌合站、預制場、隧道等區域管理

在門口、工作通道、重點安全生產部位等卡口處設置RFID通道門禁、RFID讀寫器，對人員進行考勤信息化管理，完成對進出員工進行身份識別、記錄上下班時間、對員工在各個出入口的進出信息進行實時采集，實現遠距離身份自動識別，后臺系統記錄、報警、查詢、信息統計等管理；也可分區設置門禁，管理不同權限人員進入相應的區域。在區域范圍內安裝設備，進一步對人員實時監測，及時掌控人員分布情況，對人員精準定位監控、軌跡跟蹤、危險告警等。將人員考勤、身份識別、區域定位、安全預警、災后急救與日常管理等集于網絡平臺，實時地獲取施工信息，全面、及時、準確的人員動態。為安全管理提供有力保障。

4.2 施工人員安全管理

長期以來公路施工中，施工人員的動態化管理、精細化管理是一大難題，工程戰線長、工序復雜，每個班組施工人員眾多，并且不同工序存在交叉作業，傳統手段很難監管，不知道施工位置及分布，不知道施工人數。而通過RFID技術，將芯片植入安全帽，可以記錄施工人員考勤及對所處位置進行動態監控。鑒于RFID技術讀取距離特點，在拌合站、鋼筋加工廠、預制場等固定場所布設RFID閱讀器設備采集數據，在路基、路面、橋梁等施工現場由現場管理人員攜帶移動式閱讀器采集數據，兩者相結合全面了解現場人員動態，掌握施工人員出勤情況，將施工人員管理漏洞降到最低。另外，可以將人員安全教育信息、相關操作證件輸入到RFID標簽中，安全檢查時攜帶閱讀器現場核實身份，檢查履職情況，也可將其失職行為輸入RFID標簽（相對于備案），定期對人員進行績效考核，從而達到規范施工。

4.3 工程機械設備管理

集成RFID技術、北斗無線通信技術和計算機技術，可實現工程機械設備的動態管理，通過賦予每臺設備一張唯一標識的“電子身份證”，利用無線通信技術實時反饋設備的工作狀態和維修保養狀態，確保設備的完好率和利用率。通過RFID技術結合無線測距技術以及智能裝置，當佩戴電子標簽的人員或車輛靠近到危險車輛時，發出聲光報警以及減速剎車，避免機械車輛事故發生。同時RFID技術引入設備管理工作，解決設備管理和設備運行維護之間的矛盾，有效地完成了設備自動化控制以及生命周期內的跟蹤，提高了設備管理工作的效率和安全管理水平。另外，RFID技術可用于固定資產、材料物資管理，對固定資產的入庫、申領、盤點使用壽命周期進行全面有效管理，詳細記錄對資產的申購、領用、維護、報廢等全過程信息，實現高效可靠的固定資產管理。實現全壽命周期追溯管理，動態監管，隨時能摸清家底。

4.4 環境監控量測

可以將危險源、污染源等本身的信息通過RFID技術和智能設備收集，提供更多全面、準確的信息數據，傳輸到信息平臺上進行整理和分析。及時有效地發現其中存在的問題，做好預警、預防和控制工作，確保環境安全、環保工作真正落到實處，提升施工環境監測質量和監測效率。

5 結論

目前，RFID技術主要應用于智慧物流、智慧零售、智能家居、智慧城市等行業，RFID在安防領域的應用主要集中在出入口控制、數據采集與身份確認、防盜報警、電子巡更、人和物定位、自動化以及其他安全管理等幾個重點領域。采用RFID感知層的物聯網已實現了“人與人”通信與“人與物”通信，在未來裝在“物”上使“物”智能化的RFID標簽，實現“物與物”通信與互動。

在工程建設安全領域，隨著RFID技術推廣應用，利用RFID技術各項功能及融合其他科技功能，強化對生產現場人、機、料、法、環等五要素控制管理，結合物聯網及智能裝置，能夠推進工程建設智慧化發展，提升本質安全，“物聯網+安全管理”綜合運用，將促進傳統安全管理模式智能化升級，推進安全管理再上新臺階，大大提升管理能力和水平，促進安全發展。