高铁施工料具管理中引进RFID跟踪技术研究

2018-06-01钱国栋

铁道运营技术 2018年2期

钱国栋

（南宁铁路局供电处，工程师，广西南宁 545007）

高铁作业现场料具管理，是高铁安全管理体系的重要组成部分，目的是防止施工料具遗漏在高铁线路上引发高速运行的动车安全事故。针对高铁施工料具的管理，铁路总公司已有明文规定（铁总运（2014）221号、第十五条），但实施效果并不理想，其难点就是作业面分散，料具种类繁多，工作时间短促，很难做到一件一件去清点核对。近年曾发生了多起因施工料具遗漏作业现场而引发的安全事故。如：2016年在某段发生了现场作业人员将信号灯遗留在高铁线路上，被运行动车撞上，构成C类事故。可见，高铁区段施工料具管理不是小事，引进动态跟踪技术手段很有必要。

目前，“物联网”技术在“物流业”中得到广泛应用并且日趋成熟，其中，RFID是“物联网”核心技术，其主要功能是对“实物”实现动态跟踪、检索，最终实现对“实物”有效的管理。

1 RFID技术简介及其特点

RFID(Radio Frequency Identification)即无线射频识别技术，是20世纪80的年代开始迅速兴起的一种自动识别技术。射频识别技术是一项利用射频信号通过空间耦合(交变磁场或电磁场)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的技术；其工作原理是：读写器通过天线发送出一定频率的射频信号，标签进入磁场后，如果接收到读写器发出的信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息(即无源标签或被动标签)，或者主动发送某一频率的信号(即有源标签或主动标签)，读写器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别物体的目的，标签中的信息被读写器读取并解码后送至与之连接的信息系统进行进一步处理。RFID技术主要有以下突出的特点：

1.1 采集传输与数据处理能力强具有远距离可靠的采集、传输与数据处理能力。超高频无线射频识别(RFID)技术,即902MHz RFID标签并配合超高频天线系统,结合Microsoft Visual Studio和Microsoft Visual Basic开发环境及不同的现场环境定制开发电子标签在线读写系统,可实现RFID标识和远距离自动识读、可靠采集、传输与并对相关数据进行有效的处理。

1.2 识别能力强 RFID电子标签可同时读取多个RFID电子标签。由于RFID签识别防碰撞协议现在已经做得相对比较成熟了，因此，对于性能较好的读写设备，一次性读取500张以内的密集读取已可以实现，当然，对于电子标签数量较大时，数据时间会较长。

1.3 电子标签可以小型化与多样化 RFID电子标签不受形状或尺寸大小的限制，所以不需要为了读取精确度而配合纸张的固定和印刷品质。此外，RFID标签也正在往小型化和多样化的发展，以适用于更多不同的产品。

1.4 信息储存安全可靠 RFID电子标签承载的是电子式信息，其数据内容是经由密码保护，安全性极强，该内容不易被伪造及变造、盗取。

1.5 数据的记忆容量大 RFID电子标签最大的容量可以储存2000～3000字符。随着未来物体所需要携带的资料信息量会不断增多，记忆载体数据容量发展根据市场的相应需求，也将不断的扩大，目前呈现稳居向上的趋势。

1.6 抗污染能力和耐久性好 RFID电子标签对水、油和化学制品等物质具有很强抵抗性。另外、RFID标签是将数据储存在芯片中，因此能有效的避免损坏而造成数据流失。

1.7 可以重复使用 RFID电子标签具有重复新增、修改、删除RFID卷标内储存数据的功能，方便信息的替换和更新。

2 高铁区段工区工具管理现状分析

高铁施工维修人员作业前、作业结束后履行进、出栅栏门作业用的工器具、备品清点确认工作不到位的现象时有发生，主要表现在对工机具清点等关键环节盯控常出现漏项，一方面由于现场作业队伍中每名作业岗位人员所携带的工机具设备数量等都不同，加上作业又分成几个小组，工作负责人只是向小组负责人确认情况，一旦小组负责人确认不仔细就会出问题，另一方面，由于“天窗作业”时间相对较紧，作业结束后留给作业组人员在现场逐项清点工具的时间几乎没有，有时就会返回工区后再进行清点，这种方式即使是发现了工具遗漏在现场，也很难再返回现场去寻找。因此，针对在作业现场的工具及时、有效的清点就显得尤为重要。

3 设计思路

要实现对普通工具，小到锤子、螺丝刀、测量卷尺，大到有测量工具、接触网腕臂、道岔等工具的“有效管理”，首先必须将RFID芯片根据每件工具的实际进行理物上的“绑定”，同时，将工具的“身份”信息通过管理平台，建立管理数据库，并将工具的“身份”信息与“实物”进行信息的“绑定”；其次就是要掌握在现场工具的使用情况和位置情况，即将当日出工所需携带的所有工具利用管理系统自动搜索“找”到，且在系统中进行记录，现场作业负责人将自动搜索“找”到的工具进行核对，并将工具分配到每名作业人员；待作业结束后，作业人员将所有工具带回轨道车或汽车等交通工具上后，再由现场作业负责人将自动搜索“找”到的工具并进行自动“比对”，如通过“比对”发现出工前后的“数据”不对应的情况，将进行报警提示，让现场作业人员立即进行查找，有效地防止了人为对工具的清点制度落实不到位的从而造成遗留在现场的情况发生。

4 系统模块的实现

4.1 硬件设计 RFID数据存储在专用服务器，操作系统采用Windows 2008，数据库系统采用MsSql Server2008，客户端采用笔记本、台式机等设备，RFID读写设备负责与RFID标签交互。操作系统硬件示意见图1。

图1 操作系统硬件示意图

4.2 软件设计 RFID核心数据库使用Microsoft SQL Server 2008，操作系统使用Windows 2008 Server；RFID管理系统使用基于Object Pascal和C++为Windows 10、Mac、移动、物联网等为构建平台的开发系统Embarcadero® RAD Studio™ 10 Seattle，该系统具有更新数据丰富、高度连接、精彩视觉画面等优点。Embarcadero®通过DBGo、FireDAC等接口访问SQL Server，对RFID工具数据进行维护、查询，如建立工具基础信息数据库，赋予每个工具唯一编号ID等。同时，UI用户端通过与RFID读写器收集工具ID等信息，经DB Go引擎查询数据，通过存储过程计算对比信息，并回传DBGo，通过Embarcadero®RAD客户端与操作人员交互。考虑到扩展性，还可以提供Android、iOS等客户端，供管理人员随时查询，进一步提升管理水平。操作系统软件示意见图2。