基于RFID技术的工器具管理系统的开发与设计

李 彤 何艳琪 钟 兴 胡 志 胡鹏伟

（云南电网有限责任公司昆明供电局）

0 引言

电力是经济发展的命脉，而安全管理则是电力企业的命根子，“安全第一，预防为主，综合治理”的方针是电力企业永远不变的主题。伴随着国民经济的持续发展，电力工业也取得了长足的发展，因此，作为国家监督的一个重要方面，电网的安全工作也越来越引起人们的重视。电力公司对安全生产与经营工作十分关注，特别是对用电设备进行了严格的监控与管理。

1 电力安全工器具的研究现状

安全工器具指的是在电力公司中，为了保证工作人员的人身安全，避免触电、灼伤、坠落、摔跌等意外事件的发生，而专门为其配置的一种特殊的工具和器具，它是在电力工作人员的日常工作中必不可少的一种设备。长久以来，在安全工器具的管理与使用中，普遍存在着如下安全问题：（1）安全工器具的借用与定期检查方法相对简单，各类安全工器具与用户之间的联系不清，造成了工器具的“去向不明”。（2）对于大量生产的安全工具，缺少一套行之有效的监督管理体系，部分员工的安全观念不强，例行的安全工具检测只是一种走过场，导致没有经过测试或者超过了服役年限的安全工具继续投入工作。（3）在工作中，经常会有人忘记使用这些工具的规范，无法将它们放回原处。

在国际上，对安全工具的研究由来已久，并经过四个时期的演变，逐步建立起与之相适应的检验尺度与体系。由于对电能需求的持续增长，对安全工具的管理也随之产生了巨大的影响，在不同的工作条件下，根据实际情况采取了多种管理方式，每一种方式都有自己的优势和不足，可以适应多种不同的工作条件。在我国，对于传统的电力安全工具的管理，一般依靠一个基于纸张文件的非自动化系统来记录和追踪进出的工具，在库房中的管理全部依靠手工来完成，所以，工具的管理效率非常低，能够进行的管理的范围也非常小。在计算机应用越来越广泛的今天，我国的电力企业对于安全工器具的管理也越来越深入和细致，许多公司都在进行着自己的研究，要从采购、使用、检验、测试、运行到报废等环节入手，对其进行全生命周期的自动化、智能化和精细化管理。在此基础上，提出了一种适应新形势、新要求的、新技术的新方法［1］。

2 系统原理

该系统采用了物联网中的RFID 技术，一种非接触的、自动的身份识别系统，由无线电波来实现。通过使用RFID 标签，固定读卡器和移动读卡器，实现了对库存工具包中的资源的自动管理，在固定资产中进行进出库的自动监视，具体包含了资产的定位、缺陷问题管理、过期管理等内容。生产设备的智能化管理，首先利用自动发卡装置对所分配的工具箱进行信息的输入，确保了工具箱和工具箱之间的信息是一致的。其次，RFID 识别器在对工具机上的标记数据进行读取之后，将Local 网络连接请求传送给应用机，使用机将数据显示给浏览器。

图1 系统流程

3 系统设计

该系统由两大模块组成：一是硬件模块，二是软件模块，其中，硬件模块主要完成了对工具机、门禁卡等设备的读写，并将这些设备的信息传输到应用程序中；其中，软件模块主要对标记信息进行整理，并将其整理为一张表格，并将其传送给浏览器。

3.1 系统硬件设计

RFID 系统的硬件系统的第一个功能就是在一个特定的频率下，由一个接收解读器发出的电磁波，如果已经进入了一个由接收解读器发出的电磁波的覆盖区域，那么这个区域就会被标记的天线所接受，而且，这种装置可以将电磁波中的能量转化为标签晶体管中的电力，同时根据接收机和译码机的指令，将这些信息通过电磁波传输到其它使用者的手中。这样，在读取和写入器从该标记发出的电磁波之后，就可以获得该标记的相关信息［2］。

利用自动发卡装置对所分配的工具箱进行信息的输入，实现了工具箱和工具箱的信息同步。在这个系统中，选择的是一种有源RFID 抗金属电子标签，工具箱管理中每个工具箱上都贴有一个特殊的识别码的电子标记，该标记处于一种无源工作状态；当接收方发送一个讯号后，该电子标记将储存的资料讯息回馈给接收方。其工作机理为：接收机经发射天线发射一定频段的射电讯号，一旦有电子标记进入射电讯号的射程之内，便可自动收到射电讯号，引发射电讯号启动；通过这种方式，储存在内部的无线天线上的数据可以被传回到一个信号波形中。通过粘贴、黏合、铆钉等方法，可以将工具与其相联系，其方法取决于工具的外形。在该系统中，接收解读器被分成了两个部分，一个部分是一种固定式识读器，它可以在一定时间内，接收工作环境中的电子标记数据，并将其反馈至 LAN 服务器，实现对工具的监控与管理，并对库存以及库存中的工具的信息资料进行即时的验证，方便对现存的工器具的状况进行监控。另外一种是手持识别器，它主要是在顾客进行存货清点时使用，帮助顾客有效地清点现存存货中的工具资料，防止工具丢失等情况发生。其中，接收端由两大部件组成，分别为天线信号和逻辑处理。在该天线信号模块中，该天线能够为使用者提供发送和接收该电子标记的回馈的信号，该发送的信号是一个特殊的频率，该方法能够有效的防止与其它的信号波的相互影响；这就导致了系统的数据不准确。而它的内部，则是对接收到的信息进行解码，并将信息反馈给服务器。该系统同样利用RFID 技术来完成，对应的设备包括：访问开关设备、访问控制器和访问数据传输天线。首先，由发卡器将对应的RFID 标识信息输入到对应的 RFID 标识信息中，然后将该标识信息嵌入到该标识信息的识别信息中。另外，为了实现出入通道的数据可追踪，在大门上加装了RFID控制装置。

3.2 系统软件设计

本文的工器具管理系统采用B/S 结构技术来进行设计，其中所用到的全部数据都存储在数据库服务器上，这样可以保证数据的一致性和共享，方便对其进行统一管理、后期升级和维护。其次，该系统采用了一个统一的网络环境，使得各用户可以通过一个网络环境下的浏览器来进行操作，大大方便了用户。工器具管理系统由四大模块组成，分别是个人信息管理、工器具监控管理、工器具台账管理、出入门禁管理。

（1）个人信息管理。在使用者登录或注册了工器具管理系统之后，都应该有一个可以对诸如姓名、所属部门、职务等基础资料进行登记或修改的个人信息模块。存放在个人信息档案内，供使用者管理使用者的登入资讯及设定使用者的权利。

（2）工器具监控模块。其中，工器具监控和管理系统的设计，是基于RFID 固定接收端定时传回的工装监控信息而设计的，对与之相匹配的工器具的现有状况进行实时监测，其中包含了工器具的过期状况、现有工器具的存货状况等。如果发生了什么不正常的事情，那么系统就会反馈出一个警告，并将其告知管理人员，从而加强对工器具的监控。

（3）工器具台账管理模块。工器具台账管理模块的功能是为出库和入库而设计的，工作人员只要在系统中提交对工器具的出库和入库的申请，然后就可以让管理人员对这份申请进行统一的审查，审查通过之后，就可以进入出入库了。本算法可以同时对出货人员和出货工器具分别进行追踪，从而解决了无法找到具体出货人员的问题。在入库过程中，采取“一刀切”管理的方式，确保入库工具与电子标签盒之间存在着一一对应的联系；从而使现有的存货工具包得到了很大的改进。

（4）出入门禁管理模块。进出权限控制模块的功能是监视相应的使用者进出权限。当工作人员持一张通行证进入仓库后，通行证就会将相应的通行证卡内的信息传送给服务器，然后将出入仓库的详细信息显示在系统中，包括出入仓库的时间、地点、人员等信息，这样就能有效地监视出入仓库的人员［3］。

4 结束语

在本文中，我们可以设计开发一款具有良好功能的电力安全工器具管理系统，该系统可以帮助推动电力安全工器具管理的发展，以适应当前的需要，为后续更深层次的发展打下基础。该系统较以往对工器具的管理，较好地解决了目前用电设备种类繁多的难题，对今后有关电气设备安全的有关工作有一定的参考价值。