工业炸药RFID识综管控智能系统研究

摘 要：工业炸药是易燃易爆的特殊商品，但由于其生产、销售环节众多，业务流程复杂，监管部门无法实时获取其信息而容易产生监管空白。本文针对此情况，提出一种基于RFID和条形码融合技术，开发了一个实时获取工业炸药信息智能识综管控系统，并详细论述了其整体结构及关键技术

关键词：工业炸药；RFID；条形码；智能识综管控系统

中图分类号：TQ560.6；TP391.44

工业炸药是具有易燃易爆危险属性的特殊商品，其生产、销售、购买、运输、爆破、储存所有流程都由政府部门严格监管。而现阶段由于民爆物品生产、销售环节众多，业务流程复杂等缘故，造成民爆物品各环节动态信息难以及时获取。

目前，炸药信息标识主要采用条码技术，但条码技术具有记录信息无法更改、存储容量相对较小缺点。无线射频识别（RFID）技术，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。RFID标签可支持快速读写、多目标识别、定位及长期跟踪管理。利用多点布置的RFID读写器和应用软件可实现大范围、长距离、多点实时数据采集和监控。

利用RFID技术，建立工业炸药信息的在线数据采集。通过对其生产、存储、销售、使用等过程的信息实时获取，实现工业炸药从生产企业下线直到终端用户使用全流程综合管控。

1 系统结构

根据工业炸药全流程和RFID信息流向，可把该智能识综管控系统分为三层，如图1所示：

1.1 数据采集层

每个工业炸药产品或包装箱上都有RFID标签，而布置在关键工位（如生产线终端，仓储门口等）的标签读写器则读取经过该工位标签信息，信息主要包括产品位置，经过时间，状态，数量等，然后数据处理层通过无线网络或者有线网络实时获取分布在不同位置读写器上的信息，从而实现对工业炸药信息实时动态采集。

1.2 数据处理层

该层主要处理来自数据采集层的RFID读写器中信息，从中提取有用信息，写入数据库，再进一步提供给数据服务层。通过数据处理中间件，并根据EPC Global编码规则，把从数据采集层RFID读写器中读出来的有用数据（非标签数据），经过标签数据预处理（过滤、分组、计数等），检查错误标签和重复标签，最后将数据写入数据库，供数据服务层使用。

1.3 数据服务层

数据服务层利用数据处理层数据，并转换为不同格式，为各种不同模块提供数据支持；同时，为不同应用系统提供数据接口，实现数据共用和信息共享。工业炸药动态信息实时显示在GIS（地理信息系统）系统，以图形化、可视化形式表现产品动态变化流程以及相关位置、时间等信息，对于可能发生潜在安全隐患或者发生安全事故的相关信息，通过专业数据接口，为应急救援指挥系统提供动态信息支持，从而提高该系统的响应速度。

2 系统关键技术

2.1 RFID编码、自动贴标及其信息获取

考虑到行政部门的需求和成本，该项目采用RFID和条形码融合技术，即个体产品（例如：一条炸药药卷）标识采用条形码实现，而批量产品（例如：一箱炸药）标识采用RFID实现。

（1）RFID编码

（2）自动贴标

即在包装生产线末端对产品进行贴标，为此，本项目设计并研发具有国内首创的防爆型RFID条形码自动贴标机。该贴标机主要实现的功能：RFID标签信息在线读写、自动贴标、条码在线识别、RFID标签和条形码信息映射以及纠错控制。

（3）标签信息的实时获取

获取RFID产品对象信息的方式通常有两种：a）信息直接存放在标签上，只需通过直接读取标签即可获取标签信息，缺点是容量有限；b）信息存放在网络服务器上，通过认证控制访问。容量不受限制，更新方便，缺点是需要网络支持，还有安全性问题。

针对民爆物品全流程安全监管需求，结合EPC Global机制，并同时考虑产品信息可分为两部分，一部分可存入RFID标签（例如：产品审批编号、产品流水号等不变信息），另一部分则存放到网络服务器（例如：工位编号、仓库编号等变化形象）。

2.2 数据处理中间件

数据处理中间件主要是用来处理来自系统数据采集层的信息，并把一些信息同步写入到数据库。运用中间件，即使数据采集层和数据服务层处在不同的操作系统，应用不同的平台工具，它们也能得到很好的交互，如图2所示。

2.3 数据的安全性

由于RFID标签所处环境及产品本身特性影响，标签数据在安全性，可靠性与准确性方面都存在一些问题。在安全性方面，RFID标签面临的安全威胁主要有：易受到非法访问、跟踪、窃听、伪造等攻击。由于工业炸药行业监控的独特性，设计安全、高效、低成本的RFID安全机制尤为重要。为解决上述安全与隐私问题，目前已有多种解决方案，包括Kill标签、主动干扰、智能标签、阻止标签和Hash锁等方法。其中，Hash锁通过简单的Hash函数，增加闭锁和开锁状态，对标签和读写器之间的通信进行访问；但是它无法解决位置隐私和中间人攻击问题。而本项目则采用了一种改进的随机读取控制Hash锁方法。在可靠性与准确性方面，则在数据处理层有个数据预处理机制，即对来自数据采集层的信息进行纠错，去重等操作，以此提升可靠准确性。

3 应用情况

系统选用微软Visual Studio开发平台，编程语言采用C++、C#、ASP，数据库采用SQL Server 2005。采用客户端/服务器（Client/Server）和浏览器/服务器（Browser/Server）混合技术架构，其中RFID数据采集、RFID事件处理、业务流程处理等采用C/S架构；RFID实时信息上传、实时监控和查询、追溯等采用B/S结构。

本文开发的系统已经用于广东省四0一厂炸药生产线，可以对炸药产品下线、产品出入库、销售等环节的信息实时采集和传输，图3是应用场景。

4 结束语

本文题出一种基于RFID和条形码融合的技术，对工业炸药各个流程的信息进行实时采集，并通过数据处理中间件技术对采集得到的信息进行有效处理，提供了实时获取的工业炸药信息，为管控这具有危险属性的产品提供了方便快捷途径，也有利于社会稳定与安全。

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作者简介：余彬昌（1991-），男，广东梅州人，本科，研究方向：RFID技术，无线传感器网络；许亮，男，博士，讲师，研究方向：RFID及无线传感器网络；何小敏，女，副教授，研究方向：RFID及无线传感器网络。

作者单位：广东工业大学自动化学院，广州 510006

基金项目：广东省重大科技专项（编号：2012A080104012）。