基于RFID的弹药集装化保障管理系统设计与实现

摘 要： 随着弹药装备发展，传统保障模式存在的弊端不断显现。针对现代军事物流特点，着眼实现部队弹药装备信息化保障，利用数字信息化手段，以RFID技术为核心，配合WiFi应用，率先设计实现了一种弹药集装化保障管理系统。可全程动态实时可视化管理弹药装备，提高了管理能力，增强了安全性，为我军弹药保障实现信息化提供了一定借鉴意义。

关键词： RFID； WiFi； 集装化管理； 保障系统

中图分类号： TP393?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）22?0060?02

随着军队现代化建设不断推进，装备保障也逐步提高效率，走向信息化数字保障时代[1]。弹药管理保障工作，由其特殊性质所决定，是部队安全管理工作的重点[2]。弹药装备型号复杂多样，数量需求量大，调动比较频繁，且种类数量仍在增多，保障任务加剧，部分单位的管理目前还停留在人工统计，逐步上报的阶段，存在一定的滞后性和安全隐患。基于RFID的弹药集装化保障管理系统的设计与应用，通过信息化手段，构建了一个数字信息化数据平台，实现了精细化实时动态管理，极大提高了弹药保障科学化水平。

1 系统需求分析

射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）是一种利用射频来实现非接触通信识别的技术，具有快速读写，移动识别，多目标管理等特点，在军用和民用方面都具有广阔前景[3]。基于RFID的弹药集装化保障管理系统，旨在提高弹药信息化管理水平，科学有效管好用好弹药装备。通过对弹药装备保障相关业务流程进行调研，对各级首长意图进行准确分析，结合单位实际情况，确定出主要需求如下：管理系统界面友好，操作简便；可根据上级下达的弹药调度信息，或在接收到上级下发的弹药物资后，给出相应弹药所在的集装箱或托盘位置和相关数据信息，结合车辆情况，制定最优化方案；上级管理中心可动态实时监视弹药装备数量，能够跟踪弹药装备流向，确保调度途中可控；在仓库狭小空间内，数据采集读写时在距离、品种、数量等参数上的容错性；数据的安全性，系统具有防失密泄密，能够对系统备份和恢复。

2 系统设计实现

基于RFID的弹药集装化管理系统主要由上级管理中心、单位管理终端、数据采集读写装置等部分构成。弹药装备根据品种、数量放置在集装箱或托盘中，箱体或托盘上有储存相应信息的标签，通过数据采集读写装置进行更新维护，数据信息通过加密的WiFi传递到单位管理终端，弹药装备调度车辆上装有定位系统，可实时上报运行路线，上级管理中心与单位管理终端之间由专用网络连接，所有数据实时联通。系统框图如图1所示。

WiFi是一种短距离无限传输技术，在室内无线组网中应用广泛。WiFi技术的优势在于覆盖范围广，通常情况下超过100 m，同时传输速度很快，高达54 Mb/s。在弹药装备储存仓库中，使用WiFi技术，减少了复杂的布线，方便数据传输。弹药集装化保障管理系统前台采用VC++来开发，使用Oracle数据库作为后台，设计结构上采用客户端/服务器的C/S结构，模块化管理，使系统具有良好的人机交互性。

2.1 电子标签选择

在数据采集读写时，需要通过电子标签来完成[4]。电子标签相当于一种隐藏条码，能够存储所要传递的信息，一般分为主动式和被动式2种。被动式标签由于内部没有电源，存在识别距离短，标签容量小等缺点，故采用主动式有源标签，且为可读写标签。

传统单频有源标签由于始终处于工作状态，对电量控制要求较高，不能适应复杂频繁的工作情况环境[5]。双频有源标签通过采用两种不同工作频率，即其中一个频率专门用来提供激励，在一定距离内激活休眠状态的标签，提高了实用性，能够满足野战条件下弹药装备信息传输要求。

2.2 数据读写采集

数据读写采集通过手持式和固定式2种设备共同配合实现[6]。手持式读写器主要用于库房内的数据读写采集，记录集装箱或托盘位置，内部弹药装备数量品种信息。固定式读写器位于营门处，采集记录出入营区范围内的弹药装备信息。读写器采集到的数据信息实时传输到单位管理终端数据库中。弹药装备调度运输车辆上装有定位系统，通过北斗卫星获得车辆实时位置信息，类GIS方式管理，实现调度过程可视化全程记录，确保了弹药装备运输可控。数据读写采集主要流程如图2所示。

2.3 数据表的设计

弹药集装化保障管理系统数据库中主要存放弹药使用单位信息，集装箱或托盘信息，弹药装备调度信息等。数据必须注重结构化，合理化设计，为提高执行效率，允许存在一定的冗余[7]。重要数据表具体描述如下：

（1）弹药使用单位信息表，主要用来记录弹药使用单位的地理位置，现有弹药装备品种数量质量，与弹药装备保障管理仓库之间的路径等数据；

（2）集装箱或托盘信息表，主要用来保存集装箱或托盘所处位置，内部装载弹药装备品种数量质量等信息；

（3）弹药装备调度信息表，主要用来保存上级下达的弹药装备调运计划，相关运输保障车辆等信息。

3 关键技术及应用

3.1 数据识别管理

在弹药装备调度运输时，多个不同的集装箱可能在同一车辆上装载，为节省空间时，同一集装箱内也可能含有多种类型的弹药，这就造成了标签之间的相互干扰，影响数据识别管理。为解决碰撞问题，采用动态帧时隙ALOHA算法。该算法能够改变帧时隙的大小，动态产生适应，进而提高标签识别率。

3.2 数据保密问题

由于采用无线传输技术，特别是弹药装备调度运输车辆在行驶过程中，电子标签相对“开放式”的信号传输，随时随地可被感知，必须做好数据保密工作。通过在数据采集读写时预先加密，标签内密文存储信息，且加强授权验证，使用高强度加密算法，定期更换密钥，防范敌特分子攻击和窃密。

3.3 复杂环境考验

未来战争，自然环境条件恶劣，风沙和日晒强烈，还存在极为复杂的电池环境，不同设备间还存在相互干扰问题，设备性能稳定性受到严峻考验。通过采取系统加固和三防技术，对元器件、板级、成品分别进行专门实验分析，做好筛选老化工作，提高系统可靠性，有效解决严酷环境带来的损害问题。

3.4 标准体系

目前，RFID在军事领域中的应用缺少专门的相应标准体系，从硬件方面，数据接口，网络设计、编码系统等多方面入手，研究制定符合军队特色的规范标准与各种协议，加强相关法律法规建设，注重系统综合集成应用。同时，应该注意与民用标准的兼容性问题，为做好军民融合一体化保障打下基础。

4 结 语

以RFID技术为核心的弹药集装化管理系统，用数字化信息化手段，实现弹药管理全过程监控，为科学筹划弹药收发、供给、调度提供了有力支撑，对其他装备器材供应业有一定的借鉴意义，具有很好的推广前景和应用价值，现已成功应用在某部队的弹药精细化管理中。

参考文献

[1] 赵进，王曙燕，曹小鹏，等.基于RFID的智能枪械管理系统设计与实现[J].现代电子技术，2011，34（5）：33?35.

[2] 杨波.RFID技术在可视化枪支跟踪管理系统中的应用[D].北京：北京化工大学，2010.

[3] 李珍香，李国，张宇翔.基于ARM的嵌入式RFID中间件设计与实现[J].计算机工程与科学，2011，33（5）：116?120.

[4] 郑洋.RFID系统标签天线设计与测量[D].北京：北京邮电大学，2010.

[5] 李广勇，孟祥志，焦阳，等.CC430F5135的无线低功耗RFID系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用，2011（9）：52?55.

[6] 丁晓叶，贺洪江.常见的RFID标签估算方法及其统计分析[J]. 单片机与嵌入式系统应用，2011（8）：14?17.

[7] 徐海飞，文光俊.基于RFID技术的药品供应链管理研究[J].现代电子技术，2012，35（3）：68?70.