大規(guī)模設(shè)備管理中RFID技術(shù)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)

摘要：文章首先對(duì)RFID技術(shù)及其應(yīng)用情況進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹；然后，討論RFID技術(shù)在大規(guī)模設(shè)備管理中應(yīng)用需要注意的技術(shù)細(xì)節(jié)，給出具體設(shè)計(jì)方案。最后，是文章的總結(jié)。
關(guān)鍵詞：無(wú)線射頻識(shí)別；設(shè)備管理

0 前言
    RFID(Radio Frequency Identification)是一種自動(dòng)無(wú)線識(shí)別和數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，隨著與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，RFID技術(shù)展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)應(yīng)用潛力，被稱(chēng)為“物聯(lián)網(wǎng)”和“第二代Internet”它利用無(wú)線射頻方式在讀寫(xiě)器和電子標(biāo)簽之間進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)傳輸，以達(dá)到目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換的目的。在國(guó)內(nèi)外，RFID技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、商業(yè)自動(dòng)化、交通運(yùn)輸控制管理、資產(chǎn)管理等眾多領(lǐng)域。時(shí)至今日，RF ID技術(shù)的新應(yīng)用仍然層出不窮。
    資產(chǎn)管理是RFID技術(shù)應(yīng)用較早也是較為普遍的行業(yè)，相較傳統(tǒng)的二維碼，RFID電子標(biāo)簽的非接觸、讀取速度快等特性，在提高工作效率和準(zhǔn)確性方面帶來(lái)的好處顯而易見(jiàn)。IT設(shè)備作為資產(chǎn)有其管理上的特殊性，其主要存放的機(jī)房環(huán)境、設(shè)備運(yùn)行的要求，以及設(shè)備表面的金屬特性均使得RFID技術(shù)在IT設(shè)備管理方面的應(yīng)用受到較大的限制。本文就是在這方面的一個(gè)嘗試。

1 RFID技術(shù)特點(diǎn)
1．1 什么是RFID技術(shù)
    RFID是一種非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，其基本原理是利用射頻信號(hào)和空間耦合(電感或電磁耦合)或雷達(dá)反射的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體的自動(dòng)識(shí)別。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：1)標(biāo)簽(Tag)，是由耦合元件及芯片組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象；2)讀寫(xiě)器(Reader)，是讀取或者寫(xiě)入標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計(jì)為手持式或固定式；3)天線(Antenna)，用于在標(biāo)簽和讀寫(xiě)器間傳遞射頻信號(hào)。
    根據(jù)供電方式的不同，電子標(biāo)簽可以分為有源電子標(biāo)簽(Activetag)、無(wú)源電子標(biāo)簽(Passivetag)和半無(wú)源電子標(biāo)(Semi-passivetag)，有源電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，無(wú)源射頻標(biāo)簽沒(méi)有內(nèi)裝電池，半無(wú)源電子標(biāo)簽部分依靠電池工作。依據(jù)工作頻率的不同可分為低頻電子標(biāo)簽、高頻電子標(biāo)簽、超高頻電子標(biāo)簽和微波電子標(biāo)簽。依據(jù)封裝形式的不同可分為信用卡標(biāo)簽、線形標(biāo)簽、紙狀標(biāo)簽、玻璃管標(biāo)簽、圓形標(biāo)簽及特殊用途的異形標(biāo)簽等。
    讀寫(xiě)器通過(guò)天線與電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線通信，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)標(biāo)簽識(shí)別碼和內(nèi)存數(shù)據(jù)的讀出或?qū)懭氩僮?。典型的讀寫(xiě)器包含有高頻模塊(發(fā)送器和接收器)、控制單元以及讀寫(xiě)器天線。
1．2 RFID技術(shù)特點(diǎn)
    與條形碼識(shí)別系統(tǒng)相比，RFID技術(shù)具有很多優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：
    (1)通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，無(wú)需可見(jiàn)光源，具有穿透性，可以透過(guò)外部材料直接讀取數(shù)據(jù)，保護(hù)外部包裝，節(jié)省識(shí)別時(shí)間；
    (2)由于不需要物理接觸，標(biāo)簽無(wú)機(jī)械磨損，壽命長(zhǎng)，且可以在惡劣環(huán)境下工作，對(duì)環(huán)境要求低；
    (3)無(wú)需與目標(biāo)接觸就可以得到數(shù)據(jù)，讀取距離支持范圍廣，一般從幾厘米到十幾米的距離；
    (4)支持寫(xiě)入數(shù)據(jù)功能，無(wú)需重新制作新的標(biāo)簽；
    (5)使用防沖突技術(shù)，能夠同時(shí)處理多個(gè)射頻標(biāo)簽，適用于批量識(shí)別場(chǎng)合；
    (6)可以對(duì)RFID標(biāo)簽所附著的物體進(jìn)行追蹤定位，提供位置信息。
    此外，由于RFID芯片的小型化和高性能芯片的實(shí)用化，射頻識(shí)別標(biāo)簽不僅幫助不同領(lǐng)域的管理者追蹤物品的位置和搬運(yùn)情況，還可以實(shí)時(shí)報(bào)告標(biāo)簽上附帶的其他信息，比如設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)等。

2 RFID在設(shè)備管理中的應(yīng)用
2．1 設(shè)備管理現(xiàn)狀
    隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及，信息化程度的提高，數(shù)據(jù)中心設(shè)備的規(guī)模不斷擴(kuò)大，設(shè)備管理的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的非自動(dòng)化手工設(shè)備管理方式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)大規(guī)模設(shè)備管理的要求，逐漸被采用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)管理方式所取代。但數(shù)據(jù)采集仍然依賴(lài)先紙張記錄，再手工輸入計(jì)算機(jī)的方式。這不僅造成大量的人力資源浪費(fèi)，而且由于人為的因素，數(shù)據(jù)錄入速度慢、準(zhǔn)確率低。隨著設(shè)備規(guī)模的持續(xù)發(fā)展，目前設(shè)備管理中的數(shù)據(jù)采集方式已難以滿足設(shè)備管理快速、準(zhǔn)確的要求。
    我們?cè)趯?shí)際工作中還遇到了設(shè)備信息采集與設(shè)備運(yùn)行維護(hù)矛盾的問(wèn)題，限制了設(shè)備管理工作的開(kāi)展，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
    (1)標(biāo)簽粘貼與查看。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)中心的設(shè)備上粘貼有兩種標(biāo)簽，一種是設(shè)備出廠時(shí)設(shè)備廠家粘貼的設(shè)備條碼標(biāo)簽，這類(lèi)標(biāo)簽往往粘貼在設(shè)備后部邊緣處，本身不方便查看，粘貼的角度也不適合條碼設(shè)備掃描。而且設(shè)備上架運(yùn)行后，設(shè)備后部往往連接各類(lèi)線纜，查看設(shè)備條碼時(shí)會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行安全帶來(lái)隱患。另一種是設(shè)備轉(zhuǎn)固以后，設(shè)備上粘貼的資產(chǎn)標(biāo)簽。這類(lèi)標(biāo)簽在粘貼位置的選擇上存在問(wèn)題。為了查看或掃描方便，標(biāo)簽需要粘貼在方便查看的設(shè)備前表面，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器設(shè)備的前表面一方面凹凸不平、粘貼不牢靠，另一方面標(biāo)簽粘貼也容易遮擋設(shè)備的警示燈，設(shè)備部件接口等。針對(duì)上述問(wèn)題，設(shè)備管理部門(mén)做過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果均無(wú)法令人滿意。
    (2)設(shè)備更換流程復(fù)雜。設(shè)備維護(hù)部門(mén)在進(jìn)行設(shè)備維修更換時(shí)，需要通知設(shè)備管理部門(mén)同時(shí)更改設(shè)備標(biāo)簽和設(shè)備管理系統(tǒng)中的設(shè)備信息，以保證設(shè)備信息準(zhǔn)確有效。設(shè)備管理人員往往跟在系統(tǒng)維護(hù)人員后面疲于粘貼標(biāo)簽，并手工修改系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備信息。當(dāng)設(shè)備量巨大、設(shè)備更換頻繁時(shí)，設(shè)備更換及核查工作更多依賴(lài)于設(shè)備管理人員的工作責(zé)任心和工作細(xì)致程度。然而，工作中的疏漏在所難免，設(shè)備信息出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，則難以追查歷史信息。而RFID標(biāo)簽的非接觸自動(dòng)讀取方式，能很好地解決上述問(wèn)題。因此，引入RFID技術(shù)，利用RFID標(biāo)簽替代資產(chǎn)標(biāo)簽和設(shè)備條碼標(biāo)簽，利用RFID閱讀器自動(dòng)讀取方式，代替維護(hù)人員用眼查看或條碼掃描儀掃描的方式。
2．2 RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2．2. 1 設(shè)備選型
    首先，由于設(shè)備量較大，希望讀取速率較快，讀取距離較遠(yuǎn)，一般來(lái)說(shuō)高頻標(biāo)簽比低頻標(biāo)簽具備更好的讀取速率和讀取距離，同時(shí)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)上較超高頻標(biāo)簽成熟穩(wěn)定。其次，數(shù)據(jù)中心設(shè)備因其金屬表面以及機(jī)房環(huán)境電磁信號(hào)強(qiáng)，在標(biāo)簽選擇上，需要選擇具有較好封裝技術(shù)的抗金屬標(biāo)簽，以減少因金屬表面反射電磁波而產(chǎn)生對(duì)標(biāo)簽信息讀取的影響，抗金屬標(biāo)簽成本較高，往往是普通標(biāo)簽的十幾倍?；诔杀究紤]，放棄有源標(biāo)簽和大容量信息存儲(chǔ)標(biāo)簽。第三，在RFID讀寫(xiě)器選型時(shí)，除了考慮成本和需求外，需要選擇與標(biāo)簽相適合匹配的讀寫(xiě)器。
2．2．2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    根據(jù)設(shè)備管理工作當(dāng)前的需求，RFID系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

    當(dāng)設(shè)備到貨后，在設(shè)備側(cè)面粘貼RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽內(nèi)存儲(chǔ)設(shè)備終身攜帶的唯一標(biāo)識(shí)信息以及其他狀態(tài)位信息。在庫(kù)房和機(jī)房入口處安裝固定式RFID讀寫(xiě)器，讀寫(xiě)器通過(guò)局域網(wǎng)同設(shè)備信息管理系統(tǒng)連接，當(dāng)貼上電子標(biāo)簽的設(shè)備進(jìn)入或離開(kāi)庫(kù)房和機(jī)房時(shí)，電子標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)被自動(dòng)讀取，并被上傳至信息管理系統(tǒng)，設(shè)備管理員可實(shí)時(shí)追蹤設(shè)備的狀態(tài)和位置信息。同時(shí)，配備手持式RFID讀寫(xiě)器，設(shè)備管理員可使用其自動(dòng)進(jìn)行大批量設(shè)備信息采集，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與設(shè)備信息管理系統(tǒng)連接，設(shè)備信息自動(dòng)上傳至設(shè)備信息管理系統(tǒng)，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，完成設(shè)備核查盤(pán)點(diǎn)功能。RFID系統(tǒng)實(shí)施后，很好地解決了標(biāo)簽粘貼與查看的問(wèn)題，大大提高了設(shè)備核查的效率和準(zhǔn)確性。
    對(duì)于設(shè)備更換跟蹤問(wèn)題的解決，中間件技術(shù)是關(guān)鍵?；诠ぷ餍枰统杀究紤]，結(jié)合本單位實(shí)際情況，對(duì)RFID系統(tǒng)和現(xiàn)有管理信息系統(tǒng)進(jìn)行了對(duì)接和整合，設(shè)計(jì)具有設(shè)備更換授權(quán)和設(shè)備狀態(tài)／位置跟蹤功能的中間件系統(tǒng)。首先對(duì)標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)區(qū)劃分信息域，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)標(biāo)簽內(nèi)數(shù)據(jù)區(qū)編碼。如下圖所示。

    其中設(shè)備編碼區(qū)域存儲(chǔ)的信息與現(xiàn)有設(shè)備信息管理系統(tǒng)中的設(shè)備編碼保持一致，一旦寫(xiě)入不再更改。所占存儲(chǔ)位32字節(jié)；位置碼存儲(chǔ)設(shè)備位置信息占用8字節(jié)；狀態(tài)碼存儲(chǔ)設(shè)備狀態(tài)信息，如：運(yùn)行，故障，維修，報(bào)廢等等占用8字節(jié)。
    中間件具有以下三項(xiàng)主要功能：設(shè)備信息查詢(xún)模塊、設(shè)備位置跟蹤模塊、設(shè)備更換授權(quán)模塊。
    中間件系統(tǒng)總界面主要功能是實(shí)現(xiàn)登陸，并在后臺(tái)連接設(shè)備現(xiàn)有信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。顯示系統(tǒng)主要功能模塊界面。
    設(shè)備信息查詢(xún)模塊主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備查詢(xún)功能，當(dāng)設(shè)備管理員使用手持式讀寫(xiě)器掃描RFID標(biāo)簽時(shí)，中間件系統(tǒng)根據(jù)RFID標(biāo)簽中的設(shè)備編碼，在設(shè)備信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)?cè)撛O(shè)備的基本信息和資產(chǎn)相關(guān)信息，并根據(jù)查詢(xún)條件顯示在手持式讀寫(xiě)器上。
    設(shè)備位置／狀態(tài)跟蹤模塊主要當(dāng)設(shè)備的位置／狀態(tài)放生變化時(shí)，對(duì)設(shè)備RFID標(biāo)簽的位置碼／狀態(tài)碼信息域?qū)懭胄碌奈恢茫癄顟B(tài)信息，同時(shí)將設(shè)備新的位置／狀態(tài)信息寫(xiě)回設(shè)備信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)。
    設(shè)備更換授權(quán)模塊主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備更換操作的授權(quán)和審核功能。當(dāng)設(shè)備信息發(fā)生變化，需要寫(xiě)設(shè)備RFID標(biāo)簽時(shí)，中間件系統(tǒng)會(huì)向設(shè)備信息管理系統(tǒng)請(qǐng)求授權(quán)，授權(quán)通過(guò)后，設(shè)備信息管理系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)設(shè)備更換操作信息進(jìn)行記錄，包括設(shè)備編碼、設(shè)備更換類(lèi)型、更換時(shí)間、授權(quán)人等信息。
    中間件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和使用，有效完成了RFID系統(tǒng)同現(xiàn)有設(shè)備信息管理系統(tǒng)的對(duì)接和整合，在手持式讀寫(xiě)器終端上完成了設(shè)備查詢(xún)、設(shè)備位置／狀態(tài)跟蹤和授權(quán)歷史記錄等功能。簡(jiǎn)化了設(shè)備更換流程的復(fù)雜性，同時(shí)通過(guò)技術(shù)手段加強(qiáng)了對(duì)設(shè)備更換流程的監(jiān)督。
2．2．3 RFID系統(tǒng)效果
    以設(shè)備核查工作為例，對(duì)5000萬(wàn)臺(tái)設(shè)備進(jìn)行信息核查，傳統(tǒng)人工核查方式需要兩個(gè)人10個(gè)工作日的反復(fù)查看及核對(duì)，才能得到較為準(zhǔn)確的核查結(jié)果。而利用RFID技術(shù)只需要一個(gè)人在半天內(nèi)就能完成設(shè)備核查工作，準(zhǔn)確性非常高。
    將RFID技術(shù)引入設(shè)備管理工作，大大減少了人工核查工作量，提高了設(shè)備信息采集的準(zhǔn)確度，解決了設(shè)備管理和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)之間的矛盾，有效地完成了設(shè)備進(jìn)出的自動(dòng)化控制以及生命周期內(nèi)的跟蹤，提高了設(shè)備管理工作的效率和管理水平。

3 小結(jié)
    本文介紹了RFID技術(shù)的特點(diǎn)，經(jīng)實(shí)踐證明在設(shè)備管理工作中應(yīng)用RFID技術(shù)可以提高工作效率，減少由人工操作帶來(lái)的不便，提高設(shè)備核查準(zhǔn)確性等。然而由于RFID技術(shù)在設(shè)備管理中的應(yīng)用工作還剛剛起步，本文僅僅是對(duì)RFID技術(shù)在設(shè)備管理中應(yīng)用的一點(diǎn)探索，不當(dāng)之處在所難免。希望能通過(guò)此文的介紹，吸引更多人關(guān)注并研究RFID技術(shù)，共同推動(dòng)RFID技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。