CN102663461B - 基于rfid的起重机械风险分析系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于RFID的起重机械风险分析系统，包括RFID标签、风险分析仪和数据服务器，所述RFID标签固定在对应的起重机械上，所述RFID标签存储有所固定在的起重机械的基本信息和动态信息和唯一标识，所述风险分析仪与所述RFID标签通过无线射频信号交互数据，所述风险分析仪与所述数据服务器通过有线和/或无线连接，所述数据服务器存储有所述风险分析仪上传的数据。本发明提供的基于RFID的起重机械风险分析系统及方法，首次将RFID技术、无线传输技术和风险分析理论结合起来，实现了对起重机械的单台设备识别、单台设备风险分析及数据的无线数据传输。
Description
技术领域
本发明涉及起重机械安全监管领域，尤其涉及一种基于RFID的起重机械风险分析系统及方法。
背景技术
目前在起重机械安全监管方面还没有一种用于对大型起重机械进行风险分析评价的系统。虽然对起重机械的风险分析评价已有一些尝试研究，但是这些研究主要以定性方法为主，而风险评价系统由于专业性强，操作复杂，一直处于实验室和研究中心的使用阶段，无法应用于实际生产中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于RFID的起重机械风险分析系统及方法以加强起重机安全监管为目标，以起重机械为研究对象，采用层次定量分析法，同时结合最新的RFID射频识别技术，实现起重机械的设备识别及风险分析，操作简单，携带方便，便于现场推广使用。从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于RFID的起重机械风险分析系统，包括RFID标签、风险分析仪和数据服务器，所述RFID标签固定在对应的起重机械上，所述RFID标签存储有所该起重机械的基本信息和动态信息和唯一标识，所述风险分析仪通过读取所述RFID标签内的信息来实现对单台起重机械的识别，所述风险分析仪与所述数据服务器通过有线和/或无线连接，所述数据服务器存储有所述风险分析仪上传的数据。
优选的，所述风险分析仪包括RFID读写模块、ARM模块和数据传输模块，所述ARM模块通过串口分别与所述RFID读写模块和所述数据传输模块连接。
优选的，所述风险分析仪还包括外壳，所述RFID读写模块、所述ARM模块和所述数据传输模块都装配在所述外壳内；所述风险分析仪还设置有USB接口，用于将数据直接拷贝输出。
优选的，所述风险分析仪还包括键盘和显示屏。
优选的，所述ARM模块采用YC2440芯片作为核心处理芯片。
优选的，所述数据传输模块通过GPRS无线网络与所述数据服务器连接。
一种基于RFID的起重机械风险分析方法，固定在起重机械上的RFID标签中存储该起重机械的基本信息和动态信息和该起重机械的唯一标识；风险分析仪通过读取所述RFID标签内的信息，对该起重机械识别；同时根据读取到的基本信息和动态信息进行分析计算，对该起重机械进行风险评估分析。
优选的，所述基于RFID的起重机械风险分析方法具体包括以下步骤：
S81，固定在起重机械上的RFID标签中存储该起重机械的基本信息和动态信息和该起重机械的唯一标识；
S82，风险分析仪通过RFID读写模块读取所述RFID标签内的信息，通过获取信息中该起重机械的唯一标识，对该起重机械识别；
S83，风险分析仪通过ARM模块采用层次分析法，对所述RFID标签内信息中的该起重机械的基本信息和动态信息进行分析，通过评估算法分析计算出该起重机械的风险值，得到风险评估结果；
S84，将S83所得到的风险评估结果连同该起重机械的唯一标识一起通过GPRS模块上传到数据服务器。
优选的，所述的基于RFID的起重机械风险分析方法还包括以下步骤：
当该起重机械的基本信息和/或动态信息发生变化时，更新该起重机械的基本信息和/或动态信息，并将更新的信息写入该起重机械上的RFID标签，同时通过GPRS模块把更新的信息连同该起重机械的唯一标识一起上传到数据服务器。
优选的，所述评估算法包括以下公式：
公式1：R|F(P，L)＝L×P＝∑Yli×niY×∑〖Yp〗j×mj)
公式2：L＝∑〖Yl〗i×ni)
公式3：P＝∑〖Yp〗j×mj)
其中：R-风险；
L-事故后果总得分，由公式2得到；
li-各类设备风险的后果影响因素各指标得分，
ni-各类设备风险的后果影响因素各指标权重；
P-事故发生可能性总得分，根据公式3的分值评级而得到；
pj-各类设备风险的可能性影响因素各指标得分，
mj-各类设备风险的可能性影响因素各指标权重。
本发明的有益效果是：
本发明提供的基于RFID的起重机械风险分析系统及方法，首次将RFID技术、无线传输技术和风险分析理论结合起来，实现了对起重机械的单台设备识别、单台设备风险分析及数据的无线数据传输。而且该系统中的风险分析仪携带方便，操作简单，其分析结果为保障大型起重机械的安全运行提供科学依据，必将提高大型起重机械的整体风险管理水平。
附图说明
图1是本发明的基于RFID的起重机风险分析系统的示意框图；
图2是RFID系统部分的原理示意图；
图3是风险分析仪的ARM核心板连接电路图；
图4是风险分析仪的串口连接电路图；
图5是风险分析仪的USB接口连接电路图；
图6是风险分析仪的软件流程图；
图7是风险分析仪的外壳示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本系统采用RFID标签存储起重机械基本信息以及动态信息，采用ARM嵌入式处理系统通过RFID读写模块对标签进行解读器读取信息并解码，然后通过层次分析法对起重机械进行风险分析，并将数据通过GPRS网络发送到远程数据服务器，数据服务器将远端传输的数据通过SQL2008进行存储，同时被授权的客户端软件可以通过访问数据服务器，查询本区域起重机械的风险分析结果。系统框图如图1所示。
基于RFID的起重机风险分析系统的硬件部分主要包括RFID系统、嵌入式ARM模块和传输模块。
RFID系统由RFID标签、RFID读写模块和数据交换等组成。其中的数据交换部分由后面的ARM模块来处理。这里主要介绍RFID标签和RFID读写模块。RFID标签具有智能读写及加密通信的能力。RFID读写模块由无线收发模块、天线、控制模块及接口电路等组成。本系统采用的是RFID无源系统，即RFID标签内不含有电池，其工作能力是由RFID读写模块发出的射频脉冲提供。RFID标签接收射频脉冲，整流并给电容充电。电容电压经过稳压后做为工作电压。数据解调部分从接收到的射频脉冲中解调出数据并送到控制逻辑。控制逻辑接受指令完成存储、发送数据或其他操作。EEPROM用来存储RFID标签的ID号及其它设备数据。该部分的原理示意图如图2所示：
RFID标签内部由天线和专用芯片组成，天线是在塑料基片上镀上的铜膜线圈，在塑料基片上还嵌有体积非常小的集成电路芯片，在这个集成电路芯片中有高速的射频接口、控制单元和EEPROM三个模块组成。其参数如下表：
| 工作频率 | 868MHz(EC)或915MHz(NA)ISM波段 |
| 芯片容量 | 64字节 |
| 读取距离 | 3m |
| 包装等级 | IP52-防尘，防溅水保护 |
| 标签尺寸 | 131mm*28mm*21mm |
| 材质 | 塑料 |
| 重量 | 50克 |
RFID读写模块是通过射频场向RFID标签发送命令的方式来初始化、设置并启动RFID标签。另外RFID读写模块要通过TTL串口线与ARM模块连接，然后通过调用相应平台上的动态库接口使读写模块进行工作。
接口：12芯扁平线(TTL标准串口)
工作频率：865～868MHz
工作电压：3.3V
工作电流：＜200mA
休眠电流：＜2uA
工作环境温度：-10℃到75℃
ARM模块采用YC2440作为核心处理芯片。其实现的主要功能包括：与RFID读写模块的命令和数据传输；风险评估计算；将计算数据通过无线模块传输出去。该部分通过串口与射频读写模块和无线传输模块连接。风险分析仪还提供标准USB接口，评估数据也可通过USB接口直接拷贝到PC机中。
数据传输模块采用GPRS传输方式，将风险分析仪数据打包通过GPRS上传到数据库服务器。该模块的主要参数如下：
风险分析仪中运行的软件介绍
软件的基本原理
单体(台、套、单元)起重机械的风险分类评价模型的设计从风险因素出发，以可能发生的事故后果与可能性两个角度考虑各类起重机械的实用情况和现实风险的相对动态性，综合考量时间与空间的关系及人员、环境、管理等非技术性因素，建立各类单体(台、套、单元)起重机械风险评价指标模型，其综合远离模型如下表所示：
起重机械单体风险评价分级模型方案
软件的数学模型
公式1R|F(P，L)＝L×P＝∑Yli×niY×∑〖Yp〗j×mj)
其中：R-风险；
L-事故后果总得分(与上表1对应)，由公式(2)得到。
公式2L＝∑〖Yl〗i×ni)
li-各类设备风险的后果影响因素各指标得分，
ni-各类设备风险的后果影响因素各指标权重；
P-事故发生可能性总得分，可根据以下公式(3)的分值评级而得到。
公式3P＝∑〖Yp〗j×mj)
pj-各类设备风险的可能性影响因素各指标得分，mj-各类设备风险的可能性影响因素各指标权重。
以上权重的确定由层次分析法得到。
软件总体设计
风险分析仪在VisualStudio2005下基于.netframework平台进行相关算法的软件实现，并最终通过ActiveSync同步软件将软件移植到Wince操作系统中。其软件流程图如图6所示。
根据功能划分风险分析仪可以分成射频识别、风险评估、数据传输三个模块。
(1)射频识别模块：主要是操作RFID射频读写模块来读取RFID标签的信息，其中唯一性编码用于设备的识别，其余的数据信息传输到风险分析仪的风险评估模块；同时也有数据写入功能，将修改后的数据信息写入到RFID标签内。
(2)风险评估模块：首先通过读取的RFID标签内的信息进行风险评估界面，然后根据起重机的最新状态依次给出相应选择，最后通过评估算法分析计算出该设备的风险值。
(3)数据传输模块：该模块的主要功能是将风险评估结果通过GPRS模块上传到数据库服务器。
在实际应用中还涉及：
(1)RFID标签安装
选择RFID标签安装位置，选位原则：高度适当方便读取；固定在母材上，避免安装在焊缝处。RFID标签的固定方法主要包括机械固定和粘结固定两种方式。
(2)分风险分析仪操作
打开分风险分析仪，运行分析软件，读取RFID标签的卡号，按照提示依次操作软件进行风险评估。评估结果保存在分风险分析仪中，同时通过无线模块传输至数据库服务器。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于RFID的起重机械风险分析系统，其特征在于包括RFID标签、风险分析仪和数据服务器，所述RFID标签固定在对应的起重机械上，所述RFID标签存储有所该起重机械的基本信息和动态信息和唯一标识，所述风险分析仪通过读取所述RFID标签内的信息来实现对单台起重机械的识别，所述风险分析仪与所述数据服务器通过有线和/或无线连接，所述数据服务器存储有所述风险分析仪上传的数据。
2.根据权利要求1所述的基于RFID的起重机械风险分析系统，其特征在于所述风险分析仪包括RFID读写模块、ARM模块和数据传输模块，所述ARM模块通过串口分别与所述RFID读写模块和所述数据传输模块连接。
3.根据权利要求2所述的基于RFID的起重机械风险分析系统，其特征在于所述风险分析仪还包括外壳，所述RFID读写模块、所述ARM模块和所述数据传输模块都装配在所述外壳内；所述风险分析仪还设置有USB接口，用于将数据直接拷贝输出。
4.根据权利要求2所述的基于RFID的起重机械风险分析系统，其特征在于所述风险分析仪还包括键盘和显示屏。
5.根据权利要求2所述的基于RFID的起重机械风险分析系统，其特征在于所述ARM模块采用YC2440芯片作为核心处理芯片。
6.根据权利要求2所述的基于RFID的起重机械风险分析系统，其特征在于所述数据传输模块通过GPRS无线网络与所述数据服务器连接。
7.一种基于RFID的起重机械风险分析方法，其特征在于，固定在起重机械上的RFID标签中存储该起重机械的基本信息和动态信息和该起重机械的唯一标识；风险分析仪通过读取所述RFID标签内的信息，对该起重机械识别；同时根据读取到的基本信息和动态信息进行分析计算，对该起重机械进行风险评估分析。
8.根据权利要求7所述的基于RFID的起重机械风险分析方法，其特征在于，所述基于RFID的起重机械风险分析方法具体包括以下步骤：
S81，固定在起重机械上的RFID标签中存储该起重机械的基本信息和动态信息和该起重机械的唯一标识；
S82，风险分析仪通过RFID读写模块读取所述RFID标签内的信息，通过获取信息中该起重机械的唯一标识，对该起重机械识别；
S83，风险分析仪通过ARM模块采用层次分析法，对所述RFID标签内信息中的该起重机械的基本信息和动态信息进行分析，通过评估算法分析计算出该起重机械的风险值，得到风险评估结果；
S84，将S83所得到的风险评估结果连同该起重机械的唯一标识一起通过GPRS模块上传到数据服务器。
9.根据权利要求8所述的基于RFID的起重机械风险分析方法，其特征在于，所述的基于RFID的起重机械风险分析方法还包括以下步骤：
当该起重机械的基本信息和/或动态信息发生变化时，更新该起重机械的基本信息和/或动态信息，并将更新的信息写入该起重机械上的RFID标签，同时通过GPRS模块把更新的信息连同该起重机械的唯一标识一起上传到数据服务器。
10.根据权利要求8所述的基于RFID的起重机械风险分析方法，其特征在于，所述评估算法包括以下公式：
公式1：R|F(P，L)＝L×P＝∑Yli×niY×∑〖Yp〗j×mj)
公式2：L＝∑〖Yl〗i×ni)
公式3：P＝∑〖Yp〗j×mj)
其中：R-风险；
L-事故后果总得分，由公式2得到；
li-各类设备风险的后果影响因素各指标得分，
ni-各类设备风险的后果影响因素各指标权重；
P-事故发生可能性总得分，根据公式3的分值评级而得到；
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