CN102855598A - 基于rfid技术的消防装备器材监管系统 - Google Patents

Abstract

基于RFID技术的消防装备器材监管系统，由若干无源射频电子标签、一套装备器材监控装置和一个监控平台组成；装备器材监控装置包括1个无源射频读写器、4个天线及2组由投光器、受光器构成的红外安全光幕；天线、读写器安装在两侧门板上，在一侧门板的两边缘处分别安装红外安全光幕的投光器，另一侧门板的两边缘处安装红外安全光幕的受光器；装备器材监控装置中的2组红外安全光幕、4个天线分别接入无源射频读写器，并通过无源射频读写器与监控平台的通信服务器连接。本发明消防装备器材监管系统，可实现消防装备器材室中各装备器材使用状态的自动监控与管理。提高消防部队装备器材管理的信息化应用水平，大大提高消防部队的工作效率。

Description

基于RFID技术的消防装备器材监管系统

技术领域

本发明涉及消防部队装备器材室消防装备器材使用状态的监控与管理，具体说，涉及RFID（Radio Frequency IDentification）识别技术、红外探测技术及信息通信技术等领域。

背景技术

消防部队战斗力量的提升取决于两个因素，一方面是战斗人员素质的提高，另一方面就是大量技术含量极高消防装备器材的广泛应用，尤其在一些重特大灾害事故的扑救过程中，先进的消防装备器材发挥了无可替代的巨大作用。根据相关消防法律法规的要求，消防中队必须建立消防装备器材室，放置各种消防装备器材。其中特殊的装备器材都是配备在装备器材室中，常规设备按照2:1的比例配备，即装备器材室中的设备数量是本中队所有消防战斗车辆配备设备数量总和的2倍。

在灭火救援行动中，特殊装备器材必须从装备器材室中取用。消防车上常规设备有损坏时，也从装备器材室中取用补充到消防车上。目前，各级消防部队还是通过手工填单的方式对消防装备器材室中设备器材进行管理，并通过纸质材料逐级上报上级管理部门，最终汇总统计分析。所有的状态数据都是事后上报，主管部门无法及时的监控到各消防中队装备器材的实时状态，也无法向消防灭火救援行动提供准确的数据支持。同时，这种人工的记录方式存在数据不准确的问题，完全依靠装备器材室管理员的素质高低。尤其在重特大灾情发生时，所有人员都很紧张，出现差错属于正常情况。因此如何有效、及时、科学及精确的对消防装备器材室中数量庞大的消防装备器材取用及归还的状态进行监控，是消防部队亟待解决的问题。

RFID识别技术目前已经非常成熟，具有识别率高、漏读率低、可同时读取数量大的特点，广泛的应用于各个行业与领域。本发明利用先进的通信技术，基于RFID识别技术，并结合红外探测技术，实现对消防装备器材室中各装备器材的状态进行监控，并通过后台管理系统将监控的状态信息实时发布给其他业务信息系统，为其他业务信息系统提供数据支撑，提高信息系统的应用水平，进一步提到消防部队的战斗力。

发明内容

本发明针对目前消防中队消防装备器材室中各消防装备器材状态监控所存在的上述问题提供了基于RFID技术、红外探测技术的消防装备器材监管系统，其主要目的在于：实时、精确监控消防中队消防装备器材室中各装备器材的状态信息，保证消防部队装备器材管理做到规范化和常态化，提高信息系统应用水平。

目前，已有基于RFID技术实现仓储物资的管理应用，但无法实现物资“入”或者“出”状态的准确监控，需要人员进行相关操作，预置某一个状态，才可以进行识别扫描的行为。本发明结合红外探测技术，利用红外安全光幕可以很好的解决这一个问题，实现系统全自动管理，精确判断一次行为的“入”或“出”的状态，不需要人员干预。同时，其他的系统都是一个封闭的独立的管理系统，本发明的消防装备器材监管系统具有信息发布接口，可以向其他业务信息系统提供状态监控数据，是一个开放的监管系统。

本发明的目的是通过如下方案实现的：基于RFID技术的消防装备器材监管系统，其特征是：该系统由若干安装在消防装备器材上的无源射频电子标签、一套装备器材监控装置和一个监控平台组成；

所述的装备器材监控装置包括1个无源射频读写器、4个天线及2组由投光器、受光器构成的红外安全光幕；所述无源射频读写器、天线、红外安全光幕分别布置在两个相对的门板上，具体装配如下：在一侧门板中封装2个天线，另一侧门板中封装2个天线和无源射频读写器，红外安全光幕的投光器放置在一侧门板的两边缘处，红外安全光幕的受光器安装在另一侧门板的两边缘处。 

所述监控平台由通信服务器和监控终端构成；

所述装备器材监控装置中的2组红外安全光幕、4个天线分别接入无源射频读写器，并通过无源射频读写器与所述监控平台的通信服务器连接。

一种基于RFID技术的消防装备器材监管系统的监管方法，其步骤如下： 

1）、通信服务器实时监控无源射频读写器的无源射频电子标签信息和GPIO端口的红外安全光幕状态数据；

2）、获取无源射频电子标签信息，写入缓存区；

3）、获取其中一组红外安全光幕状态信息，等待获取另一组红外安全光幕状态信息，得出装备器材“入”或者“出”的状态标志；

4）、为缓存区的每一个无源射频电子标签信息赋值“入”或者“出”状态，同时把电子标签的完整信息写入数据库，发送给监控终端，向外部系统发布数据。

本发明的有益效果：使用本发明的消防装备器材监管系统，可实现消防装备器材室中各装备器材使用状态的自动监控与管理。该系统对射频设备及红外安全光幕设备进行了重新封装，改造为一个专用的监控装置，该装置安装于消防装备器材室内，完成信息的采集与传输。同时，通过监控平台实现数据的接收、分析与处理，实现自动监控功能，提高消防部队装备器材管理的信息化应用水平，大大提高消防部队的工作效率。该系统可以通过对监控平台进一步升级改造，在不同单位的分级部署，实现在某一总队内所有消防中队装备器材的集中监控与管理。

附图说明

图１是本系统逻辑图.

图2是装备器材监控装置结构图。

图3是红外安全光幕连接图。

图4是系统数据流转逻辑图。

图5是系统信息处理流程图。

具体实施方式

在阐述本技术方案前，有必要简单介绍一下RFID识别技术的工作原理：RFID技术是一种自动识别技术，同时也是一种通信技术，利用射频信号通过空间耦合（交变磁场或电磁场）实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目标对象的目的，无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。

射频识别系统通常由电子标签、读写器和天线组成。电子标签内存有一定格式的电子数据，是RFID应用系统的信息载体，常以此作为待识别物品的标识性信息。应用中将电子标签附着在待识别物品上，作为待识别物品的电子标记。电子标签由耦合元件（线圈、微带天线等）及芯片组成，可定制成各种各样的形状与尺寸。

电子标签主要有无源和有源两种形式。无源标签没有内部供电电源。其内部集成电路通过接收到的电磁波进行驱动，这些电磁波是由读写器发出的。当标签接收到足够强度的讯号时，可以向读写器发出数据。这些数据不仅包括ID号（全球唯一标示ID），还可以包括预先存在于标签内存中的数据。无源标签具有价格低廉，体积小巧，无需电源的优点。有源标签本身具有内部供电电源，用以供应内部集成电路所需电源以产生对外发送的讯号。一般来说，有源标签拥有较长的读取距离和较大的记忆体容量，可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。

读写器是读取或写入标签信息的设备，读写器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。天线是在标签和读写器间传递射频信号，电子标签和读写器都必须具有天线模块。RFID技术不是本发明的重点，因此对于本系统所采用RFID设备的技术细节也不再详细论述，只是从功能角度进行说明。

根据应用场景和所监控设备的特点，同时考虑可以长时间使用无需考虑更换电池的问题，本系统采用无源射频电子标签。消防装备器材大多都是金属器械，因此所使用的无源射频电子标签同时具有抗金属性。监控设备大小不一，所选用的无源射频电子标签形状和尺寸也不同，根据所绑定装备器材来决定。主要有圆形、长方形等。绑定的方式主要有背胶黏贴式、螺栓式、挂接式等。其主要参数技术指标为：读写距离为80cm-320cm，频率：920-925MHz。

本发明基于RFID技术的消防装备器材监管系统，如图1所示，由若干安装在消防装备器材上的无源射频电子标签1、一套装备器材监控装置2和一个监控平台3组成；其中监控平台3包括通信服务器31和监控终端32，

装备器材监控装置2是本发明的重点，该装置根据功能要求对相关设备进行重新封装，成为一个全新的产品，满足使用及功能要求。该装置主要包括：1个无源射频读写器23、4个天线21及2组红外安全光幕22。红外安全光幕22由投光器221和受光器222构成，该装置结构如图2所示：其结构类似安检门，主要有两侧门板和顶层门板组成，门板主框架由铝塑板型材质构成，板面采用塑料材质封装，不妨碍天线的信号发射。其中一侧门板中封装2个天线21，另一侧门板中封装2个天线21和无源射频读写器23。红外安全光幕的投光器221安装在一侧门板的两边缘处，红外安全光幕的受光器222安装在另一侧门板的两边缘处；两侧门板和顶层门板的厚度分别是10cm和5cm，满足嵌入设备和铺设信号线、电源线的要求。4个天线21和2组红外安全光幕22分别都接入无源射频读写器23。

无源射频读写器23的主要参数技术指标：可读取标签的数量超过 200个/秒；频率范围: 902-928 MHz；输出功率10dBm～30dBm；4个反TNC 天线端口；4个输入输出（GPIO）端口；通信接口：10M/100M自适应以太网RJ45接口和RS-232 (DB9 connector)。

无源射频读写器23和天线21实时扫描所经过装备器材监控装置的无源射频电子标签1，通过分析电子标签信息，完成监控所绑定的装备器材状态功能。

2组红外安全光幕22分别安装在两侧门板的边缘，其功能是实时监控经过装备器材监控装置的人或者物品。红外安全光幕22由投光器221和受光器222组成，投光器221有16个光源一直向受光器222发送红外光波信号，一旦光波信号被阻挡，受光器222便会产生一个开关量信号，该信号接入到无源射频读写器23的输入端口，监控平台的通信服务器31程序通过实时监控无源射频读写器23的输入端口，可判断该红外安全光幕22是否有人或者物品经过。通信服务器31通过两组红外安全光幕22收到信号的先后，可以判断当前装备器材的状态是“入”还是“出”。实现流程全自动操作，不需要人员的干预。

无源射频读写器23的GPIO端口给红外安全光幕22提供电源。红外安全光幕22连接示意如图3所示。

装备器材监控装置放置在消防装备器材室内靠近门口的地方，在使用中要求所有人员出入装备器材室必须经过该监控装置，实现装备器材的实时精确监控。

监控平台的通信服务器31与无源射频读写器23通过IP网络进行数据交换，通信服务器31通过无源射频读写器23实时监控电子标签信息和红外安全光幕状态信息，对所接收的信息进行分析判断，并把各状态信息及时写入数据库，保存数据。通信服务器同时提供WebService的信息发布借口，其他业务信息系统通过该接口获取所需要的装备器材状态信息。

监控终端32与通信服务器31通过IP网络实时进行数据交换，获取通信服务器所获得的各状态信息并显示及进行相关处理。监控终端32通过读取数据库可实现相关查询及统计分析。同时，实现相关数据维护等功能。系统数据交换逻辑如图4所示。

通过通信服务器与无源射频读写器实时监控装备器材的状态信息，并实时记录。软件处理流程如下：

1、通信服务器实时监控无源射频读写器的无源射频电子标签信息和GPIO端口的红外安全光幕状态数据；

2、获取无源射频电子标签信息，写入缓存区；

3、获取其中一个红外安全光幕状态信息，等待获取另一个红外安全光幕状态信息，得出装备器材“入”或者“出”的状态标志；

4、为缓存区的每一个无源射频电子标签信息赋值“入”或者“出”状态，同时把电子标签的完整信息写入数据库，发送给监控终端，向外部系统发布数据。系统信息处理流程如图5所示。

Claims (2)

1.基于RFID技术的消防装备器材监管系统，其特征是：该系统由若干安装在消防装备器材上的无源射频电子标签、一套装备器材监控装置和一个监控平台组成；

所述的装备器材监控装置包括1个无源射频读写器、4个天线及2组由投光器、受光器构成的红外安全光幕；所述无源射频读写器、天线、红外安全光幕分别布置在两个相对的门板上，具体装配如下：在一侧门板中封装2个天线，另一侧门板中封装2个天线和无源射频读写器，红外安全光幕的投光器放置在一侧门板的两边缘处，红外安全光幕的受光器安装在另一侧门板的两边缘处；

所述监控平台由通信服务器和监控终端构成；

所述装备器材监控装置中的2组红外安全光幕、4个天线分别接入无源射频读写器，并通过无源射频读写器与所述监控平台的通信服务器连接。

2.一种基于RFID技术的消防装备器材监管系统的监管方法，其步骤如下： 

1）、通信服务器实时监控无源射频读写器的无源射频电子标签信息和GPIO端口的红外安全光幕状态数据；

2）、获取无源射频电子标签信息，写入缓存区；

3）、获取其中一组红外安全光幕状态信息，等待获取另一组红外安全光幕状态信息，得出装备器材“入”或者“出”的状态标志；

4）、为缓存区的每一个无源射频电子标签信息赋值“入”或者“出”状态，同时把电子标签的完整信息写入数据库，发送给监控终端，向外部系统发布数据。

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