CN114118326A - 一种基于射频标签的全生命周期航材管理方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于射频标签的全生命周期航材管理方法及系统。该方法包括以下步骤：当航材从生产线下线封存时，生成标签基本元素和信息安全码，并写入射频标签；激活射频标签的射频通信链路；读取并解码航材全生命周期跟踪管理数据集；读取并校验航材射频标签信息的安全码；操作航材全生命周期跟踪管理数据集并完成编码写入；重新生成新的信息安全码；关闭射频通信链路。利用本发明，可以基于射频标签的有限容量实现多个用户的海量数据管理，并且可以保证数据安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于射频标签的全生命周期航材管理方法，同时涉及相应的全生命周期航材管理系统，属于航材管理技术领域。
背景技术
民航维修是一项系统工程，实际维修操作过程的每一个细节都需要严谨对待。例如，在工作中对于从飞机上拆下的附件都需要进行“履历控制”，标明该部附件的名称，件序号，拆下位置，拆装原因，相关指令号，拆下日期，操作人员等等信息，对于不同的附件需要挂上不同的标识牌等。因此，有人尝试在航材管理中引入射频标签(RFID)技术。
例如，在申请号为201911031170.5的中国发明申请中，公开了一种基于RFID的航材管理系统。该系统包括航材RFID标签、RFID阅读器、RFID中间件和航材管理信息子系统；航材RFID标签具有唯一性，由耦合元件与芯片共同组成的；RFID阅读器是专门对读取航材标签信息和写入航材标签信息负责的设备，它由耦合模块、信号处理和控制模块、射频模块等三个模块组成；RFID中间件是一种基于信息传递机制的软件系统，将底层的RFID阅读器和顶层的航材管理信息子系统连接在一起。
但是，航材的全生命周期管理需要大量的数据作为支撑，而当前射频标签受制于制造工艺和应用成本等因素，普遍存在存储容量小的问题不能将所有字段全部纳入。同时，由于射频标签为无线应答式设备，其数据访问安全性较低，存在相对容易发生数据篡改问题引发安全风险。然而，随着全生命周期航材管理成为发展趋势，需要利用一个射频标签容纳各个单位的海量数据，并且还要保证数据安全。这已经成为本行业亟待解决的核心问题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于射频标签的全生命周期航材管理方法。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种基于射频标签的全生命周期航材管理系统。
为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于射频标签的全生命周期航材管理方法，包括以下步骤：
S1：当航材从生产线下线封存时，生成标签基本元素和信息安全码，并写入射频标签；
S2：激活射频标签的射频通信链路；
S3：读取并解码航材全生命周期跟踪管理数据集；
S4：读取并校验航材射频标签信息的安全码；
S5：操作所述航材全生命周期跟踪管理数据集并完成编码写入；
S6：重新生成新的信息安全码；
S7：关闭射频通信链路。
其中较优地，所述步骤S4中包括以下步骤：
S41：使用第一校验算法，校验数据检验码，判断为有效则进入下一步骤；否则结束；
S42：使用第二校验算法校验信息安全码，如果判断为有效则进入步骤S43；如果判断为无效则进入步骤S44；
S43：获得操作所述航材全生命周期跟踪管理数据集的权限，并开始读写操作，进入步骤S5；
S44：禁止操作数据集，结束流程。
其中较优地，所述航材上固定的射频标签包括标签基本元素以及数据校验代码，其中，所述标签基本元素覆盖航材全生命周期管理中的主要数据元素，并且所述标签基本元素名称唯一。
其中较优地，所述标签基本元素与实体数据之间为“一对一”关系，所述实体数据存储在所述射频标签中。
其中较优地，所述射频标签的数据结构至少包括一层数据和二层数据，其中一层数据包括用户存储区、TID存储区、EPC存储区和保留内部存储区，
所述各个存储区内均包括多个标签基本元素，作为二层数据。
其中较优地，所述步骤S6中，基于新的标签基本元素的值，按照预设的算法，生成新的信息安全码。
其中较优地，将新的信息安全码写入射频标签的对应结构内，构成射频标签容纳的信息的一部分，用于下一次读取和/或验证。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种基于射频标签的全生命周期航材管理系统，包括航材信息载体层、航材信息读写层和航材数据业务综合处理层，所述航材信息读写层读取所述航材信息载体层中的数据，所述航材数据业务综合处理层或所述航材信息读写层存储有计算机程序，用于执行上述的全生命周期航材管理方法。
与现有技术相比较，本发明在射频标签内存有全生命周期航材管理所需的标签基本元素以及信息安全码，利用信息安全码的检验来保证数据读写的安全性和数据一致性；利用标签基本元素与航材全生命周期跟踪管理数据集中的数据元素的一一对应性以及同步更新来实现小容量的射频标签共享海量数据。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于射频标签的全生命周期航材管理系统的逻辑结构示意图；
图2为本发明实施例提供的基于射频标签的全生命周期航材管理方法的流程示意图；
图3为图2中检验射频标签信息安全码的流程示意图；
图4为本发明实施例中，统一航材数据集中的基本属性信息示例表；
图5为本发明实施例中，统一航材数据集中的应用环境信息、所属状态信息及产品价格信息的示例表；
图6为本发明实施例中，统一航材数据集中的产品寿命信息示例表；
图7为本发明实施例中，统一航材数据集中的产品保障信息及动态管理信息示例表。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。
如图1所示，本发明的第一实施例公开了一种基于射频标签的全生命周期航材管理系统，其包括航材信息载体层、航材信息读写层以及航材数据业务综合处理层。
其中，航材信息载体层包括射频标签或二维码标签等可电子写入的标签。射频标签可实现重复使用，只需要对标签信息进行重新写入更改就行；而二维码信息写入有不可逆性，因此在本发明中使用的是射频标签，或者是射频标签结合二维码标签，以下称为射频标签进行说明，但并不构成对本发明的限制。
航材信息读写层包括读写器，用于对射频标签进行读取或写入，分为移动式读写设备和固定式读写设备。
航材数据业务综合处理层包括服务器、服务器集群、数据库集群、安全设备、航材数据网关以及数据编译工具等。由于服务器集群、数据库集群、安全设备、航材数据网关以及数据编译工具均与服务器通信，以实现对多用户的信息处理，所以下文以服务器为代表进行说明。
参考图2和图3，基于射频标签的全生命周期航材管理方法包括以下步骤：
S1：当航材从生产线下线封存时，生成标签基本元素和信息安全码，并写入射频标签。
当航材从生产线下线封存时，利用读取器与射频标签进行读写操作，利用航材信息载体层与航材信息读取层交互协议，可高效、可靠、安全的将所需要的航材全生命周期跟踪管理数据集(以下简称：数据集)映射保存到射频标签实体中。
例如，为了实现全生命周期跟踪管理，需要对航材进行唯一识别，这就需要使用数据集中的供应商编码(MFC)和序列号(PSN)。通过本方法，将航材数据集中的基本数据元素(供应商编码(MFC)和序列号(PSN))，转化成实体数据写入航材上的射频标签中。
参考以下表1，本发明使用的射频标签中写入了结构化的标签基本元素，采用结构化方式表述数据集中的数据结构，在一个结构中有多个标签基本元素，其关系一般为“一对多”形式。
数据集的数据结构，如图4～图7所示。航材数据元素可大致分为七类：基本属性信息、应用环境信息、所属状态信息、产品价格信息、产品寿命信息、产品保障信息、动态管理信息。
其中，基本属性信息为全体共享(各种角色均可利用读取器读取)且初始化后不可修改的信息。基本属性信息包括标签件号、供应商编码等，只是描述航材本身的属性以及对该航材进行处理的用户名称，这类需要大部分用户使用的信息。应用环境信息是指航材本身的使用、保存、运输环境相关信息。所属状态信息是指航材的航空使用状态相关信息。产品价格信息就是指航材相关的价格及成本信息。产品寿命信息是指航材在不同阶段的寿命以及不同类型的寿命相关的信息。产品保障信息是指故障及维修相关信息。动态管理信息是指航材的运输或仓管相关信息。
应用环境信息、所属状态信息、产品价格信息、产品寿命信息、产品保障信息、动态管理信息中，只有部分内容共享给所有用户，称为“全员共享信息”；部分内容是只在本用户范围内共享(即，只在本用户的内部人员之间共享)，称为“内部共享信息”；还有部分内容只共享给具有对应权限的其他用户(即只有具有对应权限的其他用户才能读取或写入该部分内容)，称为“外部共享信息”。
需要说明的是，在图4～图7中均只是举例，以方便理解，并不构成对本发明的限制。
航材上固定的射频标签包括标签基本元素以及数据校验代码。其中，标签基本元素覆盖航材全生命周期管理中的主要数据元素，并且标签基本元素名称唯一，以保证各个用户在使用时不会混淆。例如：射频标签的数据结构的EPC区域中包含零件号(PNR)这个数据元素，其名称唯一，与其他数据元素的名称不同。
标签基本元素与实体数据之间为“一对一”关系。实体数据实际存储在标签中，在本发明实施例中以16进制形式表现。并且，实体数据是唯一的。例如：状态代码(SAC)这个标签基本元素以实体数据534143表示。
表1：射频标签的数据结构表
如表1所示，射频标签的数据结构至少包括一层数据和二层数据，其中一层数据包括用户存储区、TID存储区、EPC存储区和保留内部存储区。射频标签厂家已将标签的物理结构分为了用户存储区、TID存储区、EPC存储区和保留内部存储区。但是，上述各区存储容量和访问权限不同，因此根据各区的容量和访问权限存入不同数据。例如：TID存储区权限为只读；用户存储区、EPC存储区权限为读写。
每个存储区内均包括多个标签基本元素，作为二层数据。例如，所述保留内部存储区内包括访问控制、控制口令等标签基本元素。所述用户存储区内包括分类代码(SPC)、状态代码(SAC)、信息安全码(ISC)及可扩展元素等多个标签基本元素。结合图4～图7可知，标签基本元素与数据集中的数据元素具有一一对应关系，且标签基本元素包括在航材全生命周期跟踪管理数据集中。简言之，数据集大，标签基本元素集小。
其中，一层数据和二层数据是通过预先配置层级以及相互关联关系而形成的，上表中仅为示意，可以根据实际情况改变。在本发明实施例中，每个一层数据均具有固定属性和扩展属性。所述固定属性可预先配置，而扩展属性的数量和内容是可后期配置的。
标签基本元素作为二层数据，与实体数据一一对应，形成实体数据映射关系，该映射关系被预先配置并存储在服务器。在联网状态下，读写器通过访问服务器，可以获得该映射关系；在离线状态下，读写器内存储有该映射关系。由此，读写器可以读取到实体数据，并自动映射到标签基本元素。
S2：激活射频标签的射频通信链路。
当物流公司或航空公司等，对航材进行处理(包括运输、装机等)时，利用读写器，激活射频标签的射频通信链路。
射频标签的射频通信激活过程包含所有建立通信的物理过程，主要过程有无线电能力控制、标签芯片加电、技术信息请求、技术信息响应等过程，直至可发送标签内部数据状态。这是本领域常用技术，在此不累述。
S3：读取并解码航材全生命周期跟踪管理数据集。
数据集中的数据元素与标签基本元素具有一一对应的映射关系，形成数据集映射关系。利用实体数据映射关系和数据集映射关系，并且均为一一对应的映射关系，这样就能建立实体数据与数据集中的数据元素的一一对应关系。通过读取或改变实体数据，就能获得一一对应的数据集中的数据元素；反之，在服务器通过修改数据元素，就可以修改实体数据对应的内容。
利用读写器，读取射频标签中的实体数据，利用前述实体数据映射关系和数据集映射关系，就能获得标签基本元素以及数据集中的数据元素。
利用读写器，也能将数据集中的数据元素以实体数据的形式写入射频标签中进行保存或修改。
S4：读取并校验航材射频标签的信息安全码。
读写器同时读取射频标签的信息安全码，存储到缓存器中。
在本发明的一个实施例中，信息安全码采用双码段逻辑结构。其中，双码段包括两个部分：数据校验码和用户识别码。对标签自身元素数据进行MD5加密得到校验码(例如时间、件号等)。用户识别码是可选的，例如东航的识别码，只能东航有权限读取相关元素。读取后先将信息安全码缓存。然后，对数据校验码和用户识别码分别通过算法进行校验，确保标签内数据一致性，防止数据篡改。对数据校验码通过第一检验算法进行校验；对用户识别码通过第二校验算法进行校验，第一校验算法和第二校验算法是不同的算法，可以进一步确保标签内数据一致性和安全性。因此，信息安全码的双码段逻辑结构能够更好地保证航材的安全管理。
在本发明的一个实施例中，对数据检验码或用户识别码分别进行校验，可以包括以下步骤：
S41：使用第一校验算法，校验数据检验码，判断为有效则进入下一步骤；否则结束。
如果校验数据检验码时，判断为该数据检验码无效，就说明无法对射频标签内的标签基本元素的一致性进行验证，其承载的实体数据不被信任，此时为保证数据安全不再对其进行操作，仅可操作标签访问控制功能或格式化清空标签内数据。
如果校验数据检验码时，判断为该数据检验码有效，则进入下一步骤。
S42：使用第二校验算法校验信息安全码，如果判断为有效则进入步骤S43；如果判断为无效则进入步骤S44。
首先，通过第一校验算法，基于数据检验码对标签内的数据完成一致性验证，确保标签未经篡改。该数据校验码是基于射频标签内的所有标签基本元素的赋值，采用常规的Hash算法、循环冗余校验码等生成的。读写器读取该数据校验码之后，利用相应的算法就能检验该数据校验码是否正确，从而判断出数据一致性。
S43：获得操作数据集的权限，并开始读写操作，进入步骤S5。
当信息安全码有效时，获得操作数据集的权限。在此要对“访问控制”、“控制口令”基本元素进行操作，以获得权限。
利用读写器修改射频标签内的标签基本元素，删除射频标签内的标签基本元素，操作射频标签内的访问控制功能等。操作完毕后重新根据算法生成信息安全码。
S44：禁止操作数据集，结束流程。
当信息安全码无效时，提示标签信息错误，结束流程。作为替代方案，也可以提示是否格式化标签，由操作人员选择进行格式化或结束流程。
S5：操作航材全生命周期跟踪管理数据集并完成编码写入。
在符合操作环境下可对数据集中已有权限(已获得授权)的数据元素进行编辑，并保存入射频标签内。
以下，举例说明写入射频标签的具体内容。
在航材制造环节，序列号(PSN)是全生命周期跟踪管理的基础，是航材个体识别的唯一方法。在生产制造环节中无论是设计制造单位还是供应商都会为航材生成序列号，并保证序列号的唯一性。出厂日期(MFD)是设计制造单位或供应商在航材生产制造环节写入射频标签内的元素，其可为时寿件等提供必要的航材寿命依据等。
在航空公司使用航材的环节，航材的状态代码(SAC)可以明确当前航材所处的状态，并记录最近的航材状态变化日期，其可为精准控制航材总体拥有成本、可靠性评估和航材履历的可追溯性等提供了有效必要的支持。
在航材维修环节中，航材的分类代码(SPC)由设计制造单位/供应商提供，可有效指导航材在使用一定周期从航空器拆下后的处置方式，如定义为消耗件则该航材无维修价值，应及时报废，避免误用。
在可靠性数据分析环节，利用状态代码(SAC)、出厂日期(MFD)等可用来计算航材的寿命信息(出厂时期、装上日期、拆下日期、总使用时间/架次、翻修后使用时间/架次、零件总寿命、零件货架寿命期限、合同中修理周转时间等)便于及时对航材采取必要的处置措施和决策航材库存、控制航材拥有成本等。
在不同环节，由不同的用户，基于不同的权限，对不同的或相同的标签基本元素进行写入或修改。
S6：重新生成新的信息安全码。
任何对标签基本元素的修改都将导致信息安全码的改变。因此在步骤S6中，需要基于这些新的标签基本元素的值，按照预设的算法，生成新的信息安全码，相应修改用户存储区中的“信息安全码”的值，并改写实体数据。
将新的信息安全码写入射频标签的对应结构内，构成射频标签容纳的信息的一部分，用于下一次读取和/或验证。根据图1，当处于联网(包括但不限于内网、专网、互联网等)状态时，可将新的信息安全码和标签基本元素均上传到服务器，保存到数据集中。当处于脱网状态时，可通过离线/人工形式，将新的信息安全码和标签基本元素暂存，通过电子邮件、移动存储设备传输到服务器，保存到数据集中。
S7：关闭射频通信链路。
完成多次通信和充电后，确认所有数据传输完毕，将结束读写器和射频标签之间的通信过程。
上面对本发明所提供的基于射频标签的全生命周期航材管理方法及系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质内容的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (8)
1.一种基于射频标签的全生命周期航材管理方法，其特征在于包括以下步骤：
S 1：当航材从生产线下线封存时，生成标签基本元素和信息安全码，并写入射频标签；
S2：激活射频标签的射频通信链路；
S3：读取并解码航材全生命周期跟踪管理数据集；
S4：读取并校验航材射频标签信息的安全码；
S5：操作所述航材全生命周期跟踪管理数据集并完成编码写入；
S6：重新生成新的信息安全码；
S7：关闭射频通信链路。
2.如权利要求1所述的全生命周期航材管理方法，其特征在于所述步骤S4中包括以下步骤：
S41：使用第一校验算法，校验数据检验码，判断为有效则进入下一步骤；否则结束；
S42：使用第二校验算法校验信息安全码，如果判断为有效则进入步骤S43；如果判断为无效则进入步骤S44；
S43：获得操作所述航材全生命周期跟踪管理数据集的权限，并开始读写操作，进入步骤S5；
S44：禁止操作数据集，结束流程。
3.如权利要求2所述的全生命周期航材管理方法，其特征在于：
所述航材上固定的射频标签包括标签基本元素以及数据校验代码，其中，所述标签基本元素覆盖航材全生命周期管理中的主要数据元素，并且所述标签基本元素名称唯一。
4.如权利要求3所述的全生命周期航材管理方法，其特征在于：
所述标签基本元素与实体数据之间为“一对一”关系，所述实体数据存储在所述射频标签中。
5.如权利要求4所述的全生命周期航材管理方法，其特征在于：
所述射频标签的数据结构至少包括一层数据和二层数据，其中一层数据包括用户存储区、TID存储区、EPC存储区和保留内部存储区，
所述各个存储区内均包括多个标签基本元素，作为二层数据。
6.如权利要求4所述的全生命周期航材管理方法，其特征在于：
所述步骤S6中，基于新的标签基本元素的值，按照预设的算法生成新的信息安全码。
7.如权利要求6所述的全生命周期航材管理方法，其特征在于：
将新的信息安全码写入射频标签的对应结构内，构成射频标签容纳的信息的一部分，用于下一次读取和/或验证。
8.一种基于射频标签的全生命周期航材管理系统，包括航材信息载体层、航材信息读写层和航材数据业务综合处理层，其特征在于所述航材信息读写层读取所述航材信息载体层中的数据，所述航材数据业务综合处理层或所述航材信息读写层存储有计算机程序，用于执行权利要求1～7中任意一项所述的全生命周期航材管理方法。
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