摘 要：工業(yè)炸藥是易燃易爆的特殊商品，但由于其生產、銷售環(huán)節(jié)眾多，業(yè)務流程復雜，監(jiān)管部門無法實時獲取其信息而容易產生監(jiān)管空白。本文針對此情況，提出一種基于RFID和條形碼融合技術，開發(fā)了一個實時獲取工業(yè)炸藥信息智能識綜管控系統(tǒng)，并詳細論述了其整體結構及關鍵技術

關鍵詞：工業(yè)炸藥；RFID；條形碼；智能識綜管控系統(tǒng)

中圖分類號：TQ560.6；TP391.44

工業(yè)炸藥是具有易燃易爆危險屬性的特殊商品，其生產、銷售、購買、運輸、爆破、儲存所有流程都由政府部門嚴格監(jiān)管。而現(xiàn)階段由于民爆物品生產、銷售環(huán)節(jié)眾多，業(yè)務流程復雜等緣故，造成民爆物品各環(huán)節(jié)動態(tài)信息難以及時獲取。

目前，炸藥信息標識主要采用條碼技術，但條碼技術具有記錄信息無法更改、存儲容量相對較小缺點。無線射頻識別（RFID）技術，是一種利用射頻通信實現(xiàn)的非接觸式自動識別技術。RFID標簽可支持快速讀寫、多目標識別、定位及長期跟蹤管理。利用多點布置的RFID讀寫器和應用軟件可實現(xiàn)大范圍、長距離、多點實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。

利用RFID技術，建立工業(yè)炸藥信息的在線數(shù)據(jù)采集。通過對其生產、存儲、銷售、使用等過程的信息實時獲取，實現(xiàn)工業(yè)炸藥從生產企業(yè)下線直到終端用戶使用全流程綜合管控。

1 系統(tǒng)結構

根據(jù)工業(yè)炸藥全流程和RFID信息流向，可把該智能識綜管控系統(tǒng)分為三層，如圖1所示：

1.1 數(shù)據(jù)采集層

每個工業(yè)炸藥產品或包裝箱上都有RFID標簽，而布置在關鍵工位（如生產線終端，倉儲門口等）的標簽讀寫器則讀取經過該工位標簽信息，信息主要包括產品位置，經過時間，狀態(tài)，數(shù)量等，然后數(shù)據(jù)處理層通過無線網絡或者有線網絡實時獲取分布在不同位置讀寫器上的信息，從而實現(xiàn)對工業(yè)炸藥信息實時動態(tài)采集。

1.2 數(shù)據(jù)處理層

該層主要處理來自數(shù)據(jù)采集層的RFID讀寫器中信息，從中提取有用信息，寫入數(shù)據(jù)庫，再進一步提供給數(shù)據(jù)服務層。通過數(shù)據(jù)處理中間件，并根據(jù)EPC Global編碼規(guī)則，把從數(shù)據(jù)采集層RFID讀寫器中讀出來的有用數(shù)據(jù)（非標簽數(shù)據(jù)），經過標簽數(shù)據(jù)預處理（過濾、分組、計數(shù)等），檢查錯誤標簽和重復標簽，最后將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，供數(shù)據(jù)服務層使用。

1.3 數(shù)據(jù)服務層

數(shù)據(jù)服務層利用數(shù)據(jù)處理層數(shù)據(jù)，并轉換為不同格式，為各種不同模塊提供數(shù)據(jù)支持；同時，為不同應用系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共用和信息共享。工業(yè)炸藥動態(tài)信息實時顯示在GIS（地理信息系統(tǒng)）系統(tǒng)，以圖形化、可視化形式表現(xiàn)產品動態(tài)變化流程以及相關位置、時間等信息，對于可能發(fā)生潛在安全隱患或者發(fā)生安全事故的相關信息，通過專業(yè)數(shù)據(jù)接口，為應急救援指揮系統(tǒng)提供動態(tài)信息支持，從而提高該系統(tǒng)的響應速度。

2 系統(tǒng)關鍵技術

2.1 RFID編碼、自動貼標及其信息獲取

考慮到行政部門的需求和成本，該項目采用RFID和條形碼融合技術，即個體產品（例如：一條炸藥藥卷）標識采用條形碼實現(xiàn)，而批量產品（例如：一箱炸藥）標識采用RFID實現(xiàn)。

（1）RFID編碼

（2）自動貼標

即在包裝生產線末端對產品進行貼標，為此，本項目設計并研發(fā)具有國內首創(chuàng)的防爆型RFID條形碼自動貼標機。該貼標機主要實現(xiàn)的功能：RFID標簽信息在線讀寫、自動貼標、條碼在線識別、RFID標簽和條形碼信息映射以及糾錯控制。

（3）標簽信息的實時獲取

獲取RFID產品對象信息的方式通常有兩種：a）信息直接存放在標簽上，只需通過直接讀取標簽即可獲取標簽信息，缺點是容量有限；b）信息存放在網絡服務器上，通過認證控制訪問。容量不受限制，更新方便，缺點是需要網絡支持，還有安全性問題。

針對民爆物品全流程安全監(jiān)管需求，結合EPC Global機制，并同時考慮產品信息可分為兩部分，一部分可存入RFID標簽（例如：產品審批編號、產品流水號等不變信息），另一部分則存放到網絡服務器（例如：工位編號、倉庫編號等變化形象）。

2.2 數(shù)據(jù)處理中間件

數(shù)據(jù)處理中間件主要是用來處理來自系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集層的信息，并把一些信息同步寫入到數(shù)據(jù)庫。運用中間件，即使數(shù)據(jù)采集層和數(shù)據(jù)服務層處在不同的操作系統(tǒng)，應用不同的平臺工具，它們也能得到很好的交互，如圖2所示。

2.3 數(shù)據(jù)的安全性

由于RFID標簽所處環(huán)境及產品本身特性影響，標簽數(shù)據(jù)在安全性，可靠性與準確性方面都存在一些問題。在安全性方面，RFID標簽面臨的安全威脅主要有：易受到非法訪問、跟蹤、竊聽、偽造等攻擊。由于工業(yè)炸藥行業(yè)監(jiān)控的獨特性，設計安全、高效、低成本的RFID安全機制尤為重要。為解決上述安全與隱私問題，目前已有多種解決方案，包括Kill標簽、主動干擾、智能標簽、阻止標簽和Hash鎖等方法。其中，Hash鎖通過簡單的Hash函數(shù)，增加閉鎖和開鎖狀態(tài)，對標簽和讀寫器之間的通信進行訪問；但是它無法解決位置隱私和中間人攻擊問題。而本項目則采用了一種改進的隨機讀取控制Hash鎖方法。在可靠性與準確性方面，則在數(shù)據(jù)處理層有個數(shù)據(jù)預處理機制，即對來自數(shù)據(jù)采集層的信息進行糾錯，去重等操作，以此提升可靠準確性。

3 應用情況

系統(tǒng)選用微軟Visual Studio開發(fā)平臺，編程語言采用C++、C#、ASP，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2005。采用客戶端/服務器（Client/Server）和瀏覽器/服務器（Browser/Server）混合技術架構，其中RFID數(shù)據(jù)采集、RFID事件處理、業(yè)務流程處理等采用C/S架構；RFID實時信息上傳、實時監(jiān)控和查詢、追溯等采用B/S結構。

本文開發(fā)的系統(tǒng)已經用于廣東省四0一廠炸藥生產線，可以對炸藥產品下線、產品出入庫、銷售等環(huán)節(jié)的信息實時采集和傳輸，圖3是應用場景。

4 結束語

本文題出一種基于RFID和條形碼融合的技術，對工業(yè)炸藥各個流程的信息進行實時采集，并通過數(shù)據(jù)處理中間件技術對采集得到的信息進行有效處理，提供了實時獲取的工業(yè)炸藥信息，為管控這具有危險屬性的產品提供了方便快捷途徑，也有利于社會穩(wěn)定與安全。

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作者簡介：余彬昌（1991-），男，廣東梅州人，本科，研究方向：RFID技術，無線傳感器網絡；許亮，男，博士，講師，研究方向：RFID及無線傳感器網絡；何小敏，女，副教授，研究方向：RFID及無線傳感器網絡。

作者單位：廣東工業(yè)大學自動化學院，廣州 510006

基金項目：廣東省重大科技專項（編號：2012A080104012）。