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RFID技术在电梯检验系统中的应用周新建

发表时间：2020/10/15 来源：《基层建设》2020年第19期作者：周新建

[导读] 摘要：RFID技术在电梯检验系统中的应用，为现代电梯设备自主性开发提供了理论整合，在当代电梯设计与检验中发挥着重要作用。

        北京市朝阳区特种设备检测所北京 100122
        摘要：RFID技术在电梯检验系统中的应用，为现代电梯设备自主性开发提供了理论整合，在当代电梯设计与检验中发挥着重要作用。在此基础上，充分发挥RFID技术动态跟踪、兼容性强等优势，从电梯检验通信结构、电梯检验数据传输结构、电梯检验信息整合结构、以及电梯检验数字化标签结构四方面，把握RFID技术在电梯检验系统中的应用要点。
        关键词：RFID技术；电梯检验系统；应用
        RFID技术的应用，有效的提升了电梯检验的效率，减少了人力、物力和财力的投入，弥补了传统检验方式的不足，同时可以降低检验过程中的数据的冗余现象，避免了检验错误的发生率，整体提高了电梯检验的效率和能力。但是目前该项技术仍不够完善，急需相关单位和部门进行深入的研究与分析，力求发挥其最大的应用价值。
        1电梯检验系统的总体框架
        数据中心的作用主要是存储有关电梯的相关数据信息，并且为整个电梯辅助检验系统提供所需的数据，包括历史的数据以及最新的数据，为实现各个检验功能鉴定良好的基础；RFID电子标签的功能主要是为整个电梯辅助检验系统存储电梯的有关信息，以及确认电梯是否满足现场检验条件，确保检验人员到达现场后可以进行检验工作；在实际的检验工作过程中，RFID电子标签与电梯辅助检验系统需要进行信息的交互，二者的信息交互需要一个中转站，这个中转站就是每台受检电梯上安装的手持终端设备，在取得受检电梯的有关信息之后，手持终端设备立即与数据中心交互信息，这种交互方式是通过GPRS进行的，而且一旦建立起RFID电子标签，用户可以随时查看维保记录，用户也可以自己记录在使用电梯过程中发现的问题。
        众所周知，电梯硬件故障的情况时有发生，这样一来，检验人员到达现场时，经常发现现场不具备检验条件（如停电、故障等），影响检验人员的检验工作。而RFID电子标签附着于电梯上，在现场检验之前，电子标签能确认电梯是否满足现场检验条件，可以确保检验人员到达现场后可以进行检验工作。在实际的检验工作中，将读写器安装于手持终端之中，当工作人员对电梯进行检验时，首先可以通过手持终端对电子标签进行识别，然后通过GPRS从数据中心下载检验任务，检验人员对检验任务进行专业的研究分析后对其进行检验工作，完成检验工作之后，需要将检验的结果数据上传到数据中心，这个过程是通过GPRS进行传递的。此外，手持终端中的读写器兼有读与写的功能，检验人员就可以利用读写器将检验的结果写入电子标签中。所以，借助RFID技术可以方便调取以往的检验档案，便于做出更加全面准确的判断以及更新设备信息，方便使用单位和维保单位整改及排查隐患，降低了电梯故障率以及事故率的发生。并且在电梯检验后，使用单位可以随时查看该电梯检验报告的出具情况。
        2 RFID技术在电梯检验系统中的应用
        2.1 RFID技术在电梯检验系统软件设计中的应用
        随着科技的不断发展，嵌入式系统的研究和发展更加深入，大量的RFID模块硬件制造商在WindowsCE的基础上，开发了由C++语言编写的RFID硬件模块底层驱动程序和完整的开发文档。在电梯检验系统中，需要运用手持式RFID读写器，因此，需要研究和开发一个拥有RFID识别功能，能够满足电梯检验工作需求的终端，该终端的应用程序应该运用C#语言进行开发，为了满足终端应用程序的调用，应该运用C#语言对RFID模块软件进行设计和开发。
        2.2 RFID技术在电梯检验系统硬件设计中的应用现阶段，根据电子标签工作频率的不同，可以将RFID系统分为低频系统、中频系统、超高频系统和微波频段系统。由于超高频电子标签具有识别速度快、读写距离远、可靠性高和使用寿命长等优点，应将其运用到电梯检验系统硬件设计中。

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        2.2.1电子标签设计
        无源标签具有体积小和成本低的特点，在超高频系统频段中的应用非常普遍，超高频电子标签是指没有外接电源供电且工作频率位于300MHz~3GHz之间的超高频段内的电子标签。和其他的电子标签相比，该种超高频电子标签，不需要外部电源进行供电，还具有成本低、工作频率高和可读写距离远等优点。另外，由于电梯设备的主要构成材质为金属，RFID卡应拥有抗金属性能。所以，电梯检验系统应该采用由标签芯片和天线组成的抗金属超高频无源电子标签。电子标签接收到读写器发出的信号强度达到门限值的射频信号时，标签将被激活，在电子标签工作后，一部分射频信号将会供给电源部分，另一部分会经过控制单元将其解析成相应的命令。解调电路时标签与读写器通信的关键，就是存储器中存储唯一的电子标签码。电源恢复电路会把天线感应到的信号，转化成为直流电压，从而对芯片进行供电，命令的执行是进行存储器的读写，当命令为读时，对存储器中的数据编码进行提取和调试，然后传输至读写器，如果命令是写，需要把数据进行编码后存储起来。
        2.2.2读写器设计
        读写器作为RFID系统中重要组成部分，由射频前端电路、数字基带电路以及电源电路组成，以下对其进行具体分析。
        （1）射频前端电路设计。该电梯检验系统采用R1000射频前端芯片，该芯片具有接收灵敏度高、功能较为全面、集成度高以及涵盖频段范围广等优点，还能够支撑ISO18000-6C/EPCgIobaIGen2空中接口协议、多种编码方式以及数据速率。R1000射频前端电路中具有压控振荡器、中频滤波器、混频器、低噪声放大器以及ADC/DAC等多个功能模块。将R1000射频前端电路与其他外围的电路相结合，能够实现射频信号的发射和接收、滤波、调制解调以及模数转换等多种功能。
        （2）数字基带电路设计。数字基带电路模块运用ARM芯片作为模块的核心，通过和其他外围的电路相结合，对通信协议源代码进行存储和执行命令。数字基带电路模块位于射频前端模块与嵌入式控制系统之间，能够在射频前端模块和嵌入式控制系统之间进行数据和指令的交互，可以对射频前端模块的工作状态进行独立的控制。
        （3）电源电路设计。电梯检验系统中的手持终端为读写模块提供一个专门的电源管理芯片和一个输入电压为3.0~5.0V的大容量电池进行供电，能够运用软件对其电源输入进行控制。读写模块上的芯片对电源纹波较为敏感，在电源电路上的电源最终输出全部都采用LDO器件。
        2.2.3数据交互方式分析。RFID数据的交互方式采用非接触式识别的方式，就是指在电子标签和读写器之间的射频耦合。读写器对电磁波进行发射，其中一部分由电子标签天线进行接收，用于驱动标签工作和对芯片进行供电，当芯片工作后将内部数据信息采用电磁波形式进行发射，然后由读写器接收，再转化为有用信息。
        综上所述，由于RFID系统具有扫描快速、抗污染能力和耐久性、数据的记忆容量大、安全性、适应性等特点，将其运用到电梯检验系统中具有重要的意义。将RFID应用到电梯检验工作可以避免大量的数据冗余，减少了出错，节约了人力和财力，能有效地提高电梯识别的效率和检验工作的质量，是对传统检验业务流程、设备识别的方式、录入信息的方法等方面的改进，为进一步提升检验能力奠定基础。
        参考文献：
        [1]浅谈RFID技术在电梯监管工作中的应用[J].汤锐，谷曼，朱江艳.中国设备工程.2017（06）
        [2]电梯物联网技术的应用[J].郑松鹤，朱海云，刘鸣.电脑与电信.2014（04）
        [3]电梯维保管理平台系统技术实现[J].林志强，廖长江.电子产品可靠性与环境试验.2019（S1）
        [4]群组电梯运行仿真程序的开发及应用[J].孙哲伟，毕超.计算机工程与设计.2020（05）