EPC编码和RFID射频技术在地铁施工应用

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摘 要 ：在基于多维关联规则甄选地铁施工关键警兆指标的基础上,提出基于EPC编码、监控看板标识方式和RFID射频监控技术的地铁施工实时动态监控模型,为地铁施工现场各类分散风险信息的准确采集、实时监控和动态跟踪给出了一条可操作的路径.

关 键 词 ：地铁施工；EPC编码；射频技术

1.EPC编码和RFID射频技术

1.1EPC编码

在技术革新迅猛发展的背景下,为满足对单个产品的标识和高效识别,给每一个商品唯一的―电子产品代码（EPC）.EPC标签即是这个编号的载体,当EPC标签贴在物品上或内嵌在物品中的时候,即将该物品与EPC标签中的产品电子码建立起了一对一的对应关系.EPC编码提供了一种简单、可行的标的识别方式,它不仅可以将标的与其所带的信息进行一对一的标识,还能准确、全面的记录和体现标的的所有相关信息,并且以符号和数字的量化形式来实现所有信息数据的采集和存储,利用它可以进行准确、有效的监控项标识和数据、信息的输入.EPC编码由一个标头和数字字段组成,每一个数字字段都代表了监控项的信息,一一对应存储于数据库中.编码标签以唯一性、可扩展性、可操作性和简单性为原则进行编制.唯一性就是指每一监控项标的与其标识代码一一对应,标识代码一旦确定不会改变,唯一性是监控项标的编码最重要的一条原则.可扩展性是指从编码体系的格式上,编码考虑到了各方面的属性,并预留了扩展区域.可操作性和简单性是指通过对监控项的编码标识,易于了解监控信息,利用数字形式可以更简单存储和传递监控信息.

1.2RFID技术

RFID是（Radio Frequency Identification）射频识别技术的英文的缩写,是一项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的的技术.它具有其优于传统条码的特性：①无需“可视”读取,实现远距离自动识别,避免了人工干预,特别是在恶劣环境条件下；②能识别静止、运动的物品；③能够同时识别多个标签,提高识别效率.射频识别技术发展非常迅速,被广泛应用于交通运输控制管理、高速公路自动收费系统、停车场管理系统、物品管理、流水线生产自动化、安全出入检查、仓储管理、动物管理、车辆防盗等众多领域.近年射频识别技术在安全领域的研究应用广泛,如对煤矿安全监控系统的研究,对施工现场钢构件施工进度的监测,公共安全物联网的构建研究,生命状态监测系统研究等.通过上述分析可以看出,将 RFID 技术运用到地铁施工实时动态监控研究中,可以有效的解决地铁地下施工技术、环境等特殊风险监控艰难的问题.

2.基于EPC编码和RFID技术实时动态监控模型

2.1关键警兆指标的甄选

本文根据多个地铁施工事故数据,从人、机、环境、管理四个维度对地铁施工风险维度进行了划分,并采用多维关联规则数据挖掘技术进行计算,甄选出关键警兆指标.

2.2关键警兆指标EPC编码标识

由于地铁施工现场人、机、环境、管理各风险因素复杂、无序且具有动态性,要想准确监控每一个关键警兆指标,就必须给每个风险源赋予唯一的编码标签.本论文拟建立的编码体系不仅能唯一识别单一风险源,而且能从编码中直接读取风险源的位置信息和监控记录信息,进而实现地铁施工风险源关键警兆指标的标识.编码标签以唯一性、可扩展性、可操作性和简单性为原则进行编制,如图1所示.

图1 编码标签格式图

①A、B、C、D：位于编码标签第1至第4位,字符为二进制编码.表示地铁施工项目代码名称,以区分不同的、相互独立的项目.②E、F：位于编码第4至第5位,字符为二进制编码.表示地铁施工监控指标风险源种类,00―人,01―机,10―环境,11―管理.③G、H、I、J：位于编码标签第6至第9位,字符为二进制编码.表示地铁施工监控关键警兆指标风险源位置.④K、L、M、N：位于编码标签第9到12位,字符为二进制编码.表示监控关键警兆指标具体数值,如施工器具损坏程度值等.⑤O、P：位于编码标签第13到14位,字符为二进制编码.表示监控指标的历史信息,历史信息应包括风险源发生隐患时间、地点、事故情况、防控结果等历史数据信息.⑥Q、R：位于编码标签第14到15位,字符为二进制编码.设为扩充区,防止新增加信息加入编码.

地铁施工实时动态监控编码体系的结构在不同的项目中是可以优化和完善的.即使是在同一个系统中也会自身不断的优化,以适应后续数据采集的实现.只有这样,才能够确保编码体系的可操作性.编码标签是施工现场风险源和关键警兆指标的唯一标识,也是后续进行实时动态监控的依据.

2.3基于RFID技术的地铁施工实时动态监控

2.3.1人：施工人员或工作人员随身携带双向编码标签卡,装在施工人员的皮带或安全帽上,记录有施工人员或工作人员的个人信息、进出施工场所的时间、分工和责任.编码标签卡实施双向发送信息,实时动态监控时给监控中心发信息,监控中心也可以给每个施工人员发信息,同时双向编码标签卡有个按钮和指示灯,可以在遇到危险的情况下按下紧急按钮键,进行紧急呼救.当施工现场里面出现特殊情况时,施工人员只要按下按钮,监控中心就会有报警声.当监控中心出现什么情况时,监控中心也可以给每个人施工人员发信号,通过指示灯来提示.

2.3.2机：每个施工器具上都附有编码标签卡和监控看板,编码标签卡的功能是识别施工器具风险源、监控施工器具的位置.监控看板的功能采集实时监控每个施工器具的监控信息,如运行情况和隐患状态等通过RFID射频技术传输给监控中心.

2.3.3环境：根据国家法律法规进行实时动态监测项设置,并按规定进行动态监控,监控项应包含施工场所所有动态风险源等.

2.3.4管理：制定施工管理实时监控看板并带有编码标签卡,置于施工场地进出口,根据风险源种类和关键警兆指标落实安全责任.

3.地铁施工实时动态监控模型

根据前文所述,从人、机、环境、管理四个维度对风险源进行多维关联规则分析,全面识别地铁施工过程中存在的风险因素,找出所有的频繁项集,通过算法计算得出施工过程中风险指标之间的强关联规则,确定关键警兆指标.利用EPC编码方式对关键警兆指标进行编码标识,编制针对人、机、环境、管理的实时动态监控编码标签卡和实时动态监控看板,利用RFID射频识别技术和人机接合的方法进行分散风险信息的准确采集、实时监测和远程动态跟踪,从而构建地铁施工实时动态监控模型.

4结语

总之,对地铁施工预警研究上,依据所甄选出的关键警兆指标,采用EPC编码方式对关键警兆指标的信息进行量化,实现信息的准确采集.充分利用RFID射频技术的优势,实现地铁施工关键警兆指标的运程自动识别、实时监控和动态跟踪,为发生施工灾害时启动预案和确定实施强度提供决策支持.