射频识别技术在地下管网中的应用

射频识别技术在地下管网中的应用王喜斌刘金梅叶昊许振忠(北华航天工业学院电子工程系,河北廊坊065000)摘要:简要介绍了RFID的基本原理和特点,详细说明了射频系统构建的关键技术、系统软件的结构、功能和整体架构,重点介绍了基于射频技术在识别地下管网的实际应用中的实现方法和设计流程及主要技术特点。关键词:无线通信;射频技术;管网;系统中图分类号:TN011文献标识码:A文章编号:1673-7938(2012)04-0011-02基金项目:北华航天工业学院科研项目(KY-2010-07)收稿日期:2012-04-20作者简介:王喜斌(1968-),男,硕士,副教授,主要从事电子信息处理,自动化控制方面的研究。1射频识别系统的组成射频识别系统由电子标签和阅读器组成。最简单的射频识别系统是由天线、电子标签及读写器组成。电子标签由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,天线有内置和外置天线两种形式,用于和射频读写器进行通信,读写器用于读取或写入电子标签信息的设备,有手持式或固定式等形式,用于通过天线识别电子标签,并与电子标签进行数据通信,达到识别、读取数据的目的。射频识别系统的工作过程是:读写器通过天线发送出一定频率的射频信号,当射频标签进入读写器工作范围内时,射频标签的天线产生感应电流,因此射频标签得到电源并向读写器发送出包括自身编码及存储的信息,读写器接收到信息后进行解调和解码,并处理,还原出信息的真实内容,也可以通过总线传送至计算机进行处理。射频识别系统如图1。图1射频识别系统的基本框图2地下管网识别无线射频识别技术是通过射频信号自动识别目标对象,具有穿透性,可以透过外部材料直接读取数据,保护外部包装,射频产品可以在恶劣环境下工作,对环境要求比较低,具有读取距离远,无接触识别,支持写入数据,使用防冲突技术手段,能够同时处理多个射频标签,因此可以对射频标签所附着的物体进行追踪定位,提供位置信息。而管道是埋入地下,所以射频标签也必须随管道埋入地下,因此射频信号必须具有足够穿透能力,比如能够穿透土层、柏油和水泥等。而一般内置天线的电子标签的低频穿透能力有限,不具备在地下管网识别中进行应用,而使用外置天线的电子标签,可以根据实际现场情况对天线进行定制,加强了电子标签的穿透力,能够对地下管网进行标识。应用电子标签进行地下管网识别的系统如图2。图2地下管网识别系统示意图2.1工作过程(1)探测仪读写器以不等间断方式发送固定频率的信号;(2)具有相同谐振频率的地下射频标签标识器吸收信号能量;(3)探测仪读写器短时间发送信号后,停止发送并进入信号接收模式;)11)第22卷第4期2012年8月北华航天工业学院学报JournalofNorthChinaInstituteofAerospaceEngineeringVol122No14Aug12012(4)射频标签标识器将信息反射回探测仪读写器;(5)探测仪读写器检测返回的信号强度来确定射频标签标识器具体位置;(6)当探测仪读写器与射频标签标识器成垂直状态时,信号最强;(7)射频标签标识器通过射频技术将预先存储的信息传递给探测仪读写器。2.2系统特点2.2.1射频标签标识器(1)无源、防水、防尘、防压;(2)全球唯一的10位数字代码;(3)信息读取:最大1.3米埋深;(4)信息写入:最大0.3米埋深;(5)埋深:0.8~1米;(6)感应范围:3米直径的圆形区域。2.2.2探测仪读写器(1)中文界面;(2)防水、防撞设计,适合各种恶劣环境下使用;(3)感应范围:3米直径的圆形区域;(4)信息读取:最大1.3米埋深;(5)能够读写RFID内部存储信息;(6)RS232串口与PC接口。3系统软件系统软件主要包括探测仪读写器的探测程序、射频读写程序和数据通信程序。其中,探测仪读写器的探测程序完成对电子标签标识器的探测;射频读写程序完成对电子标签标识器的数据读写及防碰撞程序设计,是系统程序设计的重点和难点;数据通信程序完成探测仪读写器与上位计算机的数据通信。射频读写程序软件流程如图3。地下管网数据存储于电子标签标识器中,如管道走向,管径大小,施工单位等数据,在地下管线建设过程中,电子标签标识器可按敷设管道情况进行设置埋设以示标记。当使用探测仪读写器对地下标识器进行探测时,探测仪读写器按照工作过程先标识,然后进行数据读取,从而实现了对地下管网的标识。图3地下管网识别系统软件流程图4结语采用射频识别技术可以实现对地下管网精确定位和设施管理,它可以有效的对密集的城市管线和重要设施进行标识,从而准确、快速地对它们进行定位,大大提高了管理水平和工作效率。参考文献:[1]徐精华,张小林,邓洪峰.电子标签识读终端的研究与设计[J].微计算机信息,2007,(23)11:2.[2]张欣露,王成,吴勇,乔晓军,侯瑞锋,王开