发射台站器件智能化管理系统的设计与实现
作者：忘忧期刊网 来源：文阅范文部 日期：2022-12-13 09:22人气：
摘 要：本文介绍了在台站器件管理系统基础上创新开发出的器件智能化管理系统，并对RFID自动识别、人脸识别与芯片卡（指纹）门禁、分拣机器人和智能预约出库模块等创新技术进行了分析和阐述，最后提出了“全网互联，信息查询”的设想。
关键词:广播发射台站;器件智能化管理系统;创新技术;
1 引言
安全播出是发射台站的重要工作，实现发射机的“不间断、高质量”运行，离不开发射机房备件库和应急备件库的后勤保障。2015年初，台站改变原有的线下管理模式，设计开发了发射机房巡更、器件管理系统。系统采用条码技术，基于移动数据终端实现器件库的科学化、系统化、规范化管理。在信息技术飞速发展的今天，传感技术、智能技术、物联网技术等广泛应用，改变着我们的生活。新形势下，创新完善，势在必行。通过对系统的安防、硬件、软件全面升级，实现系统的信息化、自动化，逐渐发展成为器件智能化的管理模式。
2 原系统情况
发射台站原器件管理系统是将每个器件与条码技术进行绑定，制作成具有唯一性的“一件一档”，再结合移动数据终端技术进行开发，实现器件管理的科学化、系统化和规范化。系统采用B/S和C/S相结合的结构设计，分为后台管理系统与Pad移动管理系统两个部分，两者之间相辅相成。后台管理系统采用B/S模式，方便管理人员对器件的基础信息，出库、入库、转库的操作以及查询和审批，人员与权限的统一管理，并面向所有机房维护人员提供器件的查询、统计和分析等功能；Pad移动管理系统采用C/S模式，主要面向管理人员，可在无网络的前提下对器件进行出库、入库、转库的操作与管理以及盘点器件和查询统计，在连接有线网络后，数据会自动上传至服务器，完成数据的上传和下载。发射机房器件管理系统组成如图1所示。
3 器件智能化管理系统的构建
3.1 系统设计
基于原有器件管理系统，台站保留移动数据终端，并集成人脸识别与芯片卡（指纹）门禁、分拣机器人、智能预约出库、RFID（射频识别）出入库自动识别等物联网技术，将采集到的数据进行整合，构建大数据平台，开发了全新的器件智能化管理系统。系统可通过局内网与其他台站建立数据接口，形成全网查询。器件智能化管理系统框架如图2所示。
3.2 网络架构
为防止信息泄露、系统遭受外网攻击，系统构架于办公内网，与互联网形成物理隔离。系统还通过内网与局内其他系统进行数据对接，构成器件库信息传输体系。
系统网络架构主要由数据采集、网络传输和业务应用三个部分组成，具体如图3所示。系统通过RFID出入库识别或用Pad手持终端扫描器件上的条形码获得相应数据，再通过网络传输将数据保存至服务器的数据库内，同时读取数据库中的数据，实现数据交换。内网中的各权限人员通过计算机和Pad手持终端，可随时对器件库中的相关信息进行查询和操作。
3.3 开发平台及运行环境
服务器配置要求：CPU主频2.5G以上，内存8G以上，硬盘1T。操作系统为Windows Server 2008；浏览器为IE(IE8及以上）。应用服务采用Tomcat6。数据库采用SQL Server2012或Oracle 11g。
4 系统创新
在保留原有条码技术的基础上，台站对安防、硬件、软件均进行了升级，引入RFID出入库自动识别技术、人脸识别与射频卡（指纹）门禁，并结合实际进行创新，设计出了适用于本库的分拣机器人和智能预约出库模块。
4.1 RFID出入库自动识别
4.1.1 RFID概述
RFID技术是采用无线射频方式对UHF电子标签进行数据读取，以达到识别和数据交换的目的。RFID技术最突出的特点是非接触式读取，可以远距离识别高速运动物体，可以抵御恶劣环境，具有较强的机密性、较高的准确性和安全性，识别唯一，无法伪造，并且可以同时识别多个对象。
4.1.2 系统难点
阅读器可采用一体式或增加外置天线，以加强识别范围和信号。对于RFID标签的选用，有着严格的要求。由于中波广播的频率范围为526.5k Hz～1606.5k Hz，因此本系统采用了超高频电子标签，其工作频率为860MHz～960MHz，以防止标签与发射机相互之间产生直接干扰；而在材质的选择上，也根据工作环境不同做了区分。发射机的正常工作温度在50℃以下，异常情况时可能会达到70℃或更高。为避免由于温度异常使标签失效或出现无法识别的情况，在易出现高温部位的器件采用了金属耐高温标签，其余器件则选用铜版纸材质的普通标签。
4.1.3 工作流程
工作流程为RFID阅读器通过天线识别RFID标签上的数据，再对系统服务器中的数据库进行读写，如图4所示。
器件入库时，先将器件的基础数据写入RFID标签内，附着于器件表面，由RFID阅读器无接触读取，并识别标签中存储的电子数据，再通过网络与系统服务器连接，经系统对数据进行分析处理，完成自动入库的操作。
器件出库时，RFID阅读器无接触读取并识别标签中所存储的电子数据，数据库对识别信息进行核查，判定库内已存有该器件并做减量处理，完成自动出库操作。在减量过程中，若出现库内某一器件数量仅剩1时，出库操作后，系统会自动向管理人员发送警告，提示补仓。
4.2 人脸识别与射频卡（指纹）门禁
智能门禁系统作为一种新型的安全防护管理方式，已广泛应用。随着科技的发展，智能识别技术也在发生变化，种类越来越多，常见的有密码识别、磁卡识别、射频卡识别、指纹识别、人脸识别等。
密码识别，操作方便，无须携带卡片，但易泄密、安全性较低。
磁卡识别，虽是一人一卡，但安全性一般、易磨损、易复制、寿命短。
射频卡识别，实现卡与设备无直接接触，不易磨损；寿命长，可达10年；安全性较高，不易复制，但卡片需随身携带。
指纹识别，使用方便，安全性较高，但识别率较低，对环境和使用者的要求也高。
人脸识别，使用方便，安全性较高，适用群体更广泛。
比较以上几类识别技术的优劣，结合实际工作需求，智能门禁系统采用了操作方便、快捷，安全性较高的人脸识别技术。为了降低识别出错率，在人脸识别的基础上，加入了集成射频卡或指纹识别技术等多项技术，形成相融合的共同管理模式。系统不仅可独立使用，还可与管理系统进行数据对接，实现科学管理。
4.2.1 系统功能
(1）人员进入仓库前，无须手动操作，系统通过人脸识别设备自动获取人员身份信息并进行认证。
(2）允许合法人员进入仓库，拒绝非法用户。遇到非法操作时，系统会发出警告，并记录非法用户人脸信息，通过无线报警系统通知管理人员。
(3）系统通过与管理系统数据对接，相互实时传输进入人员的信息，包括姓名、部门、人像数据、进入时间等，若进入人员身份合法，门锁自动开启。
4.2.2 系统硬件组成
系统硬件主要由射频卡与人脸识别一体门禁终端、射频卡、磁力锁、出门开关等组成。
(1）射频卡与人脸识别一体门禁终端是系统架构的核心设备，完成信息认证、数据传输、门禁解锁等一系列操作。
(2）射频卡是通过发送RFID信息，与门禁终端之间达成无线通信，通过读取RFID数据，与数据库人员信息比对识别，完成身份认证。
(3）磁力锁是配合门禁终端完成库门解锁，用户使用人脸或射频卡合法识别后，终端向磁力锁发送开启指令，库门自动打开。
(4）出门开关是人员出库的解锁设备，无须再进行身份认证。
4.2.3 工作原理
在安装使用系统前，需要先进行人员信息注册，注册之后进行人员身份认证，只有系统管理员或指定用户才可进行人员信息的建模登录以及数据库的添加、修改、删除等工作。系统的工作过程主要分为人员信息注册和认证识别两大部分。人脸识别门禁系统工作原理如图5所示。
人员信息注册分为人脸信息登记和RFID信息登记。人脸信息登记是通过终端摄像机对用户人像信息进行采集，按照一定算法进行特征提取建模，并将人脸特征信息存储至人员管理数据库。RFID信息登记是用户将RFID卡通过读卡器将基础数据记录在器件管理系统中，然后完善RFID卡数据，并上传至人员管理数据库内保存。
人脸识别和RFID卡识别均是通过门禁终端采集数据完成认证。当用户进入人脸识别区域，门禁终端自动启动摄像机，优先对人像信息进行采集，并快速与人员管理数据库进行比对，比对一致则视为合法，否则视为非法。对合法用户，系统会命令磁力锁自动开启库门。若人脸识别出现故障或失效时，用户也可使用RFID卡进行识别认证。多重识别方式进一步加强了系统的稳定性。
4.3 分拣机器人
分拣机器人是实现无人器件管理的重要组成部分。用户可通过器件管理系统提交需求，系统实时向分拣机器人发出指令，完成出入库和收发器件等一系列操作，实现无人化管理。
分拣机器人最大限度地降低了劳动强度，节约了时间，大幅提高了管理效率，但也存在着一些问题和困难：如器件库房较小，货架摆放紧凑，大型分拣机器人没有施展空间；快递业中最常使用的分拣小车“小黄人”有快速分拣的能力，但由于它比较矮小，面对高层的器件也束手无策；部分器件体积大，人工搬运费时费力。
为解决以上问题，设计分拣机器人时，采用了基于激光雷达和惯导组合的精确地形匹配导航模式以及超声防撞，用以提供高可靠性安全保障；配合剪叉升降机，完成高低层的收发器件工作；配置带旋转的两自由度机械臂和视觉传感器，更加准确快速地定位器件，完成安全搬运。
4.4 智能预约出库模块
4.4.1 设计初衷
在实际工作中，器件的存放位置是否发生变化、器件存量是否完好以及维修详情等情况很难实时反映给每一个人。设计智能预约出库模块的初衷，就是为了解决这些问题，使所有人员可在无人指导的情况下，自行完成维护任务的前期准备工作。此模块还可向分拣机器人发送指令，实现无人化、自动化操作。
4.4.2 工作原理
管理人员在货架上每类器件存放的位置处都贴有电子标签牌，标签牌显示的内容包括器件名称、存放数量、器件类型、存放位置和所属部门等。每个标签牌通过无线方式连接器件库内的内网AP，完成与器件管理数据库的数据交换。工作流程：在预约出库前，管理人员对管理系统进行预设，提交所需要的器件或工具，通过系统自动生成预约出库单，同时把指令发送至每个电子标签牌。
4.4.3 电子标签牌设计
电子标签牌设计是本模块的核心，起到串联整个工作流程的作用。技术人员对标签牌“实地搜寻”功能进行了改良，使其有别于市面上的超市电子标签。当收到预约出库单时，所需的器件位置上的电子标签均会有相应颜色的信号灯闪光，此时，值班员只需根据预先设定的提示颜色，一一获取器件和工具即可。在电子标签牌上，预留有3个信号灯的位置，以满足3个不同班组同时取件。为了防止班组间未及时报告存量变化，在电子标签牌的显示上也做了相应的改良，当“数量”为1时，显示红色，以提醒管理人员应立即关注存量；当“数量”为0时，3个信号灯同时闪烁，便于管理人员及时发现。
4.5 全网互联，信息查询
待台站办公内网与其他各台站内网编织成一张信息通信网后，数据分析、数据仓库和数据整合等各项工作将逐步进行。系统建设完成后，各台站之间可积极互联，开放接口，实现数据共享，为器件的补充提供保障。
5 结语
本文介绍了RFID自动识别技术、人脸识别与射频卡（指纹）门禁、分拣机器人技术和智能预约出库模块等在器件管理系统中的设计与应用。完善后的系统将更具科学化、合理化、规范化、信息化、自动化，最终实现无人化管理。随着信息技术的飞速发展，相信未来还会有更多的新技术不断出现，改变我们的生活。
参考文献
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[4] 王媛媛.超高频RFID标签天线设计与测量[D]成都:电子科技大学，2018.
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