基于RFID的地震遗址导览与安全监控系统设计

    引言

    北川废墟作为汶川大地震的产物，告诉了人们过去发生的重大灾难，也警示人们如何在大灾难面前更好地做好自我防护才能有效保护生命。由于地震遗址场所的特殊性，如何更好地实现该区域内参观人员的导览管理、安全监控等，都是该智能化管理系统的重中之重。

    鉴于此，本文提出基于RFID(Radio Frequency Identification，无线射频识别)技术实现实时监控参观人员的行迹，并结合PDA移动应用终端，将人员实时监控与精确定位技术相融合，实现基于RFID技术的地震遗址参观管理系统的创新。在RFID技术的应用中，常规的方法都是通过后台应用系统或者直接在终端设备上进行操作，再将终端收集的数据上传并进行处理。但考虑到PC机和笔记本电脑均存在着体积过大，携带、供电不便等诸多问题，而PDA是一种比笔记本电脑要小巧轻便的数据终端，其数据处理、信息管理和电子商务等功能完善。现将RFID和PDA结合应用，不仅保持了PDA的原有功能，而且还具有了对射频卡的读、写能力，可充分利用PDA具有多种高级数据采集功能以及灵活的语音和数据通讯功能，并且与无线局域网实现同步，结合对射频卡的读、写能力，能实时访问数据信息，形成具有高可靠性、低功耗、操作简单、模块化设计的智能掌上数据处理终端设备，同时还能提供丰富的应用软件资源和硬件接口等。

    基于PDA的RFID人员信息采集装置可大大提高地震遗址参观管理系统的工作效率，为参观人员提供方便高效的导览服务模式，是现代数据采集、电子管理的发展方向，同时在PDA移动终端上亦能方便、快捷地进行二次应用开发。

    1 RFID系统工作原理

    RFID是通过读写器与安装在物品上的电子标签的电磁耦合或电感耦合来进行数据通信，实现对物品自动识别，是连接物理空间中的物体和信息空间中的ID的纽带。RFID还是惟一可以实现多标签同时识别的自动识别技术。此技术的实时数据获取功能和对外界环境较强的适应能力，是实现地震遗址此类大型参观区域中数目众多的人员信息快速、准确、实时获取的基础，是实现对广范围内的参观人员群体实行实时导览、定位、安全监控、危险区域预警等智能化管理的有力保障。

    典型的RFID系统主要由读写器、电子标签、中间件和应用系统软件组成。RFID系统基本工作原理如下：由读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量，电子标签被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置射频天线发送出去；读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线调节器传送到读写器信号处理模块，经解调和解码后将有效信息送至后台应用系统进行相关的处理；应用系统根据逻辑运算识别该标签的身份，针对不同的设定作出相应的处理和控制，最终发出指令信号控制读写器完成相应的读写操作。

    本文采用的是北京洪德智源信息技术有限公司的JX3000R手持RFID智能移动信息终端。该终端充分结合RFID，PDA，GPS，GIS等技术，为系统提供了现场数据采集与管理功能。系统RFID识读采用2．4～2．483 GHz频段，能可靠识读静止或快速移动的目标，识读距离为50～150 m，识读无盲区，发射功率为-16～4dBm范围内可调。天线采用内置全向天线，振动冲击符合《GJB-150-86》标准。

    2 系统总体结构

    本系统主要由3个主要单元组成：智能化现场导览管理(下面简称“现场导览单元”)，地震危险区域参观人员的安全监控(下面简称“安全监控单元”)，以及后台软件平台管理(下面简称“后台管理单元”)，如图1所示，系统的主要功能模块说明如下：

图1 系统的主要功能模块

    地震遗址区域内导游由手持的PDA移动终端，现场实时采集参观人员的RFID标签ID信息，并通过GPS确定导游自身的位置，由CDMA无线通信技术将ID信息、位置信息等传送至后台管理单元的数据库中，并由GIS地理信息系统直观地将位置信息显示在后台监控终端上，可实现对导览对象的全过程动态监控。若有参观人员闯入预先定义的危险区域时，现场的RFID阅读器将该人员的RFID标签ID信息，由CDMA技术传送至后台管理单元的监控终端，并立即触发现场的报警器。

    2．1 现场导览单元

    现场导览单元中，遗址区域内导游由手持的PDA移动终端，现场实时采集参观人员的RFID标签ID信息，并通过GPS确定导游的具体位置，由CDMA无线通信技术将ID信息、位置信息等传送至后台管理单元的数据库中，并由GIS地理信息系统直观地将位置信息显示在后台监控设备上，可实现对导览对象的全过程动态监控。此现场导览单元的流程图，如图2所示。

图2 现场导览单元的流程图

本文设计的现场导览单元中，PDA移动终端平台集成了RFID，GPS，GIS，CDMA等技术，可实现文件管理、RFID数据采集、GIS地图管理、GPS定位与CDMA无线通信等功能。如图3所示。

图3 PDA移动终端平台功能框图

文件管理其主要功能是实现文件的接收、发送、打开、以及保存等管理操作。其中文件中的信息主要包括，对应导游带领的参观人员RFID标签ID号的显示、保存，以及预先设定好的遗址区域危险区信息的显示、保存等。