RFID在衛星地球站裝備管理中的應用方案設計

劉雷，張永秀，景新攀

（北京空間信息中繼傳輸技術研究中心，北京，100094）

0 引言

隨著我國航天事業的快速發展，衛星地球站的建設數量也越來越多。由于航天領域對系統高可靠性的要求，每個衛星地球站均需要備份大量的備品備件裝備和測試儀器儀表。目前我國衛星地球站設備、儀器儀表及備品備件的庫房管理主要采用人工臺帳記錄方式，不僅耗費人力物力，且時效性不高，并且在裝備管理過程中還容易產生對裝備位置和裝備數量混淆的情況。航天事業持續發展，各衛星地球站地理位置分布越廣，裝備統一管理的困難程度也進一步加劇。因此，探索新的衛星地球站裝備管理技術和管理模式，對于促進我國航天事業的發展意義重大。

1 RFID技術和裝備管理

■1.1 RFID技術介紹

RFID（Radio Frequency Identi fi cation）射頻識別技術，是一種非接觸式的自動識別技術，目前在物流、倉儲、醫療等領域已有較多應用。RFID技術是物聯網概念的核心技術之一。該技術通過使用射頻電子設備發送射頻信號，然后通過空間耦合來自動識別目標對象并獲取相關數據，并將新的信息寫入目標對象的標識設備。一個典型的RFID識別系統主要包括電子標簽、閱讀器以及天線。

閱讀器通過天線發送出特定頻率的射頻信號，當電子標簽進入磁場范圍后，可接收到該射頻信號，并憑借感應電流所獲得的能量發送出預先存儲在芯片中的信息(Passive Tag，無源標簽)或主動發送某一特定頻率的信號(Active Tag，有源標簽)。閱讀器讀取信息并解碼，再送至信息系統進行相關數據處理。

■1.2 RFID在裝備管理中的應用優勢

RFID應用到地球站的庫房裝備管理中，將地球站設備、儀器及備品備件等裝備與計算機網絡連接，可以完成裝備出入庫的自動化、批量化和信息化管理，確保裝備管理各個環節數據輸入的快速性和準確性。通過科學編碼，方便地對裝備的批次進行管理，利用系統的地圖定位管理功能，及時掌握所有裝備位置，提高地球站的裝備管理效能。RFID電子標簽技術應用于裝備管理中的優點主要包括：無接觸操作、讀寫距離長、具有穿透性和無屏礙閱讀、同時快速處理多個標簽、大數據量處理、耐磨損抗污染、體積小、安全性高。

2 裝備管理系統方案設計

■2.1 方案設計原則

RFID技術應用于衛星地球站庫房裝備管理中時，應遵循以下幾項設計原則。

表1 RFID技術在地球站裝備管理中的設計應用原則

■2.2 系統架構和硬件設計方案

圖1 系統框架圖

根據衛星地球站一般的裝備庫房分布情況和實際應用需求，本方案設計使用以太網連接各個庫房的RFID讀寫數據、庫房管理服務器、遠程管理客戶端。硬件架構的系統框架圖如圖1所示，包含RFID標簽和讀寫器的裝備信息感知層通過WIFI接入到庫房管理局域網，從而實現庫房信息的實時傳輸和共享。應用層包含布設裝備資產管理系統的應用客戶端，并部署裝備信息數據庫，在服務器和遠程管理終端上實現庫房管理業務。

圖2 庫房管理系統硬件拓撲圖

庫房管理系統的硬件拓撲圖如圖2所示。庫房內需要進行管理的裝備安裝RFID芯片，庫房內布設WIFI和固定讀寫器，并依據需求布設庫房管理PC、發卡器、手持讀寫器和網絡打印機。所有裝備信息經以太網絡可由遠程客戶端管理軟件統一管理。

■2.3 系統軟件設計及主要功能實現

2.3.1 軟件架構設計

管理軟件負責完成裝備信息數據的存儲、業務處理、系統參數配置、數據瀏覽、查詢等功能，實現上述功能需要數據服務器和管理計算機的支持。

庫房管理數據庫是庫房庫存的數字化映像，是整個管理系統的核心，主要包含備品備件信息數據庫、儀器儀表信息數據庫、圖紙文檔信息數據庫和其他庫存裝備信息數據庫，在硬件RFID讀寫系統的支持下實現物理庫存對數字庫存的實時更新。庫房管理數據庫對管理計算機提供業務數據支持。

管理計算機安裝庫房裝備管理軟件，主要實現以下功能：日常業務、檔案數據管理、信息查詢、統計報表、系統設置。

2.3.2 庫房管理數據庫設計

庫房管理上數據庫包含以下數據庫：備品備件數據庫、儀器儀表數據庫、圖紙資料數據庫、其他庫存裝備數據庫、日常業務數據庫、系統配置數據庫、庫空間數據庫。上述數據庫中的具體數據表格設計依據為庫存裝備屬性和主要業務使用數據類型。

主要軟件功能：

2.3.2.1 入庫業務

入庫時管理人員需要掃描登記裝備屬性信息并自動生成入庫單，然后通過查詢庫房空間數據為新入庫裝備安排放置空間。

2.3.2.2 庫存查詢

庫存查詢是日常工作中了解庫存情況的窗口，可根據裝備、屬性查詢其庫存數量、使用期限、檢測計劃等，儀器儀表的在庫情況和狀態等信息。管理員可以通過查詢功能查尋具體裝備存放位置信息以方便庫房管理。

2.3.2.3 出庫業務

所有離開庫房的庫存裝備都需要辦理出庫業務并形成出庫單。辦理出庫業務是裝備離開在數據層面的反映，出庫的裝備可以是消耗和外借。

2.3.2.4 盤庫

超高頻識別技術支持遠距離讀寫，盤庫時庫房管理人員只需攜帶移動射頻讀寫設備對庫存裝備逐個進行掃描即可完成盤庫的絕大部分工作。

■2.4 系統可擴展功能

基于RFID的庫房裝備管理系統除實現上述軟件系統功能外，結合目前的衛星地球站裝備管理現狀，還應具備以下可擴展功能：

(1)結合門禁系統和視頻監控系統可實現裝備的自助出入庫管理；

(2)錄入在使用系統信息，構筑在使用系統狀態清單，可實現備品備件使用情況跟蹤和設備維護的信息化管理；

(3)結合安防系統實現非法出庫裝備的監視和自動報警，降低庫存裝備丟失可能。

3 結束語

RFID技術的應用符合現代資產管理對效率、信息流和靈活性等方面的要求。將RFID技術應用于衛星地球站庫房裝備管理中，可以提高裝備管理的自動化程度，大大縮短裝備管理各環節的時間，提高整個衛星地面站庫房的操作效率。應用RFID技術進行衛星地球站裝備管理優勢明顯，可有效促進我國衛星通信事業的發展。