新疆车用气瓶电子标签性能与内部信息存储的研究与应用
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摘要：随着计算计物联网技术的飞速发展，RFID技术在物联网各系统的实现中占据着不可或缺的角色。文章在介绍车用电子标签性能及内部信息存储的基础上，重点介绍了这一技术在车用气瓶管理领域的应用。
关键词：电子标签；RFID技术；CNG
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）05-1166-02
1 绪论
进入21世纪，天然气已经成为汽车的一种重要替代燃料。近年来，车用气瓶爆炸事件的发生使得整个社会对车用气瓶的安全性愈来愈重视，因此，利用信息化技术和手段，将电子标签射频标识（RFID）技术结合到车用气瓶安全监管系统中，即在每次加气前，通过读取车用气瓶电子标签实现对车用气瓶的合法、安全、期限等方面的监测。
新疆是全国天然气的输出大省，也是国家重点项目西气东输的起始站，在全国的能源计划中起着举足轻重的角色。为保证新疆车用气瓶的安全使用，除坚持在监管工作上下功夫，还需积极开展车用气瓶电子标签标识规范工作，以使全疆的车用电子标签数据编码格式统一，大力提升监管效率及力度。但目前车用气瓶电子标签的选型及标识缺乏统一的标准，致使车用气瓶电子标签数据难于统一，为数据库的维护带来了一定的难度。
1.2 车用气瓶电子标签使用的意义
通过车用气瓶电子标签相关技术，研究建立一套面向全新疆的车用CNG气瓶安全监管平台，维护每一台车用CNG气瓶使用、检验、充装、报废等全过程信息。在新疆范围内，各加气站使用手持POS机通过FRID射频识别技术对车用CNG气瓶上的电子标签进行判断（合法标签、定期检验等）后，通过网络自动控制加气机的加气工作。
通过对油改气车辆气瓶安装许可、气瓶安装监督检验和定期检验、气瓶使用登记、油改气车辆变更和年审、气瓶充装和使用等环节的全过程实施监管，杜绝非法安装、改造气瓶的使用，实现新疆燃气车辆的长期安全运行。
2 相关术语
2.1电子标签（Smart Label）
一种具有信息存贮和处理能力的射频标签（RFID）。根据不同应用，该标签可封装成多种不同形式。
2.2 CNG
压缩天然气，即Compressed Natural Gas。指压缩到压力大于或等于10MPa且不大于25MPa的气态天然气，是天然气加压并以气态存储在容器中。
2.3 RFID技术
RFID（Radio Frequency Identification）是一种无线射频识别技术，它是自动识别技术的一种。从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器；而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签，利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。
3 车用气瓶电子标签性能
3.1 CNG不干胶电子标签特点
CNG不干胶电子标签具有非接触式、无源、可读写；印刷面涂胶，黏贴于车辆挡风玻璃内，防水；防冲突性能。
技术参数为：
工作频率：13.56MHz
国际标准：ISO 15693/ISO 14443 A
标签容量：1K bits / 2K bits / 8K bits等
工作模式：可读写
工作温度：-25℃～80℃
数据存储时间：大于10年
外形尺寸：51mm×66mm
封装材质：铜版纸、PET
读取距离：1-5厘米（与读写机有关）
3.2 车用气瓶电子标签应用领域
车用气瓶电子标签应用在车辆管理中时：不干胶封装形式虽然黏贴牢固度很高，贴上固化好以后基本无法完整揭启，但是不属于那种一次性破坏的材质，因为专门的防揭启的材质成本较高也不适合贴到玻璃上，所以选用的不干胶车贴虽然有防揭启的效果，但并不是100%防揭启。
目前选用的车用气瓶电子标签的各项指标和工艺已经很成熟，粘贴方式如下：
1） 首先，在气瓶气阀与瓶体之间的弧型位置，用钢丝涮涮出一块电子标签大小待帖标签的清洁区；
2） 其次，在清洁区内涮底度胶；
3） 最后，把标签直接贴上去压实固化即可。
3.3 车用气瓶电子标签外观标识
新疆车用气瓶电子标识代码印刷在车用电子标签表面，为9位特征组合码，排列顺序从左至右依次为：一位车用气瓶类别代码，两位区域代码和六位数字顺序代码。图1给出了新疆车用气瓶电子表示代码组成。
其中车用气瓶类别代码，表示不同制造形式的车用气瓶类别的代码；区域代码，依据GB/T 2260中行政区划的定义进行唯一性编码，由两位数字组成；顺序码，表示车用气瓶产权拥有单位在同一年份内入编的车用气瓶顺序号。
4 车用气瓶电子标签内部存储
4.1 电子标签内部应用分区
车用气瓶电子标签采用TI电子标签，2Kbit（即64块，256个字节）。主标签分为9个区，即UID区，发行信息区，基本信息区，检验信息区，改装信息区，充装信息区，巡查信息区，数字签名区，保留区。
4.2 各分区数据内容
此节仅介绍主标签各分区数据用途，具体占用空间不详述。遇到一车多气瓶情况时，需附加副标签配合使用。在此不介绍项目中副标签的空间分配。
电子标签的UID由标签芯片识别符、芯片制造商标识、芯片生产序列号等四部分组成。
发行信息由电子标签类别、规范版本、初始化机构代码、区域代码、车用气瓶顺序代码和电子标签发行日期等六部分组成。
基本信息是指车用气瓶生命周期内不会改变的信息，由车用气瓶的类别代码、车用气瓶使用登记入编日期、车用气瓶钢号或企业对气瓶的自编号以及核准使用的登记证编号等组成。
车用气瓶检验信息由气瓶出厂日期、检验日期、检验单位代码、检验人员代码、检验结果和下次检验日期、是否带副标签标识等组成。
车用气瓶改装信息由车用气瓶改装日期、改装单位代码、改装车号、车辆类型和车辆属性等组成。
车用气瓶充装信息由充装日期、充装次数、充装单位代码，充装人员代码组成。
巡查信息由巡查日期、巡查人员代码、巡查次数组成。
数字签名区由记录电子标签签发机构对存储在电子标签内的相关数据进行数字签名后生成的信息。
保留区保留用于标签数据存储规范修改和扩充，以备以后扩展需要。
4.3 标签使用中遇到的问题
副标签的提出实际是为了解决加气站人员在充装一辆车有多个气瓶时，不便于加气的问题。解决该问题的办法是给一组主标签增加一个副标签。当加气站加气人员对同一车辆多个气瓶进行加气时，仅需用POS机读副标签即可。仅对同一车辆有多个气瓶的车辆增加副标签，便于加气站人员充装气瓶。但这样做同时会带来主副标签数据如何做到一致的问题，因而给系统带来一些不利因素。为了解决主副标签数据不一致的问题，必须在一定周期加气次数内，加气人员对主副标签数据进行核准统一，以达到主副标签数据一致。因此合理设定周期加气次数，成为副标签加气中的亟待考虑的问题。
5 总结与展望
5.1 总结
通过车用电子标签RFID射频识别技术有效杜绝了非正规改装气瓶、超期使用气瓶和年检不合格气瓶的使用。行政主管部门可以加强对车用CNG气瓶的监管，公安、车管等部门及公众可以通过互联网查询车用CNG气瓶的基本信息、检验信息和加气信息等。
车用CNG气瓶射频标识监管系统的研发，结合了微电子技术、计算机技术、网络技术和自动控制技术，对车用储气钢瓶（压力容器）进行全程跟踪管理和控制的解决方案平台。为新疆特种设备的安全管理，提供了科学高效的管理模式。
5.2 展望
随着质量监督事业逐步电子化的发展，我们将利用更先进的计算机技术手段结合政务工作的实际需求，对系统不断改造，并将其向更多的地域及领域推广使用。同时，在数据安全方面，我们还需不断地对加密机制进行研究和测试，逐步建立精密的安全保护体系。
参考文献：
[1] 马建.物联网技术概论[M]. 北京：机械工业出版社，2011.
[2] 宁焕生.RFID重大工程与国家物联网[M]. 北京：机械工业出版社，2009.
[3] 刘友华.信息系统分析与设计[M]. 南京：南京大学出版社，2005.