射频识别(RFID)技术在绿色航空运输中的应用探讨(一)

2013-12-19 20:31:31来源: 互联网

作为快速、实时、准确采集与处理信息的新技术, 射频识别技术( Radio Frequency Identification,本文以下简称为RFID)通过射频信号来自动识别静态或目标对象,获取数据,操作快捷方便,在生产、零售、物流和交通领域得到广泛应用,并进一步成为企业提高物流供应链管理水平、降低成本、企业管理信息化和参与国际经济大循环的重要技术手段。

  作为一种无线电控制、检测和跟踪系统,RFID 基本器件却只有两种,即询问器(或阅读器)和若干应答器(或标签)组成。按工作频率的不同,RFID 有低频、高频、超高频和微波频段;按能源方式的不同,RFID 主要有无源和有源两类。无源RFID 读写距离短,但价格低廉,安全性好;有源RFID 读写距离大,但是需要电池,成本高,在航空运输营运中,尤其要考虑其电源的安全性。

  本文就RFID 在绿色航空运输中的一种应用方案进行探究。

  当前的问题和对RFID的应用需求

  2011 年4 月,中国民航局颁布了《关于加快推进行节能减排工作的指导意见》[1],按民航强国战略的要求,保证民航持续安全发展,节约能源和减少二氧化碳排放,强化精细化管理和科学技术创新,努力降低节能减排的成本,实现到2020 年我国民航单位产出的能耗和排放指标达到航空发达国家水平。

  《意见》指出,要实现上述目标,就要重点加强航空公司主营业务节能减排。航空公司要将运行管理向以节能增效为目标的精细化管理模式转变,大力推进涉及飞行运行全过程的节油技术和措施的应用,加强节能减排换代性技术的应用理论研究和技术推广。

  运输机通常为多台发动机驱动的大型飞机,起飞阶段不仅直接关系到飞行安全,而且对噪音和排放有着重大影响。为达到满足安全需求下的环保目标,降低发动机使用成本,需要进一步研究发动机的起飞功率优化问题。

  例如,根据航班实际运行的情况,即结合机场跑道、大气环境、商务载重等条件计算,飞行性能仍能满足离场越障余度,可适当减小起飞推力,延长发动机使用寿命,即可达到减少噪音、降低排放的效果。

  类似地,在爬升过程中,通过飞行性能的优化控制,实现较小功率条件下的经济爬升目标。

  以上的优化管理中,重心的计算和精确控制成为一个关键要素。

  当前,飞行人员主要依据地面运行部门提供的舱单数据,对飞机的重心和平衡进行管理。对于机场地面工作人员而言,作业量繁重,控制精度难以保障;足同时,因为存在人工操作失误的可能性,数据差错的现象屡见不鲜。

  飞机重心数据差错、包括飞行人员的数据运用差错的主要危险在于,不能正确地计算优化起飞和爬升性能,导致发动机非经济化运行;严重时引起起飞姿态不正常,造成飞机与地面的意外碰擦、甚至冲出跑道等严重事故。

  如果利用RFID 技术,实现自动化地监控飞机的实际商载,动态评估平衡性和客货配置情况,就可以为防止意外事故提供新的防御手段,为日常飞行提供可信赖的商载管理依据。

  RFID的适航性

  早在二战时期,盟军使用无线电数据技术识别敌我双方的飞机和军舰,这可能就是最早的RFID 技术的应用了。随着电子技术不断普及,西欧国家率先将RFID 技术应用到公路收费等民用领域。如今,西方发达国家的RFID技术主要涉及生产自动化、门禁、公路收费、停车场管理、身份识别和货物跟踪等领域,新的应用范围还在不断拓展。

  在我国,RFID 在很多领域也得到了广泛应用,诸如物流、烟草、医药、身份证、奥运门票和宠物管理等。2006 年6 月,我国发布《中国 RFID 技术政策白皮书》[2],标志着RFID 的发展进入到国家产业发展战略层面。我国参与RFID 的相关企业多达数百家,已形成从标签及设备制造到软件开发集成等较为完整的RFID产业链,并将在未来数年内呈现高速发展的趋势。

  上海市将RFID 技术列为信息产业关键产业技术产业化专项的重点支持项目,包括RFID芯片、RFID 读写器、RFID 标准制定。上海拥有国家级RFID 产业基地,邮政、货车等物流管理,危化品管理、图书馆与电子不停车收费等城市建设项目是近期关注的焦点。2010 年,世界博览会与《长三角地区道路货运(物流)一体化》[3]指导意见的出台,使RFID 技术应用得以持续性升温。

  RFID 虽然刚刚进入民航运输领域,但其应用方案迭起,方兴未艾,较为成熟的应用包括自助登机、场区电子化监控和航空物流的信息化管理等方面,尤其值得我们注意的是电子化信息标签在民航运输体系中的应用。

  2009 年,中国航空无线电电子研究所开始探究利用电子标签在航空运输领域中的应用成果,解决精确的旅客、行李和货物信息的动态定位,由此实现飞机商载重量的高精度控制,实现舱位的合理化配置,保障重心计算的可靠性,提升优化管理的实用价值,从而为航空运输绿色化作出独特且实质性的贡献。

  2009 年,中国航空无线电电子研究所启动RFID 技术工程化探究的驱动力来自于2008年9 月。在广泛征集意见的基础上,2008 年 9月22 日,美国联邦航空局就RFID 技术的航空应用公布了一份咨询通报AC 20-162[4],为机载系统的RFID 应用打开了准许通行的绿灯。

  AC-162 适用于无源和低耗电子标签系统,有些无源系统在芯片驱动上采用了电池,这类“半无源式系统”要求按有源系统进行适航验证。

  我们在适航方面的探究涉及RFID 系统安全性和识别数据相关的完好性、精确性和真实性验证。这些问题包括火灾和电气安全性,损毁性安全和环境条件相关的安全性验证。在电磁兼容性方面,重点考虑RFID 不能生成有害的干扰,也不能被其他系统所干扰等要素。据公开报道,空中客车公司也开始进行装载和运输系统的RFID 应用研究,主要工作是在集装箱或集装箱架上安装RFID 装置,测试RFID 在实际运行中的功能和性能。

  一些航空公司开始为常旅客配置具有RFID 芯片的会员卡,采用电子标签对行李和货物的管理也在进程中。

  总之,随着机场信息化建设、尤其是出港流程自动化进程的不断深入,通过RFID,自动化地采集旅客和货物相关信息,正在成为今天的现实。

  解决方案

  2010 年,中国航空无线电电子研究所已在系统性地预先研究基础上,提出一种基于RFID 技术应用的自动化配载和平衡系统的技术解决方案,同年,申请国家发明专利[5]。2011 年,在这个国家发明专利的基础上,中国航空无线电电子研究所正在研究进一步如何构建一种基于空地信息交互的、自动化机场信息处理系统。

  有别于其他现有系统的不同在于,我们的系统不仅支持地面准备阶段的高效率、自动化配载,还能够直接支持机载飞行管理系统精确优化计算所需要的飞机商载重量和中心数据,从而,为飞行、机场协调和空中交通管理人员提供优化的运行保障手段。

  系统构型如图1 所示。

  

  图1 系统构型

  该系统的组成包括:机场值机系统、空地数据链、RFID 配载工作站和机载飞行管理系统。

关键字:射频识别  RFID

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2013/1219/article_21972.html
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