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摘要：根据城镇埋地燃气管道及各类电子标签的特点，进行合理的定位技术方案设计，对于经济合理地保证燃气管道安全运行具有特别重要的意义。
关键词：燃气工程；电子标签；分析；
目前国内城镇燃气管道越来越多地使用电子标签进行定位，电子标签埋设在管道周边，通过地面探查其位置来判断管道路由。与以往的示踪线相比，电子标签可以最大限度消除误判。
一、电子标签的概念
电子标签又称为FＲID，它在电子行业中有几个不同的专业名称：射频标签、数据载体、应答器，电子标签的现实价值应用原理需要与阅读器进行共同工作，阅读器的专业名称是读出装置、读头、读写器、通信器、扫描器。它们工作配合原理简析是两者通过耦合元件进行射频信号的空间（无接触）的耦合；由于时序的关系，能量的传递和数据交换能在合通道内实现。在电子商品防盗以及ＲFID应用中的核心元件就是电子标签，电子标签的系统主要由标签、阅读器、天线组成，它的工作有简单而重要的特性，例如在数据存储的方面，传统形式的标签容量相对小，且数据更新落后、读写麻烦；电子标签的读写速度有质的提高，不再需要直线对准扫面读写，可以进行多目标、运动识别；使用起来更安全，拥有专业的芯片、唯一的序列号。电子标签不仅内在功能具有很大特性，其外面的创新也符合大众需求，体积小、封装简单，容易将其嵌入产品内；更加耐用，寿命长，适应多种环境，用户使用感觉比传统的标签更好。
二、电子标签工作原理
电子标签系统由埋地电子标签及地面探测器两部分组成，高档电子标签内置只读或读写的芯片，存贮管段和管件特点等相关信息的代码。当探测器接近电子标签时，其所发射特定频率的无线电波，使电子标签内部与之频率相应的线圈与电容发生谐振产生感应电流，该感应电流的磁场信号又可被探测器感知，信号最强点即为电子标签上方地表。这有点类似手电筒和反光镜的关系，探测器相当于手电筒，电子标签相当于反光镜。凭借吸收的能量，电子标签还可发送出存贮在芯片中的相关信息，供探测器接收。不同谐振频率的电子标签用于标识不同种类的管线（如燃气、自来水、电缆等），探测器设定不同频率，可以选择性寻找某类电子标签，其他种类电子标签不会响应，这在地下管网繁杂交叉、重叠时尤其可贵，能有效区别不同的管道，避免误判。
三、电子标签检测技术现状
1.对电子标签本身研究的缺乏关注。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在现阶段，对电子防盗技术的重视促使电子标签行业的发展，尽管电子标签行业发展得到了很大的提升，但国内外对电子标签行业技术研究的重点始终在EAS系统身上，对各式各样的EAS系统进行全面的分析研究，详细的原理阐释和分析，但对电子标签本身技术的研究缺乏关注，例如目前最先进的科技标签产品———58Khz的声磁防盗标签只有10多年的研究。不仅是社会对标签本身技术的研究分析较少，标签生产厂家对标签质量参数检测的自动化程度关注也很少，十分不利于标签生产质量。国内目前对大规模质检的自动检测装置没有引进，在电子标签生产行业中，标签检测器多数以手持或是台式为主，检测功能单一，仅对标签的合格与否做判定，不能进行全面质量检测。
2.电子标签检测水平低。我国电子标签的发展前景越来越广阔，世界上电子标签的需求量逐渐增大，中国又是生产电子标签的主要国家。对我国目前生产电子标签的情况进行了解分析，发现我国电子标签生产中存在几个较为突出的问题：①生产厂家对电子标签的质量管理没有明确的体系和要求；②电子标签生产质量监控不到位；③没有先进的技术与设备对电子标签的质量进行检测；④目前对电子标签检测的方式手段落后，整体检测工作效率低，不能快速准确地进行标签的高效质量检测工作。
3.我国标签检测设备落后。虽然我国是电子标签的生产大国，但是我国电子标签生产厂家对电子标签的检测工作却存在着检测技术落后的情况。现阶段国内生产厂家对标签的检测手段还是以手工检测为主，缺乏大型全自动标签检测设备。手工电子标签检测容易出现检测精度低的情况，由于是手工检测，产品数量无法进行统计工作，产品参数无法进行评估，整体检测工作效率低，水平低，缺乏自动化先进检测技术。另一个方面，厂家对电子标签检测依据不够全面，利用EAS系统对产品优劣的进行判断，比如根据EAS工作原理，标签产品进入检测区域发生声光反应的现象进行判断，此种检测方式对标签的检测不全面且操作频繁，效率低，与当今社会对标签需求量的发展和社会进步需求不能相适应。
四、各类电子标签技术经济对比
1.全向电子标签。全向电子标签是内有三组正相交谐振线圈的塑料棱球。三组线圈同时受激谐振产生的全向磁场，使探测器无论自哪个方位接近都能产生最佳响应，在距离电子标签5m远处就可以感知到电子标签的信号，从而实现快速查找。此类标签配置有可读写芯片，最多存储2000个字符的数据，包括坐标位置、埋深、管径、管件名称、防腐方式、压力等级、建设日期、施工单位、维护记录等，主要缺点是价格昂贵。
2.单向电子标签。单向电子标签内部只有一组谐振线圈，所以价格明显低于全向电子标签，外形有圆球型、圆柱型两类。圆球型电子标签的内部有防冻液，可以使线圈漂浮，将其随意埋在管沟内或埋设后发生偏转时，线圈都自动保持在水平状态，以便于地面快速查找。圆柱型电子标签则要求垂直埋设，此时线圈呈水平方位。依据高径比，其又细分为碟型、柱型、钉型等，以满足不同工况需求。
3.环型电子标签。环型电子标签也属于单向电子定位标签，与其他各种电子标签的根本差别在于其安装方式。从工作原理可知，每个电子标签都独立工作，无相互连接关系，但也由于这个特点，单个电子标签错位就不宜发现，经常有第三方施工后将电子标签丢弃或随意埋在偏离管道的位置。环型电子标签直接套在管道外侧，这样就彻底杜绝其与管道分离的风险。此时单组谐振线圈与地面并非水平状态，不利于地面快速查找，可对于第三方施工前必须准确定位，查找速度要求并不高，但希望更密集的定位点。环型电子标签均不带芯片，且结构简单，价格仅为全向电子标签的一半，恰满足这种要求。
五、定位技术设计原则
1.定位点分类及选型。A类为关键节点。今后第三方施工可能性较大，一旦损坏影响巨大且修复困难，如大型定向钻穿越河流两端，不可中断的交通干线穿越两端。此类穿越段地表难以设置定位点，需要从两端取得尽可能多的管道信息，指导整个管段的维护管理。A类节点应设置全向电子标签，芯片记录坐标位置、埋深、管径、压力等级、穿越方向、建设日期、施工单位等。B类为重要节点。如直埋弯管的两端，三通、四通、变径点，与其他地下管道的交叉点，破损维修过的位置。此类节点是管道走向的控制点，也是安全管理的薄弱点。B类节点宜设置带芯片单向电子标签，芯片记录坐标位置、埋深、管径、管件名称、压力等级、施工单位、维修记录等。C类为一般节点。如各类阀门，不可见的井盖，预留盲端，变坡点等。C类节点宜设置无芯片单向电子标签。D类为非节点。平直管段每间距20m，直埋弯管的弧形段每间隔2m。D类非节点宜设置环型电子标签。
2.根据现场环境调整布局。定位技术设计方案应具有远瞻性，一是定位点要避开今后可能难以检测的位置；二是要避免所取信息重复，造成不必要浪费；三要充分考虑今后第三方施工破坏风险，设置必要的冗余定位点。
总之，电子标签是城镇燃气埋地管道定位的有效手段，忽视定位技术设计，简单地统一选型，会导致实际效果大打折扣。根据各类电子标签特点及适用条件，结合管道上各种节点的具体情况，通过技术经济分析，分类选择不同的电子标签，并依据现场环境调整布局，才能经济合理地保证燃气管道安全运行。
参考文献
[1]任涛，城市燃气管网检测技术研究．2017.
[2]李小雅．燃气管线电子标识及信息管理系统项目应用及管理．2017.
论文作者:周家腾
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/17
标签：电子标签论文; 标签论文; 管道论文; 节点论文; 线圈论文; 燃气论文; 谐振论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;