基于RFID的礦山車(chē)輛智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一、系統(tǒng)需求及總體建設(shè)目標(biāo)

　　1、礦山車(chē)輛安全運(yùn)輸管理需求

　　煤炭行業(yè)中如何確保煤炭的計(jì)量準(zhǔn)確，運(yùn)輸安全，保證煤炭在場(chǎng)區(qū)內(nèi)外不受損失成為各大煤炭企業(yè)迫切需要解決的難題。

　　各煤炭企業(yè)往往有著以下方面需求：
　　1) 能夠嚴(yán)格管理煤炭料場(chǎng)運(yùn)輸車(chē)輛，確保實(shí)時(shí)掌握煤炭料場(chǎng)內(nèi)外及行駛線(xiàn)路中相關(guān)運(yùn)輸車(chē)輛的實(shí)時(shí)情況（如：是否為合法車(chē)輛，杜絕套牌車(chē)輛，系統(tǒng)時(shí)時(shí)追蹤及記錄礦山車(chē)輛的進(jìn)場(chǎng)、出場(chǎng)時(shí)間、稱(chēng)重情況、行進(jìn)線(xiàn)路是否符合規(guī)定等等）。
　　2) 能夠監(jiān)控地衡(地磅)的運(yùn)行情況。煤炭物料運(yùn)輸時(shí)，通常采用地衡按照“毛重-皮重”的方式對(duì)散裝物料進(jìn)行稱(chēng)重。能對(duì)車(chē)輛進(jìn)行唯一性標(biāo)識(shí)和自動(dòng)識(shí)別。能從管理軟件上自動(dòng)掌握物料的運(yùn)輸和庫(kù)存數(shù)據(jù)，同時(shí)，防止“一車(chē)二過(guò)、大車(chē)過(guò)毛小車(chē)回皮”等不法行為。
　　3) 能夠使計(jì)量網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)與地磅稱(chēng)重系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)對(duì)接，能形成智能化的管理系統(tǒng)最佳。自動(dòng)地磅中自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)，時(shí)時(shí)反饋中心服務(wù)器，與采購(gòu)、庫(kù)存和生產(chǎn)等各部門(mén)建立銜接，形成完整的計(jì)量終端系統(tǒng)，最大程度上優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部的管理流程，加大工作效率。
　　4) 能夠提供遠(yuǎn)程查詢(xún)監(jiān)控系統(tǒng)，便于相關(guān)人員通過(guò)Web瀏覽器方式或其他方式，隨時(shí)對(duì)某一個(gè)煤炭物料車(chē)輛進(jìn)行監(jiān)控和追蹤。

　　2、建設(shè)目標(biāo)

　　利用先進(jìn)的RFID無(wú)線(xiàn)射頻產(chǎn)品配合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上的解決方案，對(duì)相關(guān)運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行有效管理，最終目標(biāo)是：實(shí)現(xiàn)高效、可靠的管理平臺(tái)，實(shí)時(shí)掌握礦山企業(yè)的煤炭運(yùn)輸狀況，提升企業(yè)對(duì)于煤炭運(yùn)輸?shù)墓芾硭?，防范人為的管理漏洞和企業(yè)財(cái)產(chǎn)損失。

　　二、總體解決方案
 

　　2.1方案思路

　　2.1.1 采用RFID技術(shù)對(duì)相關(guān)運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行管理
　　主要包括以下部分：
　　標(biāo)簽啟用和發(fā)卡，與相應(yīng)車(chē)輛進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)信息捆綁登記。
　　車(chē)輛進(jìn)出入識(shí)別
　　通過(guò)地磅，煤場(chǎng)，關(guān)鍵點(diǎn)路線(xiàn)識(shí)別
　　利用手持設(shè)備或車(chē)載設(shè)備進(jìn)行車(chē)輛稽查

　　2.1.2 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程管理
　?。?）架設(shè)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)覆蓋整個(gè)料場(chǎng)的作業(yè)區(qū)，所有作業(yè)數(shù)據(jù)可以通過(guò)固定式RFID讀寫(xiě)器實(shí)時(shí)進(jìn)行傳輸。固定式RFID讀寫(xiě)器具有接受作業(yè)指令、確認(rèn)作業(yè)位置與作業(yè)物料是否準(zhǔn)確、返回作業(yè)實(shí)況等功能。
　?。?）通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)作業(yè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)交互，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程即時(shí)查詢(xún)、統(tǒng)計(jì)、匯總各作業(yè)點(diǎn)的作業(yè)信息，并生成各種報(bào)表。

　　2.2業(yè)務(wù)流程

　　針對(duì)目前業(yè)務(wù)管理方面存在的弊端，采取多種先進(jìn)技術(shù)，我方提出了新的業(yè)務(wù)流程，可以從根本上彌補(bǔ)了管理方面的漏洞、優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，提升管理水平，提高工作效率。業(yè)務(wù)流程如下圖：

圖 2-2 煤炭運(yùn)輸車(chē)整個(gè)作業(yè)流程

　?。?）標(biāo)簽發(fā)行：煤炭運(yùn)輸車(chē)輛車(chē)主通過(guò)后臺(tái)管理中心標(biāo)簽發(fā)行處領(lǐng)取RFID電子標(biāo)簽（分為整隊(duì)發(fā)行和現(xiàn)場(chǎng)發(fā)行兩種情況）。運(yùn)輸車(chē)輛需提供計(jì)量號(hào)、車(chē)牌號(hào)碼信息、車(chē)輛類(lèi)型、身份信息等，系統(tǒng)錄入計(jì)量號(hào)、車(chē)牌號(hào)碼、司機(jī)相關(guān)信息。給車(chē)輛配備的電子標(biāo)簽作為日后合法運(yùn)輸?shù)V產(chǎn)的唯一身份信息載體。

　　（2）煤炭運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)入煤場(chǎng)時(shí)的首次稱(chēng)重：讀寫(xiě)器自動(dòng)識(shí)別車(chē)內(nèi)電子標(biāo)簽是否合法。對(duì)未檢測(cè)到電子標(biāo)簽的車(chē)輛進(jìn)行人工盤(pán)查，防止不合法運(yùn)輸車(chē)輛私自運(yùn)輸煤炭；若檢測(cè)到車(chē)輛內(nèi)有合法授權(quán)的電子標(biāo)簽時(shí)，車(chē)輛方可進(jìn)入地磅稱(chēng)重，同時(shí)記錄車(chē)輛進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、毛重皮重等稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)和稱(chēng)重時(shí)間；若檢測(cè)到車(chē)輛內(nèi)有電子標(biāo)簽而未經(jīng)授權(quán)的車(chē)輛，讀寫(xiě)器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警裝置，進(jìn)行報(bào)警，通知相關(guān)管理人員進(jìn)行處理，直至問(wèn)題排除。

　?。?）運(yùn)輸車(chē)輛入場(chǎng)裝煤及二次稱(chēng)重：合法煤炭運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)入煤場(chǎng)裝煤，完成裝煤后，車(chē)輛進(jìn)入二次稱(chēng)重場(chǎng)稱(chēng)重，讀寫(xiě)器同時(shí)記錄車(chē)輛進(jìn)場(chǎng)時(shí)間、離場(chǎng)時(shí)間、運(yùn)煤車(chē)總重量及運(yùn)煤重量；在運(yùn)輸車(chē)輛裝煤結(jié)束后，有些合法車(chē)輛并未按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)入二次稱(chēng)重場(chǎng)，而直接沿大道駛?cè)?，給企業(yè)和國(guó)家造成極大經(jīng)濟(jì)損失，在充分考慮各種因素后，設(shè)計(jì)了在運(yùn)輸?shù)缆返姆植砺房诎惭b固定式讀寫(xiě)器或者手持式讀寫(xiě)器進(jìn)行稽查，在系統(tǒng)中形成車(chē)輛行駛軌跡，方便查閱（固定設(shè)備或者手持設(shè)備稽查到經(jīng)過(guò)此處的相關(guān)合法車(chē)輛后，通過(guò)GPRS或者其他方式傳到后臺(tái)），以防止合法運(yùn)煤車(chē)偷盜國(guó)家或企業(yè)的煤炭資源。

　?。?）車(chē)載稽查系統(tǒng)

　　車(chē)載稽查系統(tǒng)安裝于稽查執(zhí)法車(chē)內(nèi)。執(zhí)法人員可駕駛執(zhí)法車(chē)輛在管轄范圍內(nèi)任意地方進(jìn)行車(chē)輛稽查。對(duì)車(chē)牌（車(chē)牌號(hào)自動(dòng)識(shí)別提取）、車(chē)輛特征（圖片）進(jìn)行識(shí)別，并對(duì)RFID電子標(biāo)簽遠(yuǎn)距離識(shí)別。通過(guò)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)車(chē)輛的物理特征信息和電子標(biāo)簽信息進(jìn)行比對(duì)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題車(chē)輛，立即發(fā)出語(yǔ)音和數(shù)顯報(bào)警，提示執(zhí)法人員進(jìn)行攔截；該系統(tǒng)可對(duì)時(shí)速0~120公里的同向或逆向行駛車(chē)輛實(shí)行動(dòng)態(tài)稽查，還可對(duì)駐停車(chē)輛進(jìn)行稽查，其有效遠(yuǎn)距離稽查范圍可達(dá)200米以上?；檐?chē)輛配備車(chē)載固定式讀寫(xiě)器，車(chē)載計(jì)算機(jī)等，由車(chē)載電源進(jìn)行供電，對(duì)主要運(yùn)輸?shù)缆飞系能?chē)輛進(jìn)行遠(yuǎn)距離或者近距離稽查。判斷車(chē)輛是否是合法車(chē)輛，是否按照預(yù)定路線(xiàn)行駛等。

　　（5） 手持稽查系統(tǒng)

圖 2-3 煤炭運(yùn)輸車(chē)輛手持稽查

　　通過(guò)給執(zhí)法人員配備便攜式稽查設(shè)備，可用于對(duì)慢行或駐停車(chē)輛進(jìn)行稽查。當(dāng)執(zhí)法人員將手持稽查系統(tǒng)的接收天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)可疑車(chē)輛時(shí)，如果系統(tǒng)顯示的信息與該車(chē)輛的物理特征相符，則為合法車(chē)輛，如果系統(tǒng)接收不到電子信息或接收到的電子信息與物理特征不符，則可判斷出該車(chē)為非法車(chē)輛或問(wèn)題車(chē)輛，系統(tǒng)將立即發(fā)出報(bào)警提示；同時(shí)手持稽查系統(tǒng)也可設(shè)置成與就近的固定稽查系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)連接，當(dāng)固定稽查系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題車(chē)輛時(shí)將即時(shí)向手持稽查系統(tǒng)報(bào)警并顯示該車(chē)信息；
系統(tǒng)靈活設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)聯(lián)機(jī)，脫機(jī)均可。1）、可選內(nèi)置模塊
　　I　 當(dāng)采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)方式時(shí)，裝有無(wú)線(xiàn)通訊模塊的電子標(biāo)簽手持機(jī)使用現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)與區(qū)煤炭車(chē)輛監(jiān)管業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向數(shù)據(jù)通信（選擇網(wǎng)絡(luò)為CDMA 1X或GPRS）
　　II 當(dāng)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)阻塞或故障時(shí)采用數(shù)據(jù)脫機(jī)處理方式時(shí)，電子標(biāo)簽手持機(jī)通過(guò)事先下載的車(chē)輛監(jiān)管比對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛稽查，如果遇到本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法比對(duì)的信息可進(jìn)行電子營(yíng)運(yùn)證中數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)查驗(yàn)，并在返回時(shí)，裝有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的手持機(jī)USB數(shù)據(jù)接口或紅外無(wú)線(xiàn)接口將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)與與煤炭車(chē)輛監(jiān)管業(yè)務(wù)處理子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)。

　　數(shù)據(jù)脫機(jī)處理方式

　　數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理方式

　　2.3系統(tǒng)架構(gòu)

圖 2-4 系統(tǒng)架構(gòu)

　　礦山車(chē)輛智能化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用如下三層架構(gòu)：
　　第一層：數(shù)據(jù)采集，主要是通過(guò)RFID自動(dòng)識(shí)別設(shè)備和攝像系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息，對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。
　　第二層是網(wǎng)絡(luò)傳輸，即通過(guò)有線(xiàn)通信技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將采集來(lái)的數(shù)據(jù)傳遞到中央數(shù)據(jù)庫(kù)；包括相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
　　第三層是數(shù)據(jù)應(yīng)用處理，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理；包括礦山車(chē)輛智能化管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等設(shè)備。

　　2.4系統(tǒng)構(gòu)成

　　礦山車(chē)輛智能化管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)管理子系統(tǒng)、標(biāo)簽發(fā)行子系統(tǒng)、車(chē)輛管理子系統(tǒng)、地磅車(chē)輛管理子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程查詢(xún)子系統(tǒng)構(gòu)、計(jì)量結(jié)算子系統(tǒng)構(gòu)成。

圖2-5 系統(tǒng)構(gòu)成圖

　　2.4.1系統(tǒng)基本功能
　　（1）每輛運(yùn)輸車(chē)輛配備防拆的電子標(biāo)簽，即車(chē)輛的“電子身份證”。車(chē)輛電子標(biāo)簽具有全球唯一性、不可復(fù)制性和不可拆卸性。
　?。?）無(wú)線(xiàn)采集信息，極大程度上提高了煤場(chǎng)安全性和擴(kuò)展性，減少和杜絕人工記錄和統(tǒng)計(jì)的失誤率，優(yōu)化管理流程，提高工作效率。
　?。?）實(shí)時(shí)全局監(jiān)控場(chǎng)區(qū)內(nèi)外礦山運(yùn)輸車(chē)狀態(tài)和煤場(chǎng)動(dòng)態(tài)信息。
　?。?）決策支持：系統(tǒng)高效的、快捷、準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)功能（比如煤炭運(yùn)輸總量、某輛運(yùn)輸車(chē)目前狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)的快速統(tǒng)計(jì)）能給管理層提供各種數(shù)據(jù)來(lái)快速?zèng)Q策
　?。?）自動(dòng)提示：對(duì)運(yùn)輸車(chē)的各項(xiàng)信息、運(yùn)輸線(xiàn)路的指定等各項(xiàng)信息提供條件式的預(yù)警提示功能，方便相關(guān)管理部門(mén)人員進(jìn)一步了解礦山運(yùn)輸車(chē)輛的實(shí)際情況；
　?。?）出入口智能信息確認(rèn)：出入口的審核確認(rèn)，自動(dòng)、快速、識(shí)別距離遠(yuǎn)識(shí)別，大大提高煤炭運(yùn)輸?shù)陌踩圆⒖蓚錂n查詢(xún)。