一種基于RFID技術(shù)的貨運車輛管理系統(tǒng)

引言

隨著港口經(jīng)濟的發(fā)展，貨運車輛數(shù)量不斷增長，有限的 可用經(jīng)濟要素的制約卻使得碼頭出入庫擴建增容有限，因此 不可避免地帶來一系列出入貨運交通問題：交通擁堵，服務(wù) 過程的繁瑣，等待時間的延長，出入口出現(xiàn)瓶頸現(xiàn)象。單獨 從道路或車輛的角來考慮，都將很難解決根本問題，必須把 車輛和道路綜合起來，考慮在有的道路資源條件下，提高道 路資源的利用率，這才是解決問題的關(guān)鍵。同時自上世紀(jì)后期 以來信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用也給以上的解決思路提供了 有效的技術(shù)手段支持。智能交通系統(tǒng)的概念應(yīng)運而生，成為 研究應(yīng)用的熱點。

基于物聯(lián)網(wǎng)的運輸車輛自動管理技術(shù)作為交通自動化的 重要手段，以及車輛檢測系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，并以計算機可處 理的形式給出識別結(jié)果，從而使得車輛的電腦化監(jiān)管成為現(xiàn)實, 其在運輸交通監(jiān)視和控制中占有很重要的地位。

1貨運車輛管理系統(tǒng)

基于RFID技術(shù)的貨運車輛管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所

港口貨運車輛智能管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)車輛信息的智能化管理。系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽，讀卡器和計算機三部分。

車輛發(fā)動機啟動的同時啟動車牌系統(tǒng)中的電源模塊，系 統(tǒng)中開始工作于待機狀態(tài)：準(zhǔn)備隨時通過RFID技術(shù)接收和應(yīng) 答智能交通控制臺的信號。只要車輛的發(fā)動機處于工作狀態(tài), 車牌系統(tǒng)即處于待機狀態(tài)。當(dāng)電子標(biāo)簽接收到智能交通管理 系統(tǒng)計算機通過讀卡器發(fā)出的請求信號后，車輛就將寫入模 塊中固化的電子信息取出，經(jīng)無線發(fā)射模塊發(fā)送出去，作為應(yīng) 答信號。智能交通管理系統(tǒng)接收到車輛的有效信息后，會將 該車輛的電子信息傳送到智能交通管理系統(tǒng)后臺計算機的數(shù) 據(jù)庫中。

2模塊工作過程

2.1射頻識別(RFID)技術(shù)

RFID的應(yīng)用系統(tǒng)由讀寫器和RFID電子標(biāo)簽兩部分組 成。圖1中的讀寫器作為計算機終端，用來實現(xiàn)對RFID卡的 數(shù)據(jù)讀寫和存儲，它是由控制單元、讀寫模塊、天線以及與 計算機通信的通信模塊組成，而RFID卡則是一種無源的應(yīng) 答器，主要是由一塊集成電路(IC)芯片及其外接天線組成, 其中RFID芯片集成有射頻前端天線和收發(fā)模塊、邏輯控制、 存儲器等電路。

讀寫器通過內(nèi)部調(diào)制電路將數(shù)據(jù)信號調(diào)制到13.56 MHz 的載波信號上，然后通過線圈發(fā)送出去。利用電磁感應(yīng)，作為 接收端的標(biāo)簽芯片通過線圈接收能量與數(shù)據(jù)，在接收端產(chǎn)生 一個高頻振蕩的電流，通過整流電路將交流電流轉(zhuǎn)變成直流 電壓供后級電路工作，然后通過芯片內(nèi)的解調(diào)電路將載波信號 上的數(shù)據(jù)解調(diào)出來發(fā)送給數(shù)字基帶進(jìn)行處理，實現(xiàn)下行傳輸 過程。數(shù)字基帶將接收到的數(shù)據(jù)處理后，對存儲模塊進(jìn)行讀 寫操作或者返回數(shù)據(jù)給讀寫器，通過控制負(fù)載電阻的通與斷,改變線圈中電流的大小，當(dāng)接入一個大負(fù)載電阻時，線圈中的 電流也隨之增大，通過互感的原理，使讀寫器中的線圈電流 增大，反之，讀寫器中的電流變小，然后讀寫器中解調(diào)電路 將數(shù)據(jù)解調(diào)出來，分別對應(yīng)高電平和低電平，這樣就實現(xiàn)一個 從標(biāo)簽芯片到讀寫器的傳輸過程，實現(xiàn)上行傳輸過程。

RFID卡與讀寫器實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊過程中起關(guān)鍵的作用是天 線。一方面無源的RFID卡芯片要啟動電路工作需要通過天線 在讀寫器天線產(chǎn)生的電磁場中獲得足夠的能量；另一方面，天 線決定了 RFID卡與讀寫器之間的通訊信道和通訊方式。

2.2模塊工作過程

計算機部分的主控模塊控制讀寫器與電子標(biāo)簽的協(xié)調(diào)工 作，與車輛讀寫器的通信等各種管理功能。是系統(tǒng)的中樞部分; 數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)電子信息的管理。

寫入模塊在車輛上牌時，由交通管理部門寫入車輛的電 子信息。一旦寫入，電子信息即固化在系統(tǒng)中。以后在車輛的 使用過程中智能管理系統(tǒng)只能讀取相應(yīng)的電子信息，而不能修 改。

無線發(fā)射和接收模塊該模塊實現(xiàn)車輛與智能交通管理系 統(tǒng)的無線通信。車輛在行駛過程中一旦接收到智能交通管理 系統(tǒng)發(fā)出的請求信號后，車輛就將寫入模塊中固化的電子信息 取出，經(jīng)無線發(fā)射模塊發(fā)送出去，作為應(yīng)答信號。貨運車輛 智能管理系統(tǒng)接收到車輛的有效信息后，會將該車輛的電子 信息傳送到智能交通管理系統(tǒng)后臺的數(shù)據(jù)庫中。

通信模塊作為系統(tǒng)的擴展口，負(fù)責(zé)嵌入式電子車牌系統(tǒng) 與車輛主CPU的通信。擴展通信模塊將完成與衛(wèi)星通信功能。 實現(xiàn)真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)。

電源模塊為整個系統(tǒng)提供工作電源。

2.3方案實施

嵌入式電子車牌自動識別系統(tǒng)在上車牌時，交通管理部 門以管理權(quán)限將車牌信息和加密信息通過寫入模塊寫入車牌系 統(tǒng)，車牌電子信息即被固化在系統(tǒng)中，以供車輛使用過程中作 為車牌信息識別之用。

車輛發(fā)動機啟動的同時啟動車牌系統(tǒng)中的電源模塊，系 統(tǒng)中開始工作于待機狀態(tài)：準(zhǔn)備隨時通過RFID技術(shù)接收和應(yīng) 答智能交通控制臺的信號。只要車輛的發(fā)動機處于工作狀態(tài), 車牌系統(tǒng)即處于待機狀態(tài)。當(dāng)接收模塊接收到智能交通管理 系統(tǒng)發(fā)出的請求信號后，車輛就將寫入模塊中固化的電子信息 取出，經(jīng)無線發(fā)射模塊發(fā)送出去，作為應(yīng)答信號。智能交通 管理系統(tǒng)接收到車輛的有效信息后，會將該車輛的電子信息 傳送到智能交通管理系統(tǒng)后臺的數(shù)據(jù)庫中。

在電子車牌自動識別系硬件電路中做專用擴展接口設(shè)計, 以實現(xiàn)車輛生產(chǎn)廠家與車輛管理部門不同源的問題。將來只要 廠家在車輛生產(chǎn)過程中在車輛主控電路中預(yù)留出對應(yīng)擴展接 口，既可以實現(xiàn)完全脫離廠家，而完全又車輛管理部門進(jìn)行 離線電子車牌編碼信息的固化寫入操作。

3仿真結(jié)果

通過對對秦皇島港務(wù)局煤碼頭貨運車輛現(xiàn)場允許測試, 進(jìn)行車輛電子信息的寫入、存儲和加密以及嵌入式電子車牌系 統(tǒng)與智能交通管理系統(tǒng)之間基于FRID技術(shù)的無線通信。系 統(tǒng)完成了車輛的加密電子編碼，電子車牌的唯一性得到確保, 實現(xiàn)電子車牌與車輛真正意義上的一一對應(yīng)。

4結(jié)語

基于RFID技術(shù)的貨運車輛管理管理系統(tǒng)能夠為城市道 路規(guī)劃設(shè)計提供精確、詳盡的分類車流統(tǒng)計，實現(xiàn)道路規(guī)劃 管理的最優(yōu)化設(shè)計，減少交通阻塞黑洞。通過優(yōu)化車輛管理 系統(tǒng)，實現(xiàn)計算機互聯(lián)與和信息共享，通過物聯(lián)網(wǎng)利用射頻 自動識別(RFID)技術(shù)，實現(xiàn)車輛的自動識別和信息記錄和 數(shù)據(jù)分析處理。長距離射頻技術(shù)的使用也為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和擁 堵路段交通的優(yōu)化提供有效解決途徑。

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