RFID技術(shù)在CNG加氣站網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

能源工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，其信息化工作歷來受到人們高度關(guān)注。早在1997年全國的加油站就開始實(shí)行IC卡加油，并逐步實(shí)現(xiàn)卡機(jī)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)化管理，隨著近年來壓縮天燃?xì)?CNG)技術(shù)的不斷發(fā)展，天然氣汽車的數(shù)量日漸增多，CNG加氣站的工作量變得越來越繁瑣，同時(shí)，收費(fèi)、銷售、結(jié)算；記賬或現(xiàn)金交易中存在人工工作量大、生產(chǎn)成本高、管理漏洞大等缺點(diǎn)。如何提高工作效率，減少數(shù)據(jù)錯(cuò)誤率，節(jié)約生產(chǎn)成本，進(jìn)一步提高CNG加氣站網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)控能力。
    該應(yīng)用通過收費(fèi)系統(tǒng)使用電子標(biāo)簽讀卡器給司機(jī)發(fā)放描述車輛信息的無源電子標(biāo)簽，此標(biāo)簽與CNG加氣機(jī)測控系統(tǒng)中的近距離讀寫器之間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通訊，進(jìn)行車輛自動(dòng)識別和有關(guān)收費(fèi)數(shù)據(jù)的交換，對CNG加氣機(jī)進(jìn)行智能化控制，同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)對收費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸、處理，實(shí)現(xiàn)CNG加氣站的自動(dòng)收費(fèi)，從而達(dá)到前述的目的。

1 技術(shù)原理與RFID技術(shù)
1．1 技術(shù)原理
    系統(tǒng)是通過近距離、非接觸采集射頻卡的信息，實(shí)現(xiàn)車輛在CNG加氣站加氣時(shí)的自動(dòng)識別，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的自動(dòng)化管理。該系統(tǒng)產(chǎn)品集計(jì)算機(jī)軟硬件、無線通信、信息采集處理、數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡(luò)通訊、自動(dòng)控制和智能卡制作等技術(shù)綜合應(yīng)用為一體，屬于先進(jìn)的智能信息采集設(shè)備和高安全性的智能身份識別系統(tǒng)，是一種能有效對車輛進(jìn)行自動(dòng)識別和聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管的重要技術(shù)手段。
1．2 RFID技術(shù)
    射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)在CNG加氣站的應(yīng)用日趨成熟，CNG加氣站網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系繞中使用的RFID技術(shù)一般由3部分組成：
    (1)電子標(biāo)簽(Tag)由耦合元件及其他器件組成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，安裝在車輛上標(biāo)識車輛信息，其中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)；當(dāng)受到無線電射頻信號照射時(shí)，反射回?cái)y帶有數(shù)字字母編碼信息的無線電射頻信號，供閱讀器處理識別。其工作頻率一般在13．56 MHz以上，分為有源和無源。
    (2)閱讀器(Reader)用以產(chǎn)生、發(fā)射無線電射頻信號并接收由電子標(biāo)簽反射回的無線電射頻信號，可無接觸讀取并識別電子標(biāo)簽中保存的車輛數(shù)據(jù)信息。從而達(dá)到自動(dòng)識別車輛的目的。還可向標(biāo)簽寫入信息，進(jìn)一步通過計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車輛信息的采集、處理及遠(yuǎn)程傳送等管理功能。采用廣播發(fā)射式射頻識別和反射調(diào)制式射頻識別。
    (3)微型天線(Antenna)，用于在電子標(biāo)簽和閱讀器間傳遞射頻信號。

2 技術(shù)系統(tǒng)組成
2．1 硬件系統(tǒng)構(gòu)成
    RFID相關(guān)應(yīng)用的硬件系統(tǒng)包括CNG加氣站加氣機(jī)測控系統(tǒng)(又稱CNG加氣站數(shù)據(jù)采集部分)、數(shù)據(jù)傳輸部分、監(jiān)控管理部分三部分組成。CNG加氣站數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要是近距離非接觸采集車輛加氣的耐間、站號、槍號、加氣體積與金額等信息。其硬件系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

    每臺(tái)加氣機(jī)均需要配備一套電腦測控系統(tǒng)和其它部件。在電腦測控系統(tǒng)中，通過微控制器從數(shù)采模塊采集數(shù)據(jù)、通過RFID讀寫器讀取司機(jī)所用的射頻卡以獲取卡片信息，通過運(yùn)算，將中間或者結(jié)果數(shù)據(jù)送EEPROM存儲(chǔ)、送LCD顯示、異常情況用蜂鳴報(bào)警，并控制輸出模塊，再經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸模塊與應(yīng)用服務(wù)器進(jìn)行交互遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)。
    每個(gè)CNG加氣站基本配置至少滿足4種設(shè)備；近距離RFID讀寫器、若干臺(tái)CNG加氣站數(shù)據(jù)采集設(shè)備、應(yīng)用服務(wù)器、不間斷電源。
    數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(電腦測控系統(tǒng))主要實(shí)現(xiàn)快速讀取射頻卡卡號、采集加氣相關(guān)數(shù)據(jù)，并上傳至應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器根據(jù)需要繼續(xù)上傳到更大的網(wǎng)絡(luò)范圍中去；判斷CNG汽車司機(jī)所持射頻卡卡號的合法性，控制CNG加氣機(jī)動(dòng)作；對持有有效卡的車輛允許加氣；持無效卡的車輛禁止加氣；對無卡車輛在CNG加氣站員工確認(rèn)情況下，進(jìn)行現(xiàn)金加氣。
    應(yīng)用服務(wù)器是系統(tǒng)中的基本管理單元，其數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，將CNG加氣機(jī)采集的相關(guān)資料經(jīng)專用電纜(通常采用雙絞屏蔽線)傳輸至應(yīng)用服務(wù)器。再通道計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)時(shí)實(shí)時(shí)傳輸至其它加氣站，從而達(dá)到數(shù)據(jù)共享的目的。
    數(shù)據(jù)傳輸主要是完成CNG加氣機(jī)與CNG加氣站應(yīng)用服務(wù)器室之間的網(wǎng)絡(luò)連接，根據(jù)需要在各個(gè)CNG加氣站之間的網(wǎng)絡(luò)連接。
2．2 軟件系統(tǒng)組成
    文中所介紹的軟件系統(tǒng)組成是針對單站環(huán)境下而言。軟件系統(tǒng)功能在CNG加氣站劃分為2部分：實(shí)時(shí)監(jiān)控采集系統(tǒng)與監(jiān)控管理系統(tǒng)。具體的軟件系統(tǒng)組成圖如圖2所示。

    實(shí)時(shí)監(jiān)控采集系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)控制2個(gè)功能。
    在實(shí)時(shí)采集功能中主要采集加氣槍號、車牌號、加氣體積，加氣金額、單價(jià)、總累體積、總累金額、員工號、加氣狀態(tài)等信息。
    槍號：加氣機(jī)的槍號，在實(shí)時(shí)監(jiān)控采集系統(tǒng)中的槍號是順序命名。在進(jìn)行物理連接時(shí)，要求加氣機(jī)的槍號與實(shí)時(shí)監(jiān)控采集系統(tǒng)中的槍號一致。
    車牌號：刷卡消費(fèi)時(shí)顯示正在加氣的車牌號。加氣時(shí)未顯示車牌號，則表示現(xiàn)金加氣。
    加氣體積：當(dāng)前單筆加氣記錄已經(jīng)記錄的氣量(單位：方)。
    單價(jià)：物價(jià)部門規(guī)定的當(dāng)前正在使用的加氣單價(jià)(單位：元／方)。
    加氣金額：當(dāng)前單筆加氣記錄已經(jīng)記錄的金額(單位：元)。加氣金額=加氣氣量×單價(jià)。
    總累體積：從加氣機(jī)投入使用到現(xiàn)在的所有加氣氣量值(單位：方)。
    總累金額：從加氣機(jī)投入使用到現(xiàn)在的所有加氣金額值(單位：元)。
    員工號：正在操作加氣機(jī)的加氣員的員工號。
    狀態(tài)說明：系統(tǒng)中的狀態(tài)提示。
    在實(shí)時(shí)控制功能中主要控制CNG加氣機(jī)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置控制、手動(dòng)停機(jī)、時(shí)間校準(zhǔn)等內(nèi)容。
    監(jiān)控管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)登錄、系統(tǒng)配置、IC卡管理、IC卡查詢、操作員管理、用戶管理、綜合業(yè)務(wù)等功能。
    系統(tǒng)登錄：所有用戶必須通過系統(tǒng)身份驗(yàn)證才能操作相關(guān)功能。
    系統(tǒng)配置：對系統(tǒng)基本參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行配置，便于系統(tǒng)運(yùn)行，其主要功能包括；修改用戶密碼、修改卡片密碼、充值預(yù)警設(shè)置、記賬信用設(shè)置、交接班設(shè)置、RFID卡配置、卡號管理。
    RFID卡管理：系統(tǒng)對司機(jī)所持有的RFID卡(又稱消費(fèi)卡，分為記賬卡、充值卡、普通卡)進(jìn)行發(fā)放、信息修改、掛失、解掛、注銷等進(jìn)行操作，對充值卡進(jìn)行充值，對記賬卡進(jìn)行結(jié)算，對卡片操作日志進(jìn)行管理。
    RFID卡查詢：系統(tǒng)對各種消費(fèi)卡進(jìn)行全面信息查詢，并提供導(dǎo)出Excel和打印功能，其主要功能包括：記賬卡查詢(單卡基本信息、結(jié)算信息、消費(fèi)信息)、充值卡查詢(單卡基本信息、充值信息、消費(fèi)信息)、普通卡查詢(單卡基本信息、消費(fèi)信息)、RFID卡日志查詢、RFID卡綜合查詢、充值記錄流水、結(jié)算記錄流水、單位結(jié)算流水。
    操作員管理：操作員是指操作加氣機(jī)的加氣站員工。監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加氣機(jī)操作員的信息管理，并發(fā)放員工卡卡片。
    用戶管理：用戶是指使用監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件的加氣站員工。監(jiān)控管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)用戶信息管理以及用戶權(quán)限的分配管理。
    綜合業(yè)務(wù)：主要實(shí)現(xiàn)班報(bào)、月報(bào)的導(dǎo)出Excel和打印，實(shí)現(xiàn)加氣流水綜合查詢與結(jié)果導(dǎo)出Excel和打印(可以根據(jù)卡號、槍號、交易類型、員工號、起止交易時(shí)間、車牌號、單位名稱進(jìn)行全方位的綜合查詢)；實(shí)現(xiàn)交接班交班流水信息與結(jié)果導(dǎo)出Excel和打印。

3 結(jié)語
    RFID技術(shù)在今后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)，仍將在各行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用。本文在分析RFID技術(shù)原理的基礎(chǔ)上，針對目前CNG加氣站存在的主要問題，提出RFID技術(shù)在CNG加氣站網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用方案，提出以RFID卡為載體實(shí)現(xiàn)CNG加氣站自動(dòng)監(jiān)控采集系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，可較好解決目前的問題。該項(xiàng)技術(shù)對RFID技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。如何利用RFID技術(shù)在CNG行業(yè)、甚至其它行業(yè)提出更多、更深層次的應(yīng)用是今后需要進(jìn)一步研究的課題。