基于RFID的礦山車輛智能化管理系統(tǒng)設計

一、系統(tǒng)需求及總體建設目標

　　1、礦山車輛安全運輸管理需求

　　煤炭行業(yè)中如何確保煤炭的計量準確，運輸安全，保證煤炭在場區(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) 能夠嚴格管理煤炭料場運輸車輛，確保實時掌握煤炭料場內(nèi)外及行駛線路中相關(guān)運輸車輛的實時情況（如：是否為合法車輛，杜絕套牌車輛，系統(tǒng)時時追蹤及記錄礦山車輛的進場、出場時間、稱重情況、行進線路是否符合規(guī)定等等）。
　　2) 能夠監(jiān)控地衡(地磅)的運行情況。煤炭物料運輸時，通常采用地衡按照“毛重-皮重”的方式對散裝物料進行稱重。能對車輛進行唯一性標識和自動識別。能從管理軟件上自動掌握物料的運輸和庫存數(shù)據(jù)，同時，防止“一車二過、大車過毛小車回皮”等不法行為。
　　3) 能夠使計量網(wǎng)絡管理系統(tǒng)與地磅稱重系統(tǒng)無線對接，能形成智能化的管理系統(tǒng)最佳。自動地磅中自動獲取數(shù)據(jù)，時時反饋中心服務器，與采購、庫存和生產(chǎn)等各部門建立銜接，形成完整的計量終端系統(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) 能夠提供遠程查詢監(jiān)控系統(tǒng)，便于相關(guān)人員通過Web瀏覽器方式或其他方式，隨時對某一個煤炭物料車輛進行監(jiān)控和追蹤。

　　2、建設目標

　　利用先進的RFID無線射頻產(chǎn)品配合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上的解決方案，對相關(guān)運輸車輛進行有效管理，最終目標是：實現(xiàn)高效、可靠的管理平臺，實時掌握礦山企業(yè)的煤炭運輸狀況，提升企業(yè)對于煤炭運輸?shù)墓芾硭剑婪度藶榈墓芾砺┒春推髽I(yè)財產(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)對相關(guān)運輸車輛進行管理
　　主要包括以下部分：
　　標簽啟用和發(fā)卡，與相應車輛進行數(shù)據(jù)庫信息捆綁登記。
　　車輛進出入識別
　　通過地磅，煤場，關(guān)鍵點路線識別
　　利用手持設備或車載設備進行車輛稽查

　　2.1.2 通過網(wǎng)絡技術(shù)實現(xiàn)本地和遠程管理
　　（1）架設有線網(wǎng)絡或無線網(wǎng)絡，使網(wǎng)絡覆蓋整個料場的作業(yè)區(qū)，所有作業(yè)數(shù)據(jù)可以通過固定式RFID讀寫器實時進行傳輸。固定式RFID讀寫器具有接受作業(yè)指令、確認作業(yè)位置與作業(yè)物料是否準確、返回作業(yè)實況等功能。
　?。?）通過數(shù)據(jù)庫和計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)作業(yè)點的數(shù)據(jù)交互，可以實現(xiàn)遠程即時查詢、統(tǒng)計、匯總各作業(yè)點的作業(yè)信息，并生成各種報表。

　　2.2業(yè)務流程

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

圖 2-2 煤炭運輸車整個作業(yè)流程

　?。?）標簽發(fā)行：煤炭運輸車輛車主通過后臺管理中心標簽發(fā)行處領取RFID電子標簽（分為整隊發(fā)行和現(xiàn)場發(fā)行兩種情況）。運輸車輛需提供計量號、車牌號碼信息、車輛類型、身份信息等，系統(tǒng)錄入計量號、車牌號碼、司機相關(guān)信息。給車輛配備的電子標簽作為日后合法運輸?shù)V產(chǎn)的唯一身份信息載體。

　?。?）煤炭運輸車輛進入煤場時的首次稱重：讀寫器自動識別車內(nèi)電子標簽是否合法。對未檢測到電子標簽的車輛進行人工盤查，防止不合法運輸車輛私自運輸煤炭；若檢測到車輛內(nèi)有合法授權(quán)的電子標簽時，車輛方可進入地磅稱重，同時記錄車輛進場時間、毛重皮重等稱重數(shù)據(jù)和稱重時間；若檢測到車輛內(nèi)有電子標簽而未經(jīng)授權(quán)的車輛，讀寫器會自動啟動報警裝置，進行報警，通知相關(guān)管理人員進行處理，直至問題排除。

　　（3）運輸車輛入場裝煤及二次稱重：合法煤炭運輸車輛進入煤場裝煤，完成裝煤后，車輛進入二次稱重場稱重，讀寫器同時記錄車輛進場時間、離場時間、運煤車總重量及運煤重量；在運輸車輛裝煤結(jié)束后，有些合法車輛并未按照相關(guān)規(guī)定進入二次稱重場，而直接沿大道駛?cè)ィo企業(yè)和國家造成極大經(jīng)濟損失，在充分考慮各種因素后，設計了在運輸?shù)缆返姆植砺房诎惭b固定式讀寫器或者手持式讀寫器進行稽查，在系統(tǒng)中形成車輛行駛軌跡，方便查閱（固定設備或者手持設備稽查到經(jīng)過此處的相關(guān)合法車輛后，通過GPRS或者其他方式傳到后臺），以防止合法運煤車偷盜國家或企業(yè)的煤炭資源。

　?。?）車載稽查系統(tǒng)

　　車載稽查系統(tǒng)安裝于稽查執(zhí)法車內(nèi)。執(zhí)法人員可駕駛執(zhí)法車輛在管轄范圍內(nèi)任意地方進行車輛稽查。對車牌（車牌號自動識別提?。?、車輛特征（圖片）進行識別，并對RFID電子標簽遠距離識別。通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)自動對車輛的物理特征信息和電子標簽信息進行比對，發(fā)現(xiàn)問題車輛，立即發(fā)出語音和數(shù)顯報警，提示執(zhí)法人員進行攔截；該系統(tǒng)可對時速0~120公里的同向或逆向行駛車輛實行動態(tài)稽查，還可對駐停車輛進行稽查，其有效遠距離稽查范圍可達200米以上?；檐囕v配備車載固定式讀寫器，車載計算機等，由車載電源進行供電，對主要運輸?shù)缆飞系能囕v進行遠距離或者近距離稽查。判斷車輛是否是合法車輛，是否按照預定路線行駛等。

　　（5） 手持稽查系統(tǒng)

圖 2-3 煤炭運輸車輛手持稽查

　　通過給執(zhí)法人員配備便攜式稽查設備，可用于對慢行或駐停車輛進行稽查。當執(zhí)法人員將手持稽查系統(tǒng)的接收天線對準可疑車輛時，如果系統(tǒng)顯示的信息與該車輛的物理特征相符，則為合法車輛，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，則可判斷出該車為非法車輛或問題車輛，系統(tǒng)將立即發(fā)出報警提示；同時手持稽查系統(tǒng)也可設置成與就近的固定稽查系統(tǒng)無線連接，當固定稽查系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問題車輛時將即時向手持稽查系統(tǒng)報警并顯示該車信息；
系統(tǒng)靈活設計，實時聯(lián)機，脫機均可。1）、可選內(nèi)置模塊
　　I　 當采用實時數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)方式時，裝有無線通訊模塊的電子標簽手持機使用現(xiàn)有的無線通訊網(wǎng)絡與區(qū)煤炭車輛監(jiān)管業(yè)務處理子系統(tǒng)進行實時雙向數(shù)據(jù)通信（選擇網(wǎng)絡為CDMA 1X或GPRS）
　　II 當移動通信網(wǎng)絡阻塞或故障時采用數(shù)據(jù)脫機處理方式時，電子標簽手持機通過事先下載的車輛監(jiān)管比對數(shù)據(jù)庫進行現(xiàn)場車輛稽查，如果遇到本地數(shù)據(jù)庫無法比對的信息可進行電子營運證中數(shù)據(jù)的現(xiàn)場查驗，并在返回時，裝有數(shù)據(jù)存儲模塊的手持機USB數(shù)據(jù)接口或紅外無線接口將數(shù)據(jù)存儲模塊儲存的數(shù)據(jù)與與煤炭車輛監(jiān)管業(yè)務處理子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)校驗。

　　數(shù)據(jù)脫機處理方式

　　數(shù)據(jù)實時處理方式

　　2.3系統(tǒng)架構(gòu)

圖 2-4 系統(tǒng)架構(gòu)

　　礦山車輛智能化管理系統(tǒng)設計采用如下三層架構(gòu)：
　　第一層：數(shù)據(jù)采集，主要是通過RFID自動識別設備和攝像系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)信息，對運輸車輛進行實時監(jiān)控。
　　第二層是網(wǎng)絡傳輸，即通過有線通信技術(shù)、無線通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)，將采集來的數(shù)據(jù)傳遞到中央數(shù)據(jù)庫；包括相關(guān)的網(wǎng)絡設備。
　　第三層是數(shù)據(jù)應用處理，對采集的數(shù)據(jù)進行管理；包括礦山車輛智能化管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫服務器和網(wǎng)絡服務器等設備。

　　2.4系統(tǒng)構(gòu)成

　　礦山車輛智能化管理系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)、標簽發(fā)行子系統(tǒng)、車輛管理子系統(tǒng)、地磅車輛管理子系統(tǒng)、遠程查詢子系統(tǒng)構(gòu)、計量結(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）每輛運輸車輛配備防拆的電子標簽，即車輛的“電子身份證”。車輛電子標簽具有全球唯一性、不可復制性和不可拆卸性。
　?。?）無線采集信息，極大程度上提高了煤場安全性和擴展性，減少和杜絕人工記錄和統(tǒng)計的失誤率，優(yōu)化管理流程，提高工作效率。
　?。?）實時全局監(jiān)控場區(qū)內(nèi)外礦山運輸車狀態(tài)和煤場動態(tài)信息。
　?。?）決策支持：系統(tǒng)高效的、快捷、準確的統(tǒng)計功能（比如煤炭運輸總量、某輛運輸車目前狀態(tài)等相關(guān)數(shù)據(jù)的快速統(tǒng)計）能給管理層提供各種數(shù)據(jù)來快速決策
　?。?）自動提示：對運輸車的各項信息、運輸線路的指定等各項信息提供條件式的預警提示功能，方便相關(guān)管理部門人員進一步了解礦山運輸車輛的實際情況；
　　（6）出入口智能信息確認：出入口的審核確認，自動、快速、識別距離遠識別，大大提高煤炭運輸?shù)陌踩圆⒖蓚錂n查詢。