基于RFID的渣土車工地監(jiān)控裝置的設(shè)計

沈偉

（南通大學，南通　226019）

基于RFID的渣土車工地監(jiān)控裝置的設(shè)計

沈偉

（南通大學，南通226019）

建筑工地渣土車管理一直是城市建設(shè)中一大難題，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用為渣土車管理高效化提供技術(shù)支撐。設(shè)計一個嵌入式渣土車工地監(jiān)控裝置，采用基于ARM內(nèi)核的STM32f103RBT6作為主控制芯片，利用RFID標識車輛信息，結(jié)合視頻監(jiān)控技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，對工地渣土車進行集中智能化管理。

RFID；渣土車；STM32

0　引言

城市基礎(chǔ)建設(shè)中產(chǎn)生的建筑垃圾都需要大馬力載貨自卸式渣土車的運輸，在提高效率的同時也帶來了環(huán)境污染、安全等諸多問題，例如車容車貌不潔，車輛分散不易管理，不按規(guī)定時間、線路行駛，亂倒私卸，沿途拋灑，野蠻超速行駛等問題。在計算機技術(shù)應用以前，車輛管理只能依托于手工記錄的方式，由專門的工作人員負責車輛信息的收集和行駛監(jiān)督，手工記錄，效率低下，信息分散，無法及時溝通，影響車輛管理工作的一致性和整體性［1］。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用為渣土車輛的管理高效化提供了技術(shù)支撐。綜合運用射頻識別技術(shù)，視頻技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)等技術(shù)手段，實現(xiàn)對渣土車的集中智能化監(jiān)控管理，有效提高監(jiān)管部門的效率，促進城市建設(shè)的和諧發(fā)展。

1　渣土車工地監(jiān)控流程

本文設(shè)計一個渣土車工地監(jiān)控裝置，對渣土車輛的出場過程，清洗過程進行監(jiān)控［2］。車輛進場時，渣土車輛用中遠距離的RFID卡號進行身份識別，同時觸發(fā)網(wǎng)絡(luò)攝像機進行圖像抓拍。若是未識別到卡或是卡無效，由地感線圈觸發(fā)攝像機進行圖像抓拍，上傳抓拍圖像，存入數(shù)據(jù)庫，便于事后追查責任。車輛進場后需進行車輛清洗，通過在清洗裝置的出入口檢測地感線圈信號和車輛RFID信號來判斷車輛是否進行清洗；土方作業(yè)后車輛出場，經(jīng)由地磅稱重檢測合格后放行。車輛在工地行駛?cè)痰纳漕l信息和圖像信息利用LAN網(wǎng)絡(luò)傳送給上位機，上位機對這些車輛信息進行數(shù)據(jù)庫信息保存。渣土車工地監(jiān)控流程如圖1所示。

圖1　渣土車工地監(jiān)控流程

2　硬件設(shè)計

裝置采用模塊化設(shè)計，主要由主控單元、射頻識別單元、車輛感應單元、超載檢測單元以及視頻監(jiān)控抓拍單元組成。

圖2　系統(tǒng)硬件框圖

主控單元選用高性能的STM32f103RBT6作為主處理器，STM32F103系列微處理器是基于ARMv7-M體系結(jié)構(gòu)的32位標準RISC（精簡指令集）處理器，提供很高的代碼效率，在通常8位和16位系統(tǒng)的存儲空間上發(fā)揮了ARM內(nèi)核的高性能。該系列微處理器工作頻率為72MHz，內(nèi)置高達128K字節(jié)的Flash存儲器存儲器。

地感車輛檢測單元和網(wǎng)絡(luò)攝像機通過I/O口與MCU相連；超載檢測單元和射頻識別單元通過RS-232與MCU相連；上位機經(jīng)過周立功ZNE-100 RJ-45轉(zhuǎn)RS-232模塊與MCU相連。

圖3　RFID讀寫器框圖

射頻收發(fā)模塊分為射頻電路部分以及單片機電路部分，如圖3所示。射頻芯片采用奧地利微電子公司的AS3992射頻芯片，AS3992芯片具有體積小，功耗低，多頻段兼容，同時支持EPC Gen2以及ISO 18000-6A/6B通信協(xié)議等諸多特點。采用C8051F340單片機的控制AS3992芯片的時序，如圖4所示。車輛感應模塊選用PD132地感車輛檢測器，攝像部分選用深圳浩景NV201E型網(wǎng)絡(luò)攝像機。上位機軟件基于.NET平臺進行編寫。

圖4　AS3992讀取數(shù)據(jù)時序圖

3　軟件設(shè)計

在車輛進場時，由地感車輛檢測器檢測到有車輛駛?cè)耄骺貑卧|發(fā)RFID單元對車載標簽進行讀取感知。車輛信息封裝后發(fā)送到后臺服務器［3］。服務器接收到前端信息后，通過查詢數(shù)據(jù)庫來識別車輛信圖息。對于錯誤信息的進行報警。具體流程圖如圖5。

圖5　主程序框圖

3.1RFID防碰撞算法

多標簽讀取時，首先使用gen2SelectForTag（）選擇射頻場內(nèi)的標簽群，之后通過含有Q值參數(shù)的gen2QueryStandard（）命令對標簽群啟動一個盤存周期，之后不斷發(fā)送QueryRep（）命令和ACK（）命令對標簽槽計數(shù)器減值并進行識別，正確唯一識別的標簽序列號被記錄在存儲器中。為了識別全部標簽，QueryRep（）命令和ACK（）命令需要重復執(zhí)行N=2Q-1次，即把所有Q值產(chǎn)生的可能的時隙都要歷遍。在這個流程中，讀寫器需要根據(jù)每一輪搜索中標簽的回波情況自動調(diào)整Q值大小。

3.2RFID通信命令格式

主機與AS399x讀寫模塊的通信模式是主動式，即由主機向RFID讀寫器/模塊發(fā)出命令，讀寫器/模塊執(zhí)行完該命令后將相關(guān)的結(jié)果或數(shù)據(jù)返回到主機中。主機與RFID讀寫模塊之間的通信數(shù)據(jù)是以字節(jié)為單位來傳送的。每條命令由多個字節(jié)組成。主機向AS399x讀寫模塊發(fā)送的命令與讀寫器返回的數(shù)據(jù)格式是相同的：命令體包括：命令碼+命令字節(jié)長度+命令數(shù)據(jù)返回數(shù)據(jù)的命令碼是對發(fā)送數(shù)據(jù)命令碼的回答［4］。如表1，2所示。

以輪詢命令為例：

表1　查詢數(shù)據(jù)格式

表2　返回數(shù)據(jù)格式

例子：

發(fā)送：31 03 01

32 12 01 0E 34 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 23表示識別到

標簽，EPC：01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 23 3.3服務器接收照片子程序的設(shè)計

接收照片的服務器基于Windows操作系統(tǒng)，采用C#語言編寫。注意：接收圖片成功后，程序必須輸出“upload-ok”通知前端設(shè)備照片上傳成功。由于篇幅有限，下面給出圖片上傳代碼如下：

if（upfile.PostedFile.ContentLength＞0）

｛

string strSaveDir="./"；

string strName=upfile.PostedFile.FileName；

int intExt=strName.LastIndexOf（"."）；

智慧商圈系統(tǒng)在城市大中型商圈中的應用率較高，一方面可提升客戶對商圈的整體購物服務體驗，另一方面可提升商圈的管理水平和決策能力。該系統(tǒng)目前正在上海人民廣場地下廣場(迪美廣場、香港名店街)試用。通過全天候的客流量統(tǒng)計分析，了解商圈內(nèi)的客流動向、集中區(qū)域和逗留時間，形成按日期、按時間段的客流分析報告，為商圈的整體布局和客流引導、客戶轉(zhuǎn)化率及銷售量最大化提供參考。圖7為上海香港名店街各時間段各商鋪的客流量變化曲線,圖8為該商圈試用的APP界面。

string strExt=strName.Substring（intExt）；

if（strExt！=".jpg"&&strExt！=".gif"）

｛

labelUpResult.Text="wrong file type"；

labelFileName.Text=""；

labelFileExt.Text=""；

labelFileSize.Text=""；

｝

else

｛

intExt=strName.LastIndexOf（"/"）；

string strBaseName；

if（intExt！=0）

strBaseName=strName.Substring（intExt）；

else

strBaseName=strName；

upfile.PostedFile.SaveAs（Server.MapPath（strSaveDir+ strBaseName）；

圖6　圖像抓拍界面

4　結(jié)語

本裝置利用射頻識別技術(shù)、視頻技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)綜合對工地渣土車輛進行感知、記錄。對渣土車進場、清洗、作業(yè)、出場等過程實時監(jiān)控，提高了管理部門的監(jiān)管效率。采用模塊化設(shè)計，為后期升級預留接口。后期可結(jié)合GPS、GPRS技術(shù)，對渣土車輛道路運行進行監(jiān)控，以達到對渣土車輛綜合監(jiān)管的目的。

［1］劉奎，郝偉.三管齊下治理渣土車問題［J］.法制與社會，2011（06）.

［2］張學鋒.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的渣土車智能監(jiān)管系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.軟件產(chǎn)業(yè)與工程，2010（06）.

［3］秦玉，姚振強，危險品集裝箱狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計［J］.機械設(shè)計與研究，2008-12.

［4］EPC RFID Tags in Security Applications［M］.University of Washington，2010.

RFID；Sediment Vehicles；STM32

Control Monitor Unit of Sediment Vehicles Based on RFID

SHEN Wei
（Nantong University，Nantong 226019）

The management of sediment vehicles in the construction site is always a big problem in the urban construction，and the application of the Internet of things technology provides the technical support to the efficient management of sediment vehicles.Designs an embedded construction site monitoring device of sediment vehicles，STM32f103RBT6 based on ARM is used as a control CPU，and RFID is used to identify the vehicle information.Combined with the video monitoring technology，network communication techniques and database management technology，realizes centralized intelligent management in the management of sediment vehicles in the construction site.

1007-1423（2016）28-0062-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.28.017

沈偉（1988-），男，江蘇南通人，碩士研究生，研究方向為智能控制

2016-08-03

2016-09-30