基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的橋梁承重實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

魏星++馬正娟++冉陳思

摘 要

橋梁塌方一直高居各種橋梁事故的首位，成為威脅交通安全的最大隱患。隨著計(jì)算機(jī)檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，與橋梁塌方風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)檢測(cè)工作相關(guān)的設(shè)備被研發(fā)出來(lái)，射頻技術(shù)與壓電電纜的綜合應(yīng)用為解決交通管理問(wèn)題提供了非常好的前景，無(wú)限射頻識(shí)別是二十世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)非接觸的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它利用射頻信號(hào)通過(guò)空間藕合實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸的信息，并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的。但是，其開(kāi)發(fā)成本過(guò)高不利于大面積推廣。融合傳感器技術(shù)，結(jié)合單片機(jī)控制，可將重量信號(hào)、速度信號(hào)通過(guò)車上自帶的RFID標(biāo)簽實(shí)時(shí)反饋到單片機(jī)上，用LCD液晶顯示屏顯示出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁承重的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，真正意義上有效的減少橋梁事故的發(fā)生，延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，降低交通安全隱患。通過(guò)RFID閱讀器掃描車輛標(biāo)簽的最大不超載重量信息反饋給單片機(jī)進(jìn)行累加，從而達(dá)到橋梁承重實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的。

【關(guān)鍵詞】RFID 橋梁承重監(jiān)測(cè) 智能監(jiān)測(cè) 單片機(jī)

我國(guó)是一個(gè)橋梁事故多發(fā)的國(guó)家，主要是由于相關(guān)人員安全意識(shí)淡薄，監(jiān)管缺失造成的。橋梁事故在造成巨大財(cái)產(chǎn)損失的同時(shí)，給相關(guān)人員的生命帶來(lái)了巨大的威脅。近年來(lái)，我國(guó)智能交通已經(jīng)被吵的火熱，但是我國(guó)的智能交通技術(shù)仍處于探索發(fā)展階段，但可以肯定的是建立智能交通系統(tǒng)可以極大地提高交通運(yùn)輸效率，有效的保障暢通和安全，增強(qiáng)行車的舒適性，改善環(huán)境的質(zhì)量，提高能源的利用率。

目前城市智能交通中對(duì)車輛信息的采集方式已經(jīng)不僅僅局限于視頻采集和地感線圈的采集方式，RFID無(wú)線射頻技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于道路車輛信息采集系統(tǒng)中，它可以針對(duì)每輛車提供一張記錄該車輛全部身份信息的電子標(biāo)簽，因此相對(duì)于視頻采集方式，它可以實(shí)現(xiàn)低能耗采集車輛的信息，并且采集方式靈活，信息更加全面。

本項(xiàng)目將結(jié)合單片機(jī)和RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)橋梁承重實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)橋梁承重實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，即通過(guò)橋梁兩頭的RFID閱讀器實(shí)時(shí)閱讀每輛車附帶的RFID標(biāo)簽識(shí)別出每輛車的最大不超載重量并反饋給單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)上橋的車輛重量進(jìn)行累加，對(duì)下橋的車輛重量進(jìn)行累減從而實(shí)現(xiàn)對(duì)橋梁承重進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)監(jiān)測(cè)到承重達(dá)到橋梁承重上限時(shí)，用單片機(jī)控制兩個(gè)橋頭的自動(dòng)閘門(mén)關(guān)閉上橋通道以阻止增加橋梁承重，直到橋梁承重低于承重上限時(shí)控制自動(dòng)閘門(mén)對(duì)等待上橋的車輛予以放行。橋梁事故是威脅交通安全的最大隱患之一，其存在著隨機(jī)性和不可預(yù)測(cè)性。

隨著計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，橋梁承重監(jiān)測(cè)和橋梁塌方風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)設(shè)備被研發(fā)出來(lái)，但其高額的開(kāi)發(fā)費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用導(dǎo)致其不能大面積推廣。而我們?cè)O(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的橋梁承重實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)將很好的解決這一問(wèn)題。

項(xiàng)目完成以及取得的成果情況如下：

（1）該作品基本實(shí)現(xiàn)了所有功能，達(dá)到了預(yù)期實(shí)驗(yàn)的效果，并產(chǎn)生了較大的社會(huì)效益，從多方面體現(xiàn)了無(wú)線射頻RFID技術(shù)這一新興行技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

（2）該作品能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)橋梁上的承重情況，并將這一信息實(shí)時(shí)通過(guò)液晶顯示出來(lái)。這一功能極大地優(yōu)化了工作人員的工作量，使橋梁承重?cái)?shù)據(jù)更加直觀簡(jiǎn)明，同時(shí)增強(qiáng)了安全性。

（3）該作品能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)橋梁的每一輛車的數(shù)據(jù)信息通過(guò)標(biāo)簽讀取出來(lái)，比如說(shuō)車輛的承載情況、車輛的實(shí)時(shí)速度、車輛最大不超重重量等，并且能夠?qū)⑦@些信息通過(guò)液晶顯示屏實(shí)時(shí)顯示出來(lái)。

（4）成功實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)對(duì)車輛重量的實(shí)時(shí)累加和累減。其中涉及到算法的問(wèn)題，算法比較單一，只是涉及到一個(gè)簡(jiǎn)單的累加和累減，但是不是百分百的精確，畢竟考慮到現(xiàn)實(shí)情況中車流量很大，每輛車的最大承載信息各不相同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不是很穩(wěn)定，但是如果只是單純的模擬的話，是完全沒(méi)有問(wèn)題的。

（5）在模擬橋梁道路中，用單片機(jī)成功控制自動(dòng)閘門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。當(dāng)監(jiān)測(cè)到承重達(dá)到橋梁承重上限時(shí)，用單片機(jī)控制兩個(gè)橋頭的自動(dòng)閘門(mén)關(guān)閉上橋通道以阻止增加橋梁承重，直到橋梁承重低于承重上限時(shí)控制自動(dòng)閘門(mén)對(duì)等待上橋的車輛予以放行。

（6）通過(guò)完成這個(gè)項(xiàng)目，我發(fā)現(xiàn)RFID技術(shù)可以運(yùn)用到很多現(xiàn)實(shí)生活中。RFID識(shí)別工作無(wú)需人工干預(yù)，具有高速移動(dòng)物體識(shí)別、多目標(biāo)識(shí)別和非接觸識(shí)別等特點(diǎn)，并且可以工作在外界環(huán)境惡劣的情況下，不怕油漬、灰塵污染等，完全可以替代條形碼。如果將RFID運(yùn)用到我國(guó)物流領(lǐng)域中，我相信會(huì)有很好的前景。

（7）RFID在物流中的應(yīng)用最終將取代傳統(tǒng)條形碼的地位，這將毫無(wú)疑義.在需要對(duì)物品進(jìn)行跟蹤或分類管理的任何場(chǎng)合，RFID都有其用武之地。供應(yīng)鏈與物流管理將會(huì)是RFID技術(shù)最大的展現(xiàn)舞臺(tái)。如貨物的清點(diǎn)、盤(pán)庫(kù)和數(shù)據(jù)錄入等，如今在各輔助工具的幫助下，盡管有所呈現(xiàn)，但效率低下、差錯(cuò)率仍居高不下，這歸根結(jié)底在于信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性問(wèn)題無(wú)法得到有效的解決，而這恰恰是RFTD技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)之一，如果每件商品都貼上了RFID標(biāo)簽，無(wú)需打開(kāi)產(chǎn)品的外包裝，系統(tǒng)就可以對(duì)其成箱成包地進(jìn)行識(shí)別，從而準(zhǔn)確地隨時(shí)獲得產(chǎn)品的相關(guān)信息。這是本次試驗(yàn)通過(guò)對(duì)RFID的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)所拓寬的最新發(fā)現(xiàn)。

本項(xiàng)目運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)對(duì)車輛的RFID標(biāo)簽進(jìn)行掃描，RFID技術(shù)利用無(wú)線射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別的目的。該技術(shù)具有防水、耐高溫、使用壽命長(zhǎng)、讀取距離遠(yuǎn)、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量大、存儲(chǔ)信息可以隨意修改、可以識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)中的物體，課識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，可以在惡劣環(huán)境下工作等優(yōu)點(diǎn)。

讀取出車輛的最大不超重重量并反饋到單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)上橋車輛的車重進(jìn)行累加，對(duì)下橋的車輛的車重進(jìn)行累減，從而達(dá)到對(duì)橋梁承重的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。可以有效的延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，降低交通安全隱患，減少橋梁事故的發(fā)生。其開(kāi)發(fā)成本低，使用性強(qiáng)等特點(diǎn)有利于大面積推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]張毅剛等.單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2015.

[2]董麗華.RFID技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

作者簡(jiǎn)介

魏星（1995-），男，山東省臨沂市人。現(xiàn)為重慶科技學(xué)院學(xué)生。研修專業(yè)為測(cè)控技術(shù)與儀器。

作者單位

重慶科技學(xué)院 重慶市 401331