基于物聯網的工程車輛運輸監控系統設計與實現

何順興 劉寧寧 郭海東

[摘 要]基于物聯網的工程車輛運輸監控系統以GPS、傳感器、RFID無線射頻識別、無線網絡傳輸等技術為支撐，以實時數據為基礎，實現工程車輛在途運輸環節的實時監控以及運輸信息的實時管理和維護，包括車輛裝料、車輛卸料、參數設定、信息查詢、行駛路線以及行駛時間等，能夠對工程車輛的統一調度及安全運行進行實時監控?；诖?，本文重點分析了基于物聯網的工程車輛運輸監控系統設計與實現。

[關鍵詞]RFID；GPS；統一調度；無線傳輸

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.08.079

[中圖分類號]TP391.44；TN929.5 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2019）08-0-03

0 引 言

傳統礦山開采、鐵（公）路修建及房地產開發等，都是由人工按經驗進行調度的，混凝土或沙土一旦裝上車，企業就無法對車輛進行監控，無法保證車輛在最佳時間內卸料，由于缺乏有效的控制機制，導致企業不能監管司機的違規行為，同時由于對車輛的運行情況缺乏實時監控，導致企業缺乏決策數據。本文針對該問題提出了有效的解決方案，在結合礦山開采、沙土運輸等施工企業需求的基礎上，提出集門禁系統、定位系統、傳輸系統、網絡系統、調度系統為一體的工程車運輸管理系統解決方案，包括檢測車輛出入情況，確定車輛的實時位置和運行路線，檢測車輛的運行情況和油箱情況，將信息傳輸到控制服務器，形成實時電子地圖和完成調度指令等。同時，在道路交通領域，安檢口的車輛檢測技術融入了嵌入式系統技術，對車輛的行駛速度、車牌牌號、車輛行駛狀況等進行檢測，能夠使道路交通管理更快捷、更智能化。

1 基于物聯網的工程車輛運輸監控系統概述

物聯網工程車輛運輸監控系統通過運用數據通訊的局域網，在結合工程車企業的日常生產管理需要及運輸管理需要的基礎上對工程車進行有效監控，能夠優化企業資源配置、提高企業的市場競爭力，全方位地滿足企業業務需求和對營運車的日常管理需求。正、反轉的檢測功能可以幫助企業準確掌握車輛使用狀況，是工程車企業管理的利器。企業將無線中繼器作為中樞傳導裝置能夠實現無人化的工程車填土等工業化工程，實現物與物之間的聯系。基于物聯網的工程車輛運輸監控系統的服務主體多為大型的機械化工程，目的是實現節約人工成本、提高工業化效率、服務質量等目標，從而使企業獲得更高的經濟效益。系統的成功實施，還可以擴展其他應用領域，如船只調度等。

2 技術理論

2.1 GPS技術

在全球衛星定位系統中，GPS定位系統在定位技術上最為成熟與完善，所以被廣泛應用在車輛定位上?，F有的GPS地理信息系統技術，能夠為工程車推薦有效的路線，使其在最短時間內完成運輸。有些地方交通網絡復雜多變，司機在不同時間和不同路段的路線選擇具有不穩定性和不確定性。因此，企業應結合路段車流量、距離和時間，綜合分析運輸路段的交通行為；對于給定的查詢點WTRM（Weighted Tree Recommendation Model），應在多個可能的行駛路線中為車輛推薦最有效的完整路線，為工程車司機推薦最佳路線，使其在最短路徑下完成任務，提高運輸效率，節約運輸成本。

2.2 RFID無線射頻技術

在互聯網的應用中，RFID無線射頻技術的應用范圍越來越廣泛，在識別技術領域發揮著重要的作用，能夠快速對多個目標進行掃描，安全性高。因此，RFID技術開始廣泛應用在停車場管理、物流運輸、車輛定位等多個領域。RFID系統中針對不同用戶需求而開發的應用軟件，能夠有效控制讀卡器讀取標簽數據信息，并且對采集到的數據進行統計、處理以及保存，從而實現用戶所需功能。工程車運輸信息管理系統在無線射頻技術的基礎上，當攜帶RFID卡的工程車通過工地進出口時，利用進出口的讀卡設備將電磁波與電子標簽進行數據通信，讀卡器在識別范圍內發出查詢信號，將自身所攜帶的數據傳遞給讀卡器設備，讀卡器進行解碼，最終將數據上傳至服務中心端，服務中心端保存相應的操作和數據信息，設備端自動完成小票打印操作。

2.3 圖片壓縮與視頻采集

目前，像高考、研究生入學考試等大型考試逐漸實現了網上巡視，減少了作弊率；道路違章抓拍等措施提高了交通管理部門的執法效率；逐漸普及的自動車牌識別系統有效提高了公共場所的智能化管理水平。本文嘗試在物聯網應用框架下，在低頻區完成掃描、重新組織、編碼等過程，完成JPEG圖像壓縮全程處理，形成了具有中、高端比特率，畫質良好，符合國際標準的JPEG圖像。在工地的運輸起點和運輸終點放置監控攝像頭實現抓拍和記錄信息功能，對圖像進行壓縮，存儲到云端，并通過Socket網絡編程傳輸碼流數據。服務器端在調度車輛時，通過系統界面顯示車輛的實時位置，并調用移動端接口將位置信息回傳到手機APP。其中，手機APP與服務器端連接采用4G或WIFI網絡進行連接，運用TCP/IP協議和Socket編程實現通信。

3 系統設計與實現

通過若干個無線網絡和無線中繼器組成方圓直線距離5 km的局域網，圖1是工程項目中的一個入口和出口的邏輯結構圖，但實際上工程具有若干個工程車輛入口和出口，每個入口與出口并非固定相對。工程運土車進入挖土操作區，挖掘機車的APP自動感應，并把進入感應區的若干部車輛信息顯示在APP界面，當挖掘機車對某部工程車（攜帶RFID卡）裝土操作完畢后，司機執行APP顯示的已裝土工程車輛進行“確認”按鈕操作。之后，已裝土車輛從出口區駛出，其間由出口區的設備先后完成讀卡、攝像（全天候）操作，并把操作信息上傳至服務中心端；接著已裝車輛由入口區進入回填區，系統自動完成讀卡、攝像、小票打印操作，全部處理信息，并自動上傳至服務中心端，由車輛司機下載撕取小票。至此，關于工程車輛的一趟業務處理結束。

服務中心端綜合管理系統功能的簡要介紹。①參數設定。入口與出口的計價設置，設備參數設置等。②工程車輛信息管理。車輛注冊、信息修改等維護。③工程監控。工程現場狀況在線巡監、工程車輛土方運載狀況圖查看等。④車輛運輸費用統計與輸出及系統數據維護。⑤車輛運費結算與打印，包括年報表、月報表、日報表等。

模擬工地一條路線上的設備部署，由于模擬的距離較短，暫時未使用中繼器功能。當設備正常工作時，模擬車輛經過入口時讀卡器會接收到磁卡信息，此時讀卡器會有相應的響應，模擬車輛經過入口時設備的感應狀態。

4 結 語

基于物聯網的工程運輸監控系統在運用數據通訊局域網的基礎上，結合工程車企業的需求，以RFID無線射頻技術實現讀卡、GPS實時定位、中繼器擴大局域網覆蓋范圍等技術支撐，實現了集門禁系統、調度系統、傳輸系統、定位系統、網絡系統為一體的物聯網工程車輛運輸監控系統，在大型沙土、混凝土運輸企業的作業過程中，在優化企業資源配置、提高運輸效率、節約成本、減少企業管理漏洞以及提高安全性方面發揮著重要的作用。

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