基于RFID和GPS的車載信息采集的煤炭銷售系統(tǒng)

張阿芳

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的廣泛應(yīng)用，針對(duì)煤場(chǎng)中運(yùn)輸車輛的有效監(jiān)管，提出基于射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequen-cy Identification，RFID）和全球定位系統(tǒng)（GlobaI Positioning System，GPS）的車載信息采集的煤炭銷售系統(tǒng)。利用GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)單一RFID定位技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的車輛軌跡的實(shí)時(shí)監(jiān)控;結(jié)合RFID技術(shù)彌補(bǔ)GPS定位精度差的不足，并且基于RFID技術(shù)改造PKE（Passive Keyless Entry）系統(tǒng)的裝載機(jī)，實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)業(yè)務(wù)智能、一體化操作，在很大程度上節(jié)約人力成本、提高工作效率、減少經(jīng)濟(jì)損失，使得煤炭企業(yè)獲得更大的效益。

關(guān)鍵詞：RFID;GPS;PKE;煤炭銷售系統(tǒng);車載終端

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）30-0087-02

煤炭作為我國(guó)的主導(dǎo)能源，信息化模式是推動(dòng)煤炭企業(yè)運(yùn)營(yíng)與管理創(chuàng)新發(fā)展的有效手段之一。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，RFID作為物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)之一，已經(jīng)得到了世界各國(guó)的高度重視并得到廣泛開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，目前RFID技術(shù)在煤炭企業(yè)的應(yīng)用：Qiao Bingqin等人提出使用RFID標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)對(duì)煤炭質(zhì)量的共享監(jiān)測(cè)以及煤炭運(yùn)輸中信息的跟蹤;張起榮等人實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的煤炭企業(yè)自動(dòng)卸車系統(tǒng)，提高卸車流程的效率，降低卸車成本。以上RFID技術(shù)在煤炭行業(yè)的應(yīng)用研究，雖然對(duì)煤炭企業(yè)的生產(chǎn)管理起到一定的積極意義，但仍存在一些缺陷與不足，比如車輛運(yùn)行軌跡跟蹤和監(jiān)控，甚至需要專門工作人員操控的傳統(tǒng)裝載機(jī)設(shè)備，使得煤場(chǎng)監(jiān)控力度不足，需要增加額外的人力成本等。

本文針對(duì)現(xiàn)有煤炭銷售系統(tǒng)中的信息采集方式和跟蹤管理方面存在的不足。提出基于RFID和GPS技術(shù)的煤炭銷售系統(tǒng)。雖然GPS和RFID是成熟的技術(shù)，但GPS和RFID的集成也在不同的應(yīng)用領(lǐng)域中進(jìn)行了探索。如集成速度和位置監(jiān)控系統(tǒng)的智能輕軌;同時(shí)配備GPS和RFID技術(shù)用于幫助視障人士自動(dòng)導(dǎo)航的機(jī)器人;用于公共交通工具的開(kāi)門和跟蹤的集成方法等。本文提出在煤場(chǎng)中的綜合應(yīng)用，有效促進(jìn)煤炭企業(yè)運(yùn)營(yíng)與管理的創(chuàng)新提升，實(shí)現(xiàn)煤炭企業(yè)能源經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程的有效調(diào)控，促進(jìn)其企業(yè)價(jià)值長(zhǎng)期穩(wěn)定增長(zhǎng)，具有十分積極的作用和意義。

1系統(tǒng)總體描述

1.1系統(tǒng)需求分析

結(jié)合國(guó)內(nèi)煤炭企業(yè)運(yùn)營(yíng)與管理發(fā)展的現(xiàn)狀，主要存在如下幾個(gè)突出的問(wèn)題：煤炭的銷售、稱重、裝車等環(huán)節(jié)的所有數(shù)據(jù)信息的采集基本上是“人工十條碼”的方式，數(shù)據(jù)信息的傳輸不及時(shí)，人工核查方式效率低、成本高，甚至存在裝車不稱重等作弊行為的發(fā)生。其次，基于RFID的車輛管理只能提供離散的信息，不能實(shí)時(shí)查看車輛運(yùn)行軌跡，無(wú)法為企業(yè)管理提供有效的支撐證據(jù)和依據(jù)。

1.2系統(tǒng)組成及工作原理

針對(duì)現(xiàn)有煤炭銷售系統(tǒng)的缺點(diǎn)，綜合RFID和GPS技術(shù)優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)了新的煤炭銷售系統(tǒng)，本系統(tǒng)由射頻卡、讀寫器、車載導(dǎo)航及監(jiān)控中心組成。其工作原理是運(yùn)輸車輛在進(jìn)入煤場(chǎng)之前，需要被發(fā)行與之信息相對(duì)應(yīng)的RFID標(biāo)簽卡作為煤場(chǎng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)操作的唯一身份標(biāo)識(shí)，如運(yùn)煤車的車型、車牌號(hào)、運(yùn)煤重量、司機(jī)姓名、稱重等有關(guān)信息，由煤場(chǎng)內(nèi)設(shè)置的讀寫器進(jìn)行信息讀取。同時(shí)運(yùn)輸車輛的車載導(dǎo)航接收GPS數(shù)據(jù)按指定路徑行走，到達(dá)指定位置后，讀取RFID卡信息并進(jìn)行核對(duì)。核對(duì)無(wú)誤，裝載機(jī)自動(dòng)進(jìn)行裝載。否則，啟動(dòng)報(bào)警裝置，提醒工作人員對(duì)相關(guān)車輛進(jìn)行核查。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

煤炭銷售系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)車載端硬件部分是連接裝載車輛和監(jiān)控中心的橋梁，它是整個(gè)追蹤監(jiān)控系統(tǒng)的心臟。根據(jù)煤炭企業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)車載端的功能需求分析可知，監(jiān)控系統(tǒng)車載終端硬件部分可分為以下幾大模塊：MCU微處理器模塊、電源模塊、全球定位系統(tǒng)模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊、射頻識(shí)別模塊、JTAG仿真調(diào)試接口、液晶顯示模塊，如圖1所示。

GPS模塊提供車輛的實(shí)時(shí)地理位置信息，定時(shí)向服務(wù)器端發(fā)送自身的位置信息有利于管理人員對(duì)該作業(yè)流程有一個(gè)實(shí)時(shí)的把控。RFID技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別、記錄煤場(chǎng)運(yùn)輸車輛的相關(guān)信息以及煤場(chǎng)裝載設(shè)備的智能化操作。利用RFID技術(shù)在汽車領(lǐng)域的無(wú)鑰匙進(jìn)入（Passive Keyless Entry，PKE）系統(tǒng)改裝的智能裝載機(jī)，經(jīng)過(guò)身份的識(shí)別實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)裝置的操作，具體流程如圖2所示。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件由兩部分組成：車載系統(tǒng)軟件和煤炭銷售系統(tǒng)軟件。

車載軟件是用來(lái)規(guī)范運(yùn)輸車輛在煤場(chǎng)中的行駛，將車輛的具體位置、時(shí)間信息通過(guò)ziG無(wú)線通信設(shè)備傳至監(jiān)控中心，方便工作人員對(duì)運(yùn)輸車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。一旦發(fā)生越界將會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置，提醒司機(jī)進(jìn)行正規(guī)的業(yè)務(wù)操作。工作流程如圖3所示。

煤炭銷售系統(tǒng)軟件分為標(biāo)簽發(fā)行子系統(tǒng)、訂單管理子系統(tǒng)、地磅稱重子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程查詢子系統(tǒng)、計(jì)量結(jié)算子系統(tǒng)五個(gè)功能模塊。

3.1標(biāo)簽發(fā)行子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)RFID電子標(biāo)簽的發(fā)行和回收。在運(yùn)輸車輛進(jìn)人煤場(chǎng)之前，需要將系統(tǒng)內(nèi)對(duì)應(yīng)車輛的相關(guān)信息存儲(chǔ)到唯一編碼的RFID電子標(biāo)簽卡，以此來(lái)代替此車的身份，即標(biāo)簽發(fā)行。利用RFID電子標(biāo)簽的可重寫性特性，在iTS-完成之后，需要回收訂單內(nèi)每輛運(yùn)載車所攜帶的RFID電子標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)再次利用，減少成本的開(kāi)支。標(biāo)簽的發(fā)行主要方便后續(xù)運(yùn)輸車輛在煤場(chǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)的信息采集，減少工作人員的工作量，及時(shí)傳輸數(shù)據(jù)到后臺(tái)系統(tǒng)，進(jìn)行相應(yīng)的存儲(chǔ)、校驗(yàn)等。

3.2訂單管理子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要分為兩部分：訂單信息管理和車輛信息管理。訂單信息管理主要實(shí)現(xiàn)煤場(chǎng)與客戶之間訂單的錄入、刪除、修改、查詢等功能;車輛信息管理包括錄入詳細(xì)的車輛信息，如車牌號(hào)、車型、顏色、司機(jī)姓名、司機(jī)手機(jī)號(hào)等，與相應(yīng)訂單綁定，為RFID電子標(biāo)簽的唯一識(shí)別提供數(shù)據(jù)支撐。在不同權(quán)限的用戶操作下，實(shí)現(xiàn)不同權(quán)限的增加、刪除、修改、查詢的功能。

3.3地磅稱重子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要通過(guò)RFID電子標(biāo)簽讀取車輛的具體信息，同時(shí)往RFID電子標(biāo)簽寫入該車的稱重結(jié)果、進(jìn)出場(chǎng)時(shí)間等，并打印稱重單。在地磅的兩端分別設(shè)置紅外線監(jiān)控系統(tǒng)，保證車體在合理的稱重區(qū)域稱重，規(guī)范地磅稱重行為。若車的前輪超出稱體或后輪沒(méi)有進(jìn)入稱體，紅外線開(kāi)關(guān)斷路，計(jì)算機(jī)拒絕稱重。超過(guò)一輛車在稱重系統(tǒng)上，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)報(bào)警。稱重結(jié)果和打印稱重單是車輛上稱成功稱出重量后，自動(dòng)算出車輛載煤重量，顯示相應(yīng)訂單剩余煤炭重量，為本訂單的下次裝載提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

3.4遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸車輛在煤場(chǎng)的運(yùn)行軌跡的監(jiān)控，有效防止偷煤、換煤等作弊行為的發(fā)生，減少煤場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的損失。在各個(gè)不同的煤種入口裝有RFID閱讀器，快速、高效采集即將駛?cè)氲能囕v的相關(guān)信息，提取該車輛需要裝載的煤炭型號(hào)，與事先錄入本地的煤炭型號(hào)進(jìn)行匹配驗(yàn)證，準(zhǔn)確無(wú)誤后自動(dòng)放行，否則將會(huì)觸發(fā)警報(bào)，提醒工作人員對(duì)報(bào)警車輛進(jìn)行再次相關(guān)信息數(shù)據(jù)的盤查、審核。利用GPS定位技術(shù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌握每臺(tái)車輛的運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行軌跡。當(dāng)車輛在作業(yè)期間，如果越過(guò)指定區(qū)域，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警功能，并伴有聲音和窗口彈出窗口提示，對(duì)其進(jìn)行越界警告管理。

3.5計(jì)量結(jié)算子系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)訂單信息的結(jié)算、各種報(bào)表的打印，形成可視化式的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為高層決策者提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文提出的基于RFID和GPS的車載信息采集的煤炭銷售系統(tǒng)解決方案，充分利用RFID和GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，克服傳統(tǒng)“人工+條碼”的管理方式以及煤場(chǎng)單一RFID技術(shù)定位的離散性，通過(guò)改造無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)的裝載機(jī)實(shí)現(xiàn)真正意義上的透明、智能、一體化操作的煤炭裝載。雖然RFID技術(shù)在電子標(biāo)簽的單項(xiàng)技術(shù)上已經(jīng)趨于成熟，但在集成應(yīng)用中仍然面臨著成本、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)等方面的困難。隨著RFID技術(shù)的推廣，結(jié)合GPs技術(shù)在煤場(chǎng)中的應(yīng)用提高煤炭企業(yè)信息化水平、降低煤炭企業(yè)成本的目標(biāo)指日可待。