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基于RFID的混合料运输信息系统设计
唐建亚 徐慧
（中路信息科技，，210000）
摘要：沥青路面施工过程中，混合料运输是施工前、后场的联系衔接。本文设计了一种基于RFID技术的混合料运输信息系统，结合RFID通信采集、3G传输及计算机软件技术，对混合料运输车辆牌照、运输开始与结束时间、摊铺桩号实现监控，实现了混合料运输开始时间、摊铺时间、摊铺桩号的采集，为沥青路面质量溯源提供了依据，实现了混合料运输过程的量化统计。
关键词：RFID；混合料运输；信息系统；质量溯源 基金：省交通科技项目（2014-4-1-8）
近年来，沥青路面智能管控技术逐渐得到推广应用，其中混合料生产监控系统推广应用相对早，其实现了混合料生产过程质量的实时在线监控[1]。但从质量溯源角度的出发，道路工作者还需要了解拌合监控的混合料，具体铺筑的工程桩号，或是可根据工程桩号能溯源至混合料的拌合质量。
本信息系统以混合料运输过程为研究对象，认为一般公路工程施工相对封闭，运输车辆相对固定、运输路线相对固定，重点研究应是何时生产的混合料，何时到达摊铺现场，且摊铺至具体哪一个工程桩号。设计了基于RFID射频识别技术的混合料运输信息系统，实现了混合料运输过程的监管，且可结合混合料生产监管系统，溯源至该车混合料生产信息数据，使工程质量的管控更为精细，实现不同施工环节的数据共享[2]。
一 RFID概述
（一） RFID技术简介
RFID（Radio Frequency Identification），即无线射频识别技术。它是以无线电波为载体，无需人为接触或者瞄准，可以在各种恶劣环境下工作的一种自动识别技术[4]。它通过电磁场进行数据和信息的读取，具有很大的优势，如体积小、容量大、识别速度快、安全性强、自动化程度高、可同时识别多个目标、使用寿命长等。随着集成电路的发展，RFID技术成本不断的降低，目前被广泛应用于各个行业，如货物销售、图书馆管理、材料流通、自动收费或识别车辆身份系统及企业生产等。 （二）RFID工作原理
RFID基本组成部分有3个，分别为电子标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线。其工作原理如图1所示。
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天阅读器线电子标签（内置芯片、天线）
图1 RFID工作原理
当阅读器发出某一射频信号，电子标签进入该区域时产生电流从而获得能量，以载波信号的形式将标识电子标签唯一的产品信息发送给阅读器，阅读器读取信息并发送到服务器端进行数据分析和处理。
二 基于RFID的混合料运输信息系统设计
（一） RFID设备定型选择
本系统所采用电子标签为ISO18000-6C协议，工作频率为超高频率915MHz，识别距离为3-5米，以保证运输车辆与摊铺机进行对接卸料时，记录准确的摊铺时间与桩号。电子标签采用ABS塑料外壳、环氧树脂胶进行封装，以适应高温、淋雨等复杂使用环境。电子标签采用无源标签，即不需要电源，使安装更为方便，且可能减少使用期间的维护工作量。电子标签分别安装于混合料运输车辆的驾驶室侧厢、尾厢位置，便于在施工前、后场阅读器接收信息。
本系统所采用的阅读器同样采用ISO18000-6C空中接口协议，工作频率为超高频的800-1000MHz，分别安装于拌合后场出料口或磅房位置，施工前场摊铺机械上。阅读器连接3G或4G无线通信模块，与中心服务器通信。
另外，为获取混合料摊铺工作桩号，本系统在前场摊铺机械上安装RTK-GPS定位设备，测量摊铺机的平面坐标信息数据，并根据工程独立坐标与WGS84坐标体系的转换关系，获得摊铺机械的厘米级工程桩号。
（二） 信息数据传输流程
沥青混合料运输系统采用自动识别RFID技术，以3G或4G通讯网络为载体，有效地监控车辆运输时间及其运输周期，准确定位每车混合料的摊铺桩号，从而实现路面施工质量的溯源。现场数据采集与通信传输流程见图2所示。
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传回标签ID摊铺现场RFID阅读器+定位设备系统数据库将阅读器ID、标签ID、摊铺机位置对应发送到相应数据库施工后场RFID阅读器RFID电子标签传回标签ID将阅读器ID、标签ID，发送到相应数据库 图2 信息数据传输流程
RFID与系统服务器的传输方式主要通过Web服务来进行相互联通，主要如下几个步骤：1）提供Web服务的系统首先根据需求制定服务程序，以及服务的对外访问地址和接口；2）应用系统组织好需要上传的信息，通过Web服务公布的地址以及交互API接口函数的规定，把数据发送给接收方；3）接收方收到数据后进行相关处理，同时会返回给应用系统是否传输成功和处理后需返回的数据。 （三） 软件数据库设计
本系统主要采用游览器/服务器（B/S）结构设计。由于系统中涉及到车辆信息的管理、车辆进出场时间的管理等，选择MySql作为该系统的数据库。系统界面使用MVC模式、Java编程语言等进行设计。其中涉及混合料运输的数据表包括：车辆信息表（vehicleInfo）、RFID阅读器表（readerInfo）、GPS定位表（gpsInfo）。
车辆信息表（vehicleInfo）是记录车辆的车牌号和标签号。车辆编号与车辆标签编号是唯一对应关系，这样阅读器读取标签编号时，系统才能准确无误地判断是哪个车牌号的车辆，设计如表1所示。
表1 车辆信息表（vehicleInfo）
字段名称
id name tagId
字段类型 int varchar(32)
int
字段描述 车辆的编号 车辆的车牌号 车辆的标签编号
RFID阅读器表是记录阅读器位置、读取标签编号以及阅读器检测到标签时的时间。RFID阅读器和电子标签是一对多关系，一个阅读器可以读取多个电子标签，与车辆信息表通过tagId字段关联，其字段设计如表2所示。
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表2 RFID阅读器表（readerInfo）
字段名称 readId readPlace tagId time
字段类型 int varchar(50)
int datetime
字段描述 阅读器的编号 阅读器安装的位置 标签的编号 检测到标签的系统时间
三 工程应用效果
本运输信息系统，可应用于水稳混合料、沥青混合料运的运输监管，在江广改扩建、昌宁高速等工程项目上进行了应用。
采用ABS塑料外壳、环氧树脂胶封装后的电子标签，分别安装于驾驶室侧厢及尾厢位置。当混合料运输车在拌合后场完成装料，开始运输时，安装电子标签的车辆进入RFID阅读器读取围，阅读器将读取到的标签ID通过无线通信模块传输至系统数据库中。
图3 运输车电子标签安装位置
图4 拌合后场RFID阅读器安装位置
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当运输车辆向摊铺机卸料时，安装于运输车尾厢上的电子标签，与摊铺机上的阅读器距离在3-5米识别围，安装于摊铺机上的控制主机将RFID电子标签ID、摊铺机定位坐标等信息传输至系统数据库中。
图5 摊铺前场RFID阅读器安装位置
图6 安装于摊铺机上定位设备
信息系统通过标签tagId匹配，计算获得车辆牌照、运输开始时间、摊铺开始时间、摊铺结束时间、摊铺开始桩号、摊铺结束桩号，由此实现了混合料运输全过程的监管，成为质量溯源的依据。
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基于RFID的沥青混合料运输信息系统的设计
