基于RFID的瀝青混合料運輸信息系統(tǒng)的設(shè)計

1、基于RFID的混合料運輸信息系統(tǒng)設(shè)計唐建亞 徐慧(江蘇中路信息科技有限公司,南京，210000）摘要：瀝青路面施工過程中，混合料運輸是施工前、后場的聯(lián)系銜接。本文設(shè)計了一種基于RFID技術(shù)的混合料運輸信息系統(tǒng)，結(jié)合RFID通信采集、3G傳輸及計算機軟件技術(shù)，對混合料運輸車輛牌照、運輸開始與結(jié)束時間、攤鋪樁號實現(xiàn)監(jiān)控，實現(xiàn)了混合料運輸開始時間、攤鋪時間、攤鋪樁號的采集，為瀝青路面質(zhì)量溯源提供了依據(jù),實現(xiàn)了混合料運輸過程的量化統(tǒng)計.關(guān)鍵詞：RFID；混合料運輸;信息系統(tǒng)；質(zhì)量溯源基金：吉林省交通科技項目（2014418)近年來，瀝青路面智能管控技術(shù)逐漸得到推廣應(yīng)用,其中混合料生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)推廣應(yīng)用相

2、對早，其實現(xiàn)了混合料生產(chǎn)過程質(zhì)量的實時在線監(jiān)控參考文獻李鞭煥，蘇子興等，熱拌瀝青混合料實時監(jiān)控系統(tǒng)在云南昭會高速的應(yīng)用J.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）,2015(7),92-94.2魏宏云,謝文斌,周衛(wèi)峰,李源淵.基于物聯(lián)網(wǎng)的道路路面施工質(zhì)量實時監(jiān)控系統(tǒng)研究J.公路交通技術(shù),2015,01:6-10.。但從質(zhì)量溯源角度的出發(fā),道路工作者還需要了解拌合監(jiān)控的混合料,具體鋪筑的工程樁號，或是可根據(jù)工程樁號能溯源至混合料的拌合質(zhì)量。本信息系統(tǒng)以混合料運輸過程為研究對象,認為一般公路工程施工相對封閉,運輸車輛相對固定、運輸路線相對固定,重點研究應(yīng)是何時生產(chǎn)的混合料，何時到達攤鋪現(xiàn)場,且攤鋪至具體哪一個工

3、程樁號。設(shè)計了基于RFID射頻識別技術(shù)的混合料運輸信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了混合料運輸過程的監(jiān)管,且可結(jié)合混合料生產(chǎn)監(jiān)管系統(tǒng)，溯源至該車混合料生產(chǎn)信息數(shù)據(jù),使工程質(zhì)量的管控更為精細，實現(xiàn)不同施工環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)共享3強茂山,楊亮,鄧煥彬.高速公路建設(shè)項目集成化管理評價體系J.清華大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2010,50(9):1369-1373.4王猛.基于RFID的車間制造信息管理系統(tǒng)研究與開發(fā)D.南京航空航天大學(xué),2012.5黃玉蘭.物聯(lián)網(wǎng)射頻識別(RFID)核心技術(shù)詳解M.人民郵電出版社,2010.6李文清,李思李,何璐,王同,孫濤. 基于RFID的水泥混凝土路面質(zhì)量安全溯源系統(tǒng)研究J. 公路交通科技(應(yīng)用

4、技術(shù)版),2014,08:114-117.7唐建亞，張志祥等，一種瀝青混合料運輸時間周期采集測試方法P.中國專利：ZL201610360549.8,2016-08-03.一RFID概述（一)RFID技術(shù)簡介RFID（Radio Frequency Identification），即無線射頻識別技術(shù).它是以無線電波為載體,無需人為接觸或者瞄準,可以在各種惡劣環(huán)境下工作的一種自動識別技術(shù)4.它通過電磁場進行數(shù)據(jù)和信息的讀取，具有很大的優(yōu)勢，如體積小、容量大、識別速度快、安全性強、自動化程度高、可同時識別多個目標、使用壽命長等.隨著集成電路的發(fā)展，RFID技術(shù)成本不斷的降低，目前被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)

5、，如貨物銷售、圖書館管理、材料流通、自動收費或識別車輛身份系統(tǒng)及企業(yè)生產(chǎn)等.（二）RFID工作原理RFID基本組成部分有3個,分別為電子標簽（Tag)、閱讀器（Reader)和天線。其工作原理如圖1所示。圖1 RFID工作原理當(dāng)閱讀器發(fā)出某一射頻信號，電子標簽進入該區(qū)域時產(chǎn)生電流從而獲得能量,以載波信號的形式將標識電子標簽唯一的產(chǎn)品信息發(fā)送給閱讀器，閱讀器讀取信息并發(fā)送到服務(wù)器端進行數(shù)據(jù)分析和處理。二 基于RFID的混合料運輸信息系統(tǒng)設(shè)計(一） RFID設(shè)備定型選擇本系統(tǒng)所采用電子標簽為ISO180006C協(xié)議，工作頻率為超高頻率915MHz，識別距離為35米，以保證運輸車輛與攤鋪機進行對接卸

6、料時，記錄準確的攤鋪時間與樁號。電子標簽采用ABS塑料外殼、環(huán)氧樹脂膠進行封裝,以適應(yīng)高溫、淋雨等復(fù)雜使用環(huán)境。電子標簽采用無源標簽,即不需要電源,使安裝更為方便，且可能減少使用期間的維護工作量.電子標簽分別安裝于混合料運輸車輛的駕駛室側(cè)廂、尾廂位置,便于在施工前、后場閱讀器接收信息。本系統(tǒng)所采用的閱讀器同樣采用ISO18000-6C空中接口協(xié)議，工作頻率為超高頻的800-1000MHz,分別安裝于拌合后場出料口或磅房位置，施工前場攤鋪機械上。閱讀器連接3G或4G無線通信模塊，與中心服務(wù)器通信。另外，為獲取混合料攤鋪工作樁號，本系統(tǒng)在前場攤鋪機械上安裝RTKGPS定位設(shè)備,測量攤鋪機的平面坐標

7、信息數(shù)據(jù),并根據(jù)工程獨立坐標與WGS84坐標體系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，獲得攤鋪機械的厘米級工程樁號.（二）信息數(shù)據(jù)傳輸流程瀝青混合料運輸系統(tǒng)采用自動識別RFID技術(shù),以3G或4G通訊網(wǎng)絡(luò)為載體,有效地監(jiān)控車輛運輸時間及其運輸周期,準確定位每車混合料的攤鋪樁號,從而實現(xiàn)路面施工質(zhì)量的溯源?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與通信傳輸流程見圖2所示。圖2 信息數(shù)據(jù)傳輸流程RFID與系統(tǒng)服務(wù)器的傳輸方式主要通過Web服務(wù)來進行相互聯(lián)通，主要如下幾個步驟：1）提供Web服務(wù)的系統(tǒng)首先根據(jù)需求制定服務(wù)程序，以及服務(wù)的對外訪問地址和接口；2）應(yīng)用系統(tǒng)組織好需要上傳的信息，通過Web服務(wù)公布的地址以及交互API接口函數(shù)的規(guī)定,把數(shù)據(jù)發(fā)送給

8、接收方；3)接收方收到數(shù)據(jù)后進行相關(guān)處理,同時會返回給應(yīng)用系統(tǒng)是否傳輸成功和處理后需返回的數(shù)據(jù)。(三)軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計本系統(tǒng)主要采用游覽器/服務(wù)器(B/S）結(jié)構(gòu)設(shè)計。由于系統(tǒng)中涉及到車輛信息的管理、車輛進出場時間的管理等，選擇MySql作為該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)界面使用MVC模式、Java編程語言等進行設(shè)計。其中涉及混合料運輸?shù)臄?shù)據(jù)表包括：車輛信息表(vehicleInfo)、RFID閱讀器表（readerInfo）、GPS定位表（gpsInfo）.車輛信息表(vehicleInfo)是記錄車輛的車牌號和標簽號。車輛編號與車輛標簽編號是唯一對應(yīng)關(guān)系，這樣閱讀器讀取標簽編號時,系統(tǒng)才能準確無誤地判斷

9、是哪個車牌號的車輛，設(shè)計如表1所示。表1 車輛信息表(vehicleInfo）字段名稱字段類型字段描述idnametagIdintvarchar（32)int車輛的編號車輛的車牌號車輛的標簽編號RFID閱讀器表是記錄閱讀器位置、讀取標簽編號以及閱讀器檢測到標簽時的時間。RFID閱讀器和電子標簽是一對多關(guān)系，一個閱讀器可以讀取多個電子標簽，與車輛信息表通過tagId字段關(guān)聯(lián)，其字段設(shè)計如表2所示。表2RFID閱讀器表（readerInfo）字段名稱字段類型字段描述readIdreadPlacetagIdtimeintvarchar（50）intdatetime閱讀器的編號閱讀器安裝的位置標簽的編

10、號檢測到標簽的系統(tǒng)時間三工程應(yīng)用效果本運輸信息系統(tǒng)，可應(yīng)用于水穩(wěn)混合料、瀝青混合料運的運輸監(jiān)管,在江蘇江廣改擴建、江西昌寧高速等工程項目上進行了應(yīng)用。采用ABS塑料外殼、環(huán)氧樹脂膠封裝后的電子標簽，分別安裝于駕駛室側(cè)廂及尾廂位置。當(dāng)混合料運輸車在拌合后場完成裝料，開始運輸時，安裝電子標簽的車輛進入RFID閱讀器讀取范圍，閱讀器將讀取到的標簽ID通過無線通信模塊傳輸至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。圖3 運輸車電子標簽安裝位置圖4 拌合后場RFID閱讀器安裝位置當(dāng)運輸車輛向攤鋪機內(nèi)卸料時，安裝于運輸車尾廂上的電子標簽,與攤鋪機上的閱讀器距離在35米識別范圍內(nèi)，安裝于攤鋪機上的控制主機將RFID電子標簽ID、攤鋪機

11、定位坐標等信息傳輸至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。圖5 攤鋪前場RFID閱讀器安裝位置圖6 安裝于攤鋪機上定位設(shè)備信息系統(tǒng)通過標簽tagId匹配，計算獲得車輛牌照、運輸開始時間、攤鋪開始時間、攤鋪結(jié)束時間、攤鋪開始樁號、攤鋪結(jié)束樁號,由此實現(xiàn)了混合料運輸全過程的監(jiān)管,成為質(zhì)量溯源的依據(jù)。圖7 通過信息系統(tǒng)可查詢車輛運輸全過程信息通過運用本信息系統(tǒng)可實現(xiàn)混合料運輸全過程的監(jiān)管，通過工程樁號查詢至混合料運輸?shù)拈_始時間，并結(jié)合混合料拌合生產(chǎn)監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)任一工程樁號混合料拌合參數(shù)質(zhì)量的溯源。同時還可進行混合料運輸時間周期的控制,若水穩(wěn)混合料或瀝青混合料超過施工組織方案中要求的運輸時間周期，可實時向工程管理人員進行預(yù)警信息的推送，防止超過水泥初凝時間的水穩(wěn)混合料，或溫度過低的瀝青混合料鋪筑于路面，從而可保證路面施工質(zhì)量.四結(jié)論本運輸信息系統(tǒng)基于RFID技術(shù)，對混合料運輸過程進行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)管。實現(xiàn)后場拌合、運輸、前場攤鋪施工各環(huán)節(jié)間的數(shù)據(jù)共享，使瀝青路面施工前、后場銜接聯(lián)系更為緊密，其對于提高瀝青路面施工質(zhì)量、提高工程管理