全自動(dòng)智能閘口RFID方案設(shè)計(jì)論文

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1技術(shù)原理

本節(jié)從硬件體系和軟件體系兩個(gè)方面闡述全自動(dòng)智能閘口的技術(shù)原理。

1.1系統(tǒng)硬件體系

智能閘口全自動(dòng)rfid方案中的硬件體系圍繞RFID體系中的無線技術(shù)、身份識(shí)別技術(shù)、嵌入式存儲(chǔ)技術(shù)、安全技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，硬件體系中還包括進(jìn)行流程控制必不可少的執(zhí)行硬件，如自動(dòng)落桿系統(tǒng)等。無線模塊采用UHF頻段的無線收發(fā)模塊，加上天線的定向特性的引入，可以實(shí)現(xiàn)確定目標(biāo)方向上10米～100米距離的雙向通信。并且通過通信方向性控制以及地感等車體檢測技術(shù)，可有效控制多通道并行通關(guān)存在的臨道干擾問題。這種技術(shù)方案明顯優(yōu)于其他方案，如LF、條碼、IC卡或紅外技術(shù)所能實(shí)現(xiàn)的無線通信效果。身份識(shí)別技術(shù)采用符合國際標(biāo)準(zhǔn)的ID編排體制，通過寄生在RFID卡上的標(biāo)準(zhǔn)ID存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)ID的安全讀寫和保存。嵌入式存儲(chǔ)技術(shù)采用通用電子Flash技術(shù)，容量從幾十K字節(jié)甚至上M字節(jié)，使RFID車載識(shí)別設(shè)備不僅僅是實(shí)現(xiàn)一個(gè)ID身份識(shí)別功能，而且為實(shí)現(xiàn)隨車的同步任務(wù)管理（任務(wù)派發(fā)、任務(wù)核對(duì)、任務(wù)核銷）提供硬件上的支持。安全技術(shù)則通過在車載識(shí)別設(shè)備中集成具有一定計(jì)算能力的嵌入式處理模塊，從而為實(shí)現(xiàn)安全通信所需的具有一定安全強(qiáng)度的加解密算法和協(xié)議提供可能。

1.2系統(tǒng)軟件體系

系統(tǒng)軟件體系是確保閘口出入流程安全高效的關(guān)鍵部分，主要由任務(wù)管理、身份識(shí)別、數(shù)據(jù)庫管理、嵌入式控制、安全通信和接口管理等一系列子系統(tǒng)組成。通過與后臺(tái)EDI數(shù)據(jù)庫的安全交互，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的身份識(shí)別和運(yùn)載任務(wù)的管理。同時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)閘口控制與貨運(yùn)公司以及堆場的管理信息系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)快速、統(tǒng)一、無紙化的全自動(dòng)通關(guān)流程。嵌入式控制軟件則是寄生在前端車載識(shí)別設(shè)備和前端執(zhí)行器的識(shí)別（OCR、電子雷達(dá)）及開關(guān)控制軟件。通過嵌入軟件完成閘口車輛識(shí)別、認(rèn)證和通行控制。安全通信包括前端嵌入式軟件與后臺(tái)之間，以及在不同信息平臺(tái)（港口、車場、貨代）之間的共享信息的安全同步通信。通過安全通信模塊，確保對(duì)任務(wù)派發(fā)和執(zhí)行的防更改、防抵賴的安全信息交換。接口管理軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與車載GPS、電子關(guān)鎖等各類設(shè)備之間的聯(lián)動(dòng)共享，從而實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有系統(tǒng)的無縫接軌。

2基于RFID的全自動(dòng)智能閘口系統(tǒng)

RFID有著其他技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢，將其應(yīng)用于全自動(dòng)智能閘口系統(tǒng)，可以打造一個(gè)高效的閘口系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了較高的自動(dòng)化，并且能夠?qū)φ麄€(gè)閘口的運(yùn)作進(jìn)行全程監(jiān)控。

2.1智能閘口系統(tǒng)模塊劃分

本RFID系統(tǒng)可分為5個(gè)部分，各個(gè)部分之間使用現(xiàn)有的以太網(wǎng)連接，來完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和上下傳。每部分的具體功能如下：

（1）RFID中心數(shù)據(jù)庫。整個(gè)RFID系統(tǒng)的核心，統(tǒng)籌管理RFID車載終端，記錄各個(gè)地點(diǎn)作業(yè)的時(shí)間信息和重量信息等，與EDI系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)，中心數(shù)據(jù)庫具備查詢、檢索、添加、刪除、統(tǒng)計(jì)等功能。方便各方對(duì)各類數(shù)據(jù)的要求。

（2）RFID車載識(shí)別終端安裝子系統(tǒng)。此子系統(tǒng)負(fù)責(zé)RFID車載終端的注冊、分發(fā)。在長期車上安裝RFID識(shí)別終端，在臨時(shí)車上安裝帶座子的終端并內(nèi)置鋰電池?；厥张R時(shí)租用的終端。對(duì)長期設(shè)備的年檢等配合。

（3）預(yù)約號(hào)、碼頭號(hào)等預(yù)錄入信息分發(fā)綁定子系統(tǒng)。能夠從EDI獲得預(yù)約號(hào)、碼頭號(hào)等預(yù)錄入信息，下發(fā)給對(duì)應(yīng)的車載終端，并將車輛ID和預(yù)錄入信息的綁定信息回傳到中心數(shù)據(jù)庫。

（4）閘口入口子系統(tǒng)。司機(jī)能通過車載終端上的按鍵和顯示屏操作，從碼頭系統(tǒng)獲得本次作業(yè)的行車指南，閘口上的地磅和OCR等系統(tǒng)聯(lián)合工作。而車道檢測裝置，可以準(zhǔn)確區(qū)分車道，將行車指南下發(fā)到對(duì)應(yīng)的車載終端內(nèi)。集卡車在收到行車指南后根據(jù)此信息進(jìn)入港口作業(yè)，并將時(shí)間、車牌等信息上傳到RFID中心數(shù)據(jù)庫。

（5）閘口出口子系統(tǒng)。集卡車在完成港口內(nèi)部作業(yè)后，到達(dá)閘口出口，此時(shí)閘口設(shè)備會(huì)檢測車輛，并通過后臺(tái)比對(duì)車輛是否允許出港，如果允許出港，則自動(dòng)刪除車載終端內(nèi)部的行車信息和預(yù)約信息，并將時(shí)間、車牌等信息上傳到RFID中心數(shù)據(jù)庫。

2.2RFID車載識(shí)別終端安裝子系統(tǒng)工作流程

工作流程可按RFID車載終端的流向來描述。RFID車載識(shí)別終端安裝步驟：初次使用必須將RFID車載終端注冊到系統(tǒng)中。長期使用時(shí)通過支架固定在車輛駕駛臺(tái)，并介入車載電源。如果臨時(shí)使用，則在終端上攜帶吸盤裝置，可方便吸附在擋風(fēng)玻璃上。安裝還包括天線、讀寫器、控制器的安裝。其他設(shè)備安裝注意事項(xiàng)請(qǐng)參閱相關(guān)設(shè)備的使用說明書。

2.3預(yù)約號(hào)、碼頭號(hào)等預(yù)錄入信息分發(fā)綁定子系統(tǒng)工作流程

預(yù)約號(hào)、碼頭號(hào)等信息分發(fā)流程如圖二所示。本作業(yè)主要目的將預(yù)約信息下載到RFID車載終端內(nèi)，為車輛入港時(shí)做準(zhǔn)備。RFID車載終端如果嵌入GPRS模塊則可在任何地點(diǎn)任何時(shí)間操作。

2.4閘口入口子系統(tǒng)工作流程

閘口入口識(shí)別流程如圖三所示。當(dāng)安裝有RFID車載終端的車輛到達(dá)入口時(shí)，車輛檢測可以激活讀寫器工作，將車載終端內(nèi)的數(shù)據(jù)讀取到碼頭系統(tǒng)并產(chǎn)生行車指南，行車指南通過無線方式發(fā)送到車載終端，司機(jī)也可根據(jù)車載終端上的按鍵來進(jìn)行查詢和回復(fù)操作，每項(xiàng)操作的時(shí)間都會(huì)記錄到中心數(shù)據(jù)庫以備各種統(tǒng)計(jì)查詢需要。系統(tǒng)具備很高的實(shí)時(shí)性，確保車輛在入港前能獲得行車指南。2.5閘口出口子系統(tǒng)工作流程閘口出口識(shí)別流程如圖四所示。車輛在港口內(nèi)部完成作業(yè)后準(zhǔn)備離港，離港時(shí)讀寫器需要讀取車輛信息，判斷是否允許離港，并刪除終端內(nèi)的作業(yè)信息，而且系統(tǒng)還會(huì)采集車輛的重量信息一起記錄到中心數(shù)據(jù)庫。

3系統(tǒng)有益效果

本方案旨在從根本上消除人工干預(yù)的過程，可全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。通過強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)調(diào)度，采用無線方式的車載終端設(shè)備，取代傳統(tǒng)的紙質(zhì)信息交互。各車輛通過安全網(wǎng)絡(luò)專線從EDI中心獲得預(yù)約號(hào)后，儲(chǔ)存在各車載終端中。車輛進(jìn)入閘口時(shí)，將本車輛的基本信息發(fā)至閘口讀寫器，讀寫器上報(bào)給碼頭系統(tǒng)，碼頭系統(tǒng)生成行車指南，通過無線方式發(fā)送至車載終端。司機(jī)觀察車載LCD顯示屏就可知道入港后的作業(yè)位置。智能閘口方案徹底解決了傳統(tǒng)作業(yè)中出現(xiàn)的問題，使集卡車入港速度從原先的1分半提升到20秒內(nèi)，明顯提高碼頭的貨物吞吐量，直接提高碼頭效率和效益。另外，系統(tǒng)獨(dú)特的車道識(shí)別能力能準(zhǔn)確讀取對(duì)應(yīng)車道上的車輛信息，保證起落桿正確開啟。而全程采用先進(jìn)的加密算法和確認(rèn)邏輯，保證系統(tǒng)的安全性、可靠性，杜絕了非法車輛的偷運(yùn)，自動(dòng)的工作方式使人為出錯(cuò)的概率降到了最低，使司機(jī)工作更加透明。智能閘口系統(tǒng)不僅可應(yīng)用在閘口處，還可使用先進(jìn)的無線技術(shù)，在堆場內(nèi)部實(shí)現(xiàn)作業(yè)引導(dǎo)、集裝箱定位、電子關(guān)鎖等功能，在碼頭的現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮重要的作用。

4結(jié)束語

本系統(tǒng)的使用加快了閘口集卡車進(jìn)門速度；提高了碼頭作業(yè)效率；節(jié)約了閘口工作人員雇傭的成本；減少了閘口工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度；減少了閘口業(yè)務(wù)操作中的出錯(cuò)概率；提升了碼頭的對(duì)外形象；改善了碼頭周邊的交通狀況。

作者：華山 單位：淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院