引言

隨著港口經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，貨運(yùn)車輛數(shù)量不斷增長(zhǎng)，有限的 可用經(jīng)濟(jì)要素的制約卻使得碼頭出入庫(kù)擴(kuò)建增容有限，因此 不可避免地帶來(lái)一系列出入貨運(yùn)交通問(wèn)題：交通擁堵，服務(wù) 過(guò)程的繁瑣，等待時(shí)間的延長(zhǎng)，出入口出現(xiàn)瓶頸現(xiàn)象。單獨(dú) 從道路或車輛的角來(lái)考慮，都將很難解決根本問(wèn)題，必須把 車輛和道路綜合起來(lái)，考慮在有的道路資源條件下，提高道 路資源的利用率，這才是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。同時(shí)自上世紀(jì)后期 以來(lái)信息技術(shù)的迅猛發(fā)展和應(yīng)用也給以上的解決思路提供了 有效的技術(shù)手段支持。智能交通系統(tǒng)的概念應(yīng)運(yùn)而生，成為 研究應(yīng)用的熱點(diǎn)。

基于物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)輸車輛自動(dòng)管理技術(shù)作為交通自動(dòng)化的 重要手段，以及車輛檢測(cè)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，并以計(jì)算機(jī)可處 理的形式給出識(shí)別結(jié)果，從而使得車輛的電腦化監(jiān)管成為現(xiàn)實(shí), 其在運(yùn)輸交通監(jiān)視和控制中占有很重要的地位。

1貨運(yùn)車輛管理系統(tǒng)

基于RFID技術(shù)的貨運(yùn)車輛管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所

港口貨運(yùn)車輛智能管理系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)車輛信息的智能化管理。系統(tǒng)包括電子標(biāo)簽，讀卡器和計(jì)算機(jī)三部分。

車輛發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的同時(shí)啟動(dòng)車牌系統(tǒng)中的電源模塊，系 統(tǒng)中開(kāi)始工作于待機(jī)狀態(tài)：準(zhǔn)備隨時(shí)通過(guò)RFID技術(shù)接收和應(yīng) 答智能交通控制臺(tái)的信號(hào)。只要車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài), 車牌系統(tǒng)即處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)電子標(biāo)簽接收到智能交通管理 系統(tǒng)計(jì)算機(jī)通過(guò)讀卡器發(fā)出的請(qǐng)求信號(hào)后，車輛就將寫入模 塊中固化的電子信息取出，經(jīng)無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)送出去，作為應(yīng) 答信號(hào)。智能交通管理系統(tǒng)接收到車輛的有效信息后，會(huì)將 該車輛的電子信息傳送到智能交通管理系統(tǒng)后臺(tái)計(jì)算機(jī)的數(shù) 據(jù)庫(kù)中。

2模塊工作過(guò)程

2.1射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)

RFID的應(yīng)用系統(tǒng)由讀寫器和RFID電子標(biāo)簽兩部分組 成。圖1中的讀寫器作為計(jì)算機(jī)終端，用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID卡的 數(shù)據(jù)讀寫和存儲(chǔ)，它是由控制單元、讀寫模塊、天線以及與 計(jì)算機(jī)通信的通信模塊組成，而RFID卡則是一種無(wú)源的應(yīng) 答器，主要是由一塊集成電路(IC)芯片及其外接天線組成, 其中RFID芯片集成有射頻前端天線和收發(fā)模塊、邏輯控制、 存儲(chǔ)器等電路。

讀寫器通過(guò)內(nèi)部調(diào)制電路將數(shù)據(jù)信號(hào)調(diào)制到13.56 MHz 的載波信號(hào)上，然后通過(guò)線圈發(fā)送出去。利用電磁感應(yīng)，作為 接收端的標(biāo)簽芯片通過(guò)線圈接收能量與數(shù)據(jù)，在接收端產(chǎn)生 一個(gè)高頻振蕩的電流，通過(guò)整流電路將交流電流轉(zhuǎn)變成直流 電壓供后級(jí)電路工作，然后通過(guò)芯片內(nèi)的解調(diào)電路將載波信號(hào) 上的數(shù)據(jù)解調(diào)出來(lái)發(fā)送給數(shù)字基帶進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)下行傳輸 過(guò)程。數(shù)字基帶將接收到的數(shù)據(jù)處理后，對(duì)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行讀 寫操作或者返回?cái)?shù)據(jù)給讀寫器，通過(guò)控制負(fù)載電阻的通與斷,改變線圈中電流的大小，當(dāng)接入一個(gè)大負(fù)載電阻時(shí)，線圈中的 電流也隨之增大，通過(guò)互感的原理，使讀寫器中的線圈電流 增大，反之，讀寫器中的電流變小，然后讀寫器中解調(diào)電路 將數(shù)據(jù)解調(diào)出來(lái)，分別對(duì)應(yīng)高電平和低電平，這樣就實(shí)現(xiàn)一個(gè) 從標(biāo)簽芯片到讀寫器的傳輸過(guò)程，實(shí)現(xiàn)上行傳輸過(guò)程。

RFID卡與讀寫器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊過(guò)程中起關(guān)鍵的作用是天 線。一方面無(wú)源的RFID卡芯片要啟動(dòng)電路工作需要通過(guò)天線 在讀寫器天線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中獲得足夠的能量；另一方面，天 線決定了 RFID卡與讀寫器之間的通訊信道和通訊方式。

2.2模塊工作過(guò)程

計(jì)算機(jī)部分的主控模塊控制讀寫器與電子標(biāo)簽的協(xié)調(diào)工 作，與車輛讀寫器的通信等各種管理功能。是系統(tǒng)的中樞部分; 數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)電子信息的管理。

寫入模塊在車輛上牌時(shí)，由交通管理部門寫入車輛的電 子信息。一旦寫入，電子信息即固化在系統(tǒng)中。以后在車輛的 使用過(guò)程中智能管理系統(tǒng)只能讀取相應(yīng)的電子信息，而不能修 改。

無(wú)線發(fā)射和接收模塊該模塊實(shí)現(xiàn)車輛與智能交通管理系 統(tǒng)的無(wú)線通信。車輛在行駛過(guò)程中一旦接收到智能交通管理 系統(tǒng)發(fā)出的請(qǐng)求信號(hào)后，車輛就將寫入模塊中固化的電子信息 取出，經(jīng)無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)送出去，作為應(yīng)答信號(hào)。貨運(yùn)車輛 智能管理系統(tǒng)接收到車輛的有效信息后，會(huì)將該車輛的電子 信息傳送到智能交通管理系統(tǒng)后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

通信模塊作為系統(tǒng)的擴(kuò)展口，負(fù)責(zé)嵌入式電子車牌系統(tǒng) 與車輛主CPU的通信。擴(kuò)展通信模塊將完成與衛(wèi)星通信功能。 實(shí)現(xiàn)真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)。

電源模塊為整個(gè)系統(tǒng)提供工作電源。

2.3方案實(shí)施

嵌入式電子車牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)在上車牌時(shí)，交通管理部 門以管理權(quán)限將車牌信息和加密信息通過(guò)寫入模塊寫入車牌系 統(tǒng)，車牌電子信息即被固化在系統(tǒng)中，以供車輛使用過(guò)程中作 為車牌信息識(shí)別之用。

車輛發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的同時(shí)啟動(dòng)車牌系統(tǒng)中的電源模塊，系 統(tǒng)中開(kāi)始工作于待機(jī)狀態(tài)：準(zhǔn)備隨時(shí)通過(guò)RFID技術(shù)接收和應(yīng) 答智能交通控制臺(tái)的信號(hào)。只要車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài), 車牌系統(tǒng)即處于待機(jī)狀態(tài)。當(dāng)接收模塊接收到智能交通管理 系統(tǒng)發(fā)出的請(qǐng)求信號(hào)后，車輛就將寫入模塊中固化的電子信息 取出，經(jīng)無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)送出去，作為應(yīng)答信號(hào)。智能交通 管理系統(tǒng)接收到車輛的有效信息后，會(huì)將該車輛的電子信息 傳送到智能交通管理系統(tǒng)后臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。

在電子車牌自動(dòng)識(shí)別系硬件電路中做專用擴(kuò)展接口設(shè)計(jì), 以實(shí)現(xiàn)車輛生產(chǎn)廠家與車輛管理部門不同源的問(wèn)題。將來(lái)只要 廠家在車輛生產(chǎn)過(guò)程中在車輛主控電路中預(yù)留出對(duì)應(yīng)擴(kuò)展接 口，既可以實(shí)現(xiàn)完全脫離廠家，而完全又車輛管理部門進(jìn)行 離線電子車牌編碼信息的固化寫入操作。

3仿真結(jié)果

通過(guò)對(duì)對(duì)秦皇島港務(wù)局煤碼頭貨運(yùn)車輛現(xiàn)場(chǎng)允許測(cè)試, 進(jìn)行車輛電子信息的寫入、存儲(chǔ)和加密以及嵌入式電子車牌系 統(tǒng)與智能交通管理系統(tǒng)之間基于FRID技術(shù)的無(wú)線通信。系 統(tǒng)完成了車輛的加密電子編碼，電子車牌的唯一性得到確保, 實(shí)現(xiàn)電子車牌與車輛真正意義上的一一對(duì)應(yīng)。

4結(jié)語(yǔ)

基于RFID技術(shù)的貨運(yùn)車輛管理管理系統(tǒng)能夠?yàn)槌鞘械?路規(guī)劃設(shè)計(jì)提供精確、詳盡的分類車流統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)道路規(guī)劃 管理的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少交通阻塞黑洞。通過(guò)優(yōu)化車輛管理 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)互聯(lián)與和信息共享，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)利用射頻 自動(dòng)識(shí)別(RFID)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)識(shí)別和信息記錄和 數(shù)據(jù)分析處理。長(zhǎng)距離射頻技術(shù)的使用也為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和擁 堵路段交通的優(yōu)化提供有效解決途徑。

20211120_619902770ca46__一種基于RFID技術(shù)的貨運(yùn)車輛管理系統(tǒng)