基于RFID的矿山车辆智能化管理系统方案.docx
《基于RFID的矿山车辆智能化管理系统方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于RFID的矿山车辆智能化管理系统方案.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
基于RFID的矿山车辆智能化管理系统方案
基于RFID的矿山车辆智能化管理系统方案
一、系统需求及总体建设目标
1、矿山车辆安全运输管理需求
煤炭行业中如何确保煤炭的计量准确，运输安全，保证煤炭在场区内外不受损失成为各大煤炭企业迫切需要解决的难题。
各煤炭企业往往有着以下方面需求：
1）能够严格管理煤炭料场运输车辆，确保实时掌握煤炭料场内外及行驶线路中相关运输车辆的实时情况（如：
是否为合法车辆，杜绝套牌车辆，系统时时追踪及记录矿山车辆的进场、出场时间、称重情况、行进线路是否符合规定等等）。
2）能够监控地衡（地磅）的运行情况。
煤炭物料运输时，通常采用地衡按照“毛重-皮重”的方式对散装物料进行称重。
能对车辆进行唯一性标识和自动识别。
能从管理软件上自动掌握物料的运输和库存数据，同时，防止“一车二过、大车过毛小车回皮”等不法行为。
3）能够使计量网络管理系统与地磅称重系统无线对接，能形成智能化的管理系统最佳。
自动地磅中自动获取数据，时时反馈中心服务器，与采购、库存和生产等各部门建立衔接，形成完整的计量终端系统，最大程度上优化企业内部的管理流程，加大工作效率。
4）能够提供远程查询监控系统，便于相关人员通过Web浏览器方式或其他方式，随时对某一个煤炭物料车辆进行监控和追踪。
2、建设目标
利用先进的RFID无线射频产品配合物联网技术上的解决方案，对相关运输车辆进行有效管理，最终目标是：
实现高效、可靠的管理平台，实时掌握矿山企业的煤炭运输状况，提升企业对于煤炭运输的管理水平，防范人为的管理漏洞和企业财产损失。
二、总体解决方案
2.1方案思路
2.1.1采用RFID技术对相关运输车辆进行管理
主要包括以下部分：
标签启用和发卡，与相应车辆进行数据库信息捆绑登记。
车辆进出入识别
通过地磅，煤场，关键点路线识别
利用手持设备或车载设备进行车辆稽查
2.1.2通过网络技术实现本地和远程管理
（1）架设有线网络或无线网络，使网络覆盖整个料场的作业区，所有作业数据可以通过固定式RFID读写器实时进行传输。
固定式RFID读写器具有接受作业指令、确认作业位置与作业物料是否准确、返回作业实况等功能。
（2）通过数据库和计算机网络实现作业点的数据交互，可以实现远程即时查询、统计、汇总各作业点的作业信息，并生成各种报表。
2.2业务流程
针对目前业务管理方面存在的弊端，采取多种先进技术，我方提出了新的业务流程，可以从根本上弥补了管理方面的漏洞、优化业务流程，提升管理水平，提高工作效率。
业务流程如下图：
图2-2煤炭运输车整个作业流程
（1）标签发行：
煤炭运输车辆车主通过后台管理中心标签发行处领取RFID电子标签（分为整队发行和现场发行两种情况）。
运输车辆需提供计量号、车牌号码信息、车辆类型、身份信息等，系统录入计量号、车牌号码、司机相关信息。
给车辆配备的电子标签作为日后合法运输矿产的唯一身份信息载体。
（2）煤炭运输车辆进入煤场时的首次称重：
读写器自动识别车内电子标签是否合法。
对未检测到电子标签的车辆进行人工盘查，防止不合法运输车辆私自运输煤炭；若检测到车辆内有合法授权的电子标签时，车辆方可进入地磅称重，同时记录车辆进场时间、毛重\皮重等称重数据和称重时间；若检测到车辆内有电子标签而XX的车辆，读写器会自动启动报警装置，进行报警，通知相关管理人员进行处理，直至问题排除。
（3）运输车辆入场装煤及二次称重：
合法煤炭运输车辆进入煤场装煤，完成装煤后，车辆进入二次称重场称重，读写器同时记录车辆进场时间、离场时间、运煤车总重量及运煤重量；在运输车辆装煤结束后，有些合法车辆并未按照相关规定进入二次称重场，而直接沿大道驶去，给企业和国家造成极大经济损失，在充分考虑各种因素后，设计了在运输道路的分岔路口安装固定式读写器或者手持式读写器进行稽查，在系统中形成车辆行驶轨迹，方便查阅（固定设备或者手持设备稽查到经过此处的相关合法车辆后，通过GPRS或者其他方式传到后台），以防止合法运煤车偷盗国家或企业的煤炭资源。
（4）车载稽查系统
车载稽查系统安装于稽查执法车内。
执法人员可驾驶执法车辆在管辖范围内任意地方进行车辆稽查。
对车牌（车牌号自动识别提取）、车辆特征（图片）进行识别，并对RFID电子标签远距离识别。
通过数据处理系统自动对车辆的物理特征信息和电子标签信息进行比对，发现问题车辆，立即发出语音和数显报警，提示执法人员进行拦截；该系统可对时速0~120公里的同向或逆向行驶车辆实行动态稽查，还可对驻停车辆进行稽查，其有效远距离稽查范围可达200米以上。
稽查车辆配备车载固定式读写器，车载计算机等，由车载电源进行供电，对主要运输道路上的车辆进行远距离或者近距离稽查。
判断车辆是否是合法车辆，是否按照预定路线行驶等。
（5）手持稽查系统
图2-3煤炭运输车辆手持稽查
通过给执法人员配备便携式稽查设备，可用于对慢行或驻停车辆进行稽查。
当执法人员将手持稽查系统的接收天线对准可疑车辆时，如果系统显示的信息与该车辆的物理特征相符，则为合法车辆，如果系统接收不到电子信息或接收到的电子信息与物理特征不符，则可判断出该车为非法车辆或问题车辆，系统将立即发出报警提示；同时手持稽查系统也可设置成与就近的固定稽查系统无线连接，当固定稽查系统发现问题车辆时将即时向手持稽查系统报警并显示该车信息；
系统灵活设计，实时联机，脱机均可。
1）、可选内置模块
I 当采用实时数据联网方式时，装有无线通讯模块的电子标签手持机使用现有的无线通讯网络与区煤炭车辆监管业务处理子系统进行实时双向数据通信（选择网络为CDMA1X或GPRS）
II当移动通信网络阻塞或故障时采用数据脱机处理方式时，电子标签手持机通过事先下载的车辆监管比对数据库进行现场车辆稽查，如果遇到本地数据库无法比对的信息可进行电子营运证中数据的现场查验，并在返回时，装有数据存储模块的手持机USB数据接口或红外无线接口将数据存储模块储存的数据与与煤炭车辆监管业务处理子系统进行数据校验。
数据脱机处理方式
数据实时处理方式
2.3系统架构
图2-4系统架构
矿山车辆智能化管理系统设计采用如下三层架构：
第一层：
数据采集，主要是通过RFID自动识别设备和摄像系统采集数据信息，对运输车辆进行实时监控。
第二层是网络传输，即通过有线通信技术、无线通信技术和网络技术，将采集来的数据传递到中央数据库；包括相关的网络设备。
第三层是数据应用处理，对采集的数据进行管理；包括矿山车辆智能化管理系统、数据库服务器和网络服务器等设备。
2.4系统构成
矿山车辆智能化管理系统由数据库管理子系统、标签发行子系统、车辆管理子系统、地磅车辆管理子系统、远程查询子系统构、计量结算子系统构成。
图2-5系统构成图
2.4.1系统基本功能
（1）每辆运输车辆配备防拆的电子标签，即车辆的“电子身份证”。
车辆电子标签具有全球唯一性、不可复制性和不可拆卸性。
（2）无线采集信息，极大程度上提高了煤场安全性和扩展性，减少和杜绝人工记录和统计的失误率，优化管理流程，提高工作效率。
（3）实时全局监控场区内外矿山运输车状态和煤场动态信息。
（4）决策支持：
系统高效的、快捷、准确的统计功能（比如煤炭运输总量、某辆运输车目前状态等相关数据的快速统计）能给管理层提供各种数据来快速决策
（5）自动提示：
对运输车的各项信息、运输线路的指定等各项信息提供条件式的预警提示功能，方便相关管理部门人员进一步了解矿山运输车辆的实际情况；
（6）出入口智能信息确认：
出入口的审核确认，自动、快速、识别距离远识别，大大提高煤炭运输的安全性并可备档查询。
2.4.2子系统介绍
A系统管理子系统
数据库管理子系统主要包括系统权限管理功能、基础数据管理功能、系统维护功能、统计及打印功能。
B系统权限管理功能
管理员软件系统可分为操作员级、超级管理员等不同级别。
操作员级的所能操作的功能由超级管理员设置，不同级别对应着进入软件系统的不同权限，故软件系统具有良好的保密性与可靠性。
不同等级的操作人员进入软件系统后，能实现不同的功能。
操作员级只能实现基本功能；主管级能实现包括操作员在内的其他一些功能，且能修改操作员密码；经理级是最高等级的操作人员，能实现包括操作级、主管级在内的所有功能，并可修改全部操作人员密码。
C基础数据管理功能
管理所有基础信息，包括车辆标签、车辆、门禁、地磅等监测点的基础数据信息。
D系统维护功能
实现对数据库的数据的备份、导入导出等功能。
E统计及打印功能
实现各种报表统计、打印或导出为Excel表等操作
F标签发行子系统
标签发行子系统包括基本信息管理功能、发行标签功能等
G基本信息管理功能
车辆信息（如品牌、颜色、使用者、单位等）的录入、修改、删除功能。
H发行标签功能
核对发卡车辆的基本信息，对与实际不符的信息，进行修改、删除。
设置权限、有效期等，发行标签。
I车辆门禁管理子系统
车辆门禁管理子系统包括自动识别功能、记录查询功能等；
J自动识别功能
可以自动判断是否有车进出及进出车辆是否为合法车辆；
K记录查询功能
实现出入车辆信息的查询功能；
L地磅车辆管理子系统
地磅车辆管理子系统包括自动识别功能、记录查询功能等。
M自动识别功能
自动识别运料车，并记录称重时间、称重次数。
结合门禁出入情况，判断车辆称重是否存在不合逻辑的情况并给出相应报警信号。
N记录查询功能
实现车辆称重时间、称重次数的查询功能。
O车辆识别功能
利用手持移动设备读取车辆标签信息，通过手持机上的无线通讯模块连接服务器，确认车辆是否合法，卸料\装料地点是否正确，车辆是否已通过了称重等环节。
P稽查执法车辆稽查功能
车载稽查设备，对相关车辆进行随机远距离或近距离稽查，判断相关车辆是否合法
Q实时监控功能
通过察看监控室的显示器，可以实现对场内各个重要环节的视频实时监控，掌握各环节的运行状况。
RLED显示功能
LED显示在当日门岗、地磅、卸料\装料点等的进出车辆统计数据和当日到厂的各种物料的吨数。
S远程查询子系统
通过远程查询子系统可对相关信息进行查询，包括场区场外车辆进出入或相关流程查询能。
T设备检测功能
向授权用户提供以Web方式或其他方式对相关设备节点的状态进行查询与检测。
U厂区车辆查询功能
向授权用户提供以Web方式或其他方式查询厂区车辆的运行状态和统计数据。
V计量结算子系统
计量结算子系统包括物料计量功能、费用结算功能等。
W物料计量功能
采集运料车过磅信息，按照年、月、日几种时间段统计某一车队运输物料的重量及不同种类物料的重量。
X费用结算功能
根据统计数据计算费用，并在系统内进行结算。
三 产品资料
3.1车辆标签
2.4GHz有源标签，符合ISO18000-4标准。
具有防拆特性，当标签从玻璃揭下时，标签将主动发射报警信息（被拆）。
技术参数：
识别距离：
0～150米可调
识别速度：
200公里/小时
识别能力：
具备200张/秒的防冲突性能
识别方式：
全向识别
固定增益：
0～3级可按需选定
工作频段：
2.4GHz～2.4835GHz
使用寿命：
3～5年，可选高性能电池
功耗标准：
平均工作功率为微瓦级
通讯速率：
1Mb/s
通信机制：
基于HDLC时分多址和同步通信机制
抗干扰性：
频道隔离技术，多个设备互不干扰
安全性：
加密计算与安全认证，防止链路侦测
封装特性：
ABS工程塑料，抗高强度跌落与振动
环境特性：
工作温度－40℃～85℃
工作湿度＜95％
防拆性：
按要求可提供防拆（报警）功能
可靠性：
防水防冲击，满足工业环境要求
尺寸：
65×34×6.6mm/86×54×5.2mm
外形：
圆型/椭圆型/方卡型等，可按要求定做
安装方式：
双面胶粘贴或挂扣
3.2固定读写器及天线
1．读写器
识别距离：
0～150米
识别速度：
200公里/小时
识别能力：
同时识别500张以上的标签
识别角度：
定向（垂直30°水平30°）
极化方式：
圆极化（更适合标签朝向多变的应用）
增益：
16dBi接收32级可调、发射4级可调
工作频段：
2.4GHz～2.4835GHz
功耗标准：
工作功率为毫瓦级
通信机制：
基于HDLC时分多址和同步通信机制
抗干扰性：
频道隔离技术，多个设备互不干扰
安全性：
加密计算与安全认证，防止链路侦测
封装特性：
正面ABS工程塑料，背部铝合金腔体
可靠性：
防雷防水防冲击，满足工业环境要求
接口标准：
RS232RS485Wiegand26RJ45WiFi等、各种开发用软件接口
扩展I/O：
开关量信号输入与输出各2路（可选）
电源标准：
DC7.5～12V500～1000mA
外形尺寸：
268×268×80mm
重量：
2.4kg
安装方式：
U型专用金属安装套件
3.3手持读写器
操作系统：
SamsungS3C443400MHz/533HM
MicrosoftWindowsCE6.0
MicrosoftWindowsMobile6.0
嵌入式Linux2.6
CPU类型：
SamsungS3C443400MHz/533HM
按键类型：
20个按键包括电源开启/休眠，导航键，三个功能键，数字键，两侧RFID/条码扫描键
内存：
128M闪存128M内存
液晶显示：
3.5寸QVGALCD触摸屏（阳光下可见）
增益：
5dBi接收32级可调、发射4级可调
识别距离：
0~150米（灵活可调）
识别方向：
全向
无线网络：
内置802.11b/gWLAN模块
内置蓝牙class2,v2.0+EDR模块
PGSGPRSBARCODE1D/2D（可选
输入/输出：
一个USB端口，一个SD卡插槽，一个通讯座端口（含，2个S-232，1个USB）
摄像头2M像素
工业等级：
防水/防尘标准：
IP65,4英尺跌落到混凝土
环境温度：
存储温度：
-40°~70°
操作温度：
-20°~60°
操作湿度：
10%~90%
强固范围：
CE,FCC,cUl/Ul,CCC
四、系统特性
矿山车辆智能化管理系统具有如下特性：
（1）在安全性方面：
1、系统对所有运料车的进出入记录以及异常情况进行记录，并提供查询和维护。
电子标签分为不同类型，每种类型可以设置有效期进行工作周期控制。
2、及时识别异常情况，声光报警。
3、存储的数据具有良好的容灾备份方案和数据操作审计方案。
（2）在可靠性方面：
1、系统具有设备检测和一定的故障自恢复功能，保证了系统运行的健壮性。
2、一旦发生断电，设备故障等情况，系统可以启动UPS电源，数据可以保存在本地，系统恢复后再上传数据库。
（3）在易用性方面：
1、ACTIVERFID技术具有远距离多标签同时识别的优点。
2、系统自动记录了运输车辆的大量信息，完全可以取代当前的纸质工作凭单。
3、后台监控采用B/S方式，易于访问，轻松实现多人远程同时监控。
及时掌握运行情况。
（4）在先进性方面：
微功耗的2.4G频段RFID技术是用于车辆身份标识和快速移动稽查的不二选择，系统方案及系统设备选型都具备良好的前瞻性和先进性特点。
（5）在扩展性方面：
1、系统的设计具有良好的可扩展性，程序功能丰富，通过删减功能，可扩展考勤，会议签到功能，也可与现有的管理系统进行无缝连接。
2、设备层可以实现很好的扩展，在系统架构设计的过程中，可对硬件设备进行很好的封装，系统添加新的硬件设备的时候，不需要对应用程序进行较大的改动，只需要进行一定的设置，就可以完全融入系统顺畅运行。
3、在数据层，在系统架构中，使用单独的数据库操作接口进行数据的存储操作，对外提供一致的公共数据接口，这样数据库中的字段、表如果发生较大变化，只需要对系统的接口实现进行局部的维护和更新即可，而不需要对应用程序进行较大更改。
升级会员 