基于RFID技術的港口車輛管理系統設計與實現

摘要：隨著我國經濟持續發展，港口業務增長迅猛，提高吞吐量的需要也越來越強烈。而目前依靠人工管理的方式顯得捉襟見肘，所以采用高新技術改善港口管理模式勢在必然。RFID港口車輛管理系統通過給港口車輛綁定電子身份芯片，把車輛的相關信息記錄到系統中，由系統統一管理港口車輛的進出行為，從實際上解決人工管理車輛所帶來的效率與效益的問題。系統利用高性能的超高頻讀寫器，采用基于C／S模式分層結構，利用緩存，雙數據庫技術，使系統的可操作性強，穩定性高，數據交互便捷。從而很好地提高了港口碼頭的管理效率與服務水平。
關鍵詞：港口車輛管理系統；RFID技術；車牌識別；電子標簽

0 引言
隨著世界經濟的發展，快速增長的港口業務量對港口碼頭管理系統的要求越來越高。將RFID無線射頻識別技術、計算機技術、車牌自動識別技術、地感技術、自動控制技術、視頻監控技術、數據庫技術、網絡技術緊密結合，建設基于RFID技術的港口車輛管理系統能大大提高港口的效率與效益。
傳統的人工管理手段存在很多缺陷，港口使用RFID技術等管理能有效地解決以下問題：
(1)人工管理存在著人為的過失與耗時長的問題，而使用計算機技術自動讀取RFID存儲信息，在系統正常運行中不存在失誤的問題，計算機的高性能也使單位流程的作業時間減少到最優。
(2)在遇到不實時的問題時可通過系統調出歷史記錄，防止無法追溯問題的出現，減少不必要的分爭端。
(3)在遇到網絡故障等問題時，車輛身份的信息可直接通過讀取寫入RFID標簽的數據區獲取，實現系統的不間斷運行。
(4)減少司機的工作量，RFID技術的遠距離、可移動的讀取方式可使司機不下車，不等待便可以通行。
(5)可防偽性，系統根據一定的規則向每張車輛身份卡寫入數據，他人不可效仿。

1 RFID技術
RFID(Radio Frequency Identification)技術是一項利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實現無接觸式信息傳遞，并通過所傳遞的信息達到自動識別的技術。20世紀90年代以來，RFID技術迅速發展，因其具有數據存儲量大，穿透力強，讀寫距離遠，讀取速率快，使用壽命長，環境適應性好等特點，已被廣泛應用于身份識別、物流管理、物品追蹤、防偽、交通、動物管理等諸多領域。
一個完整的RFID系統主要由限量的后臺計算機、若干讀寫器、閱讀器及電子標簽組成。其中，電子標簽是物品識別的載體，每個標簽具有惟一的電子編碼，其內部存放著物品的相關信息；讀寫器和閱讀器是系統的中間設備，它們通過射頻信息同電子標簽進行近距離通信，從而識別標簽指代的物品信息，通過接口把信息匯總給后臺計算機。讀寫器和閱讀器的區別在于，讀寫器可以對標簽進行讀寫操作，而閱讀器只能讀取標簽內部存放的信息；后臺計算機分析從中問設備傳來的信息，負責管理整個標簽系統的正常工作。
RFID系統的硬件組成包括電子標簽和電子標簽讀寫器兩部分。讀寫器通過射頻信息同電子標簽進行通信，系統通過讀寫器給電子標簽發送指令，并通過讀寫器分析電子標簽返回的有關信息；電子標簽是應答器，用來響應讀寫器的指令，并報告處理結果。
電子標簽由標簽天線和標簽芯片組成，標簽天線是讀寫器和標簽芯片之間進行信號和能量傳遞的終結。標簽芯片則根據讀寫器的指令，做出相應的操作和響應。

2 系統概述
系統分為軟件與硬件部分，硬件部分包括RFID讀寫器、RFID電子標簽、工控機、攝像機、硬盤錄像機、自動道閘、LED顯示屏、地感等。軟件部分采用C／S模式設計，具有響應速度快，操作界面漂亮等優點。軟件實現對系統合法用戶的管理，并允許對應的用戶管理車輛的身份卡(RFID標簽)，包含新增與注銷。另外，對應的系統用戶可以監控整個車輛的出入行為，必要時可進行人工干預，超級用戶具有對這個系統所有功能的權限，具有對系統所有數據字典、過往歷史記錄的查閱統計等操作權限。另外，系統具有雙數據庫，即中心數據庫與本地數據庫。中心數據是網絡正常情況下系統記錄信息與獲取信息的媒體，系統通過WebService服務與中心服務器進行交互；本地數據庫應具有與中心服務器相同的數據字典，以便于網絡異常情況下，實現系統脫機運行，系統在這一時期產生的數據會暫時保存在本地數據庫，待網絡正常后自動上傳到中心服務器，保證記錄的完整，其物理結構模型如圖1所示。