RFID技術在渣土車管理中的應用

一、RFID技術概述

　　RFID射頻識別是非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。隨著芯片和電子技術的提高，RFID技術在許多領域都得到實際應用，包括生產自動化、門禁、公路收費、停車場管理、身份識別、貨物跟蹤等。

　　近年來城市建設發展進程加快，國內許多大中城市開始了大規模基礎建設，而且愈來愈呈現出高密度、超常規的態勢，導致渣土產生量急劇增多，使渣土的處置帶來極大壓力。因此，在社會上經常產生偷、亂倒渣土的現象；渣土車經常超載超速，違規行駛，常常不按照規定的路線行駛；同時由于超載超速，遮蓋不嚴，導致整個行駛過程中沿路揚塵，市民投訴不斷，而且每年都有人大和政協委員提出相關提案，政府管理部門的管理壓力已處于極端的邊緣。如何使之得到有效控制，減少其對環境影響，已成為目前社會關注的熱點問題。

　　本文設計的基于RFID技術的渣土車管理信息系統，在各建筑工地出土點、渣土回填點配備裝卸工作記錄設備，在合格的渣土運輸車輛上安裝有源RFID電子標簽，結合渣土營運證管理和收費結算管理，通過裝卸信息匹配實現回填點付費，從而最終實現對渣土運輸的全過程監管，減少建筑渣土偷倒亂倒現象的發生，防止非法渣土運輸車輛進入，保證合法市場的正常運行，為創造和諧優美市容環境提供保障。

　　二、RFID技術與渣土車管理應用

　　基于RFID技術的渣土車管理信息系統由車載RFID設備、地面手持/固定的RFID閱讀器和系統管理軟件三個子系統組成。

　　RFID按照能源的供給方式分為無源RFID和有源RFID。有源RFID可以提供更遠的讀寫距離，但是需要電池供電，適用于遠距離讀寫的應用場合。按應用頻率的不同分為低頻（135KHz以下）、高頻（13.56MHz）、超高頻（860M~960MHz）和微波（2.45GHz，5.8GHz）RFID。本文討論的系統中，車載RFID設備采用工作頻點為2.45GHz的防拆卸主動式標簽，設備可安裝于車內前擋風玻璃處或者其他合適位置。RFID標簽內部采用防拆卸設計，一經粘貼牢固后不可拆除。若遭遇外力強制拆除，則標簽在重新授權之前不可再次使用，且會持續發送報警信號。選擇此種RFID標簽的目的在于防止其被私自挪用，尤其是在RFID電子標簽被賦予身份唯一合法性的應用環境下。

　　地面手持/固定的RFID閱讀器用于讀取車載RFID的數據信息。部署在各建筑工地、渣土回填點的RFID閱讀器，可以讀取合格的渣土運輸車輛上安裝的有源RFID電子標簽內的數據信息。RFID閱讀器通過天線與RFID電子標簽進行無線通信，可以實現對標簽識別碼和內存數據的讀出或寫入操作。閱讀器上同時裝載著GPS和GPRS無線數據傳輸模塊。閱讀器在讀取RFID信息之后將信息存儲在本地的同時，通過GPRS數據網絡將渣土的裝卸信息和運輸過程的GPS數據回傳到信息中心數據庫進行記錄和儲存。

　　系統管理軟件在設計中充分考慮了大中城市的建設規模，設計容量允許上百部閱讀器同時上傳數據和讀取信息，允許同時超過一百個用戶查詢、統計系統數據。從系統實時性考慮采用C/S系統，而從管理和數據集中角度考慮采用B/S系統。綜合現有的技術，系統最終使用微軟的SmartClient技術和WEB相結合的方式，來保證整個系統的實時性、快速響應、數據集中、便于管理和未來功能拓展的要求。而對一些統計分析數據和報表，可以完全采用純B/S方式來實現，這樣能夠方便和其他系統進行信息交換和共享。

　　整個系統的數據獲取流程可以簡要的概括為：在各建筑工地、渣土回填點配備RFID閱讀器，在合格的渣土運輸車輛上安裝有源RFID電子標簽，RFID閱讀器讀取合格的數據信息，通過GPRS網絡將信息傳輸到信息管理中心并在本地保持數據備份。在各項管理制度的保障下實現對渣土車的綜合長效管理目標。渣土處置管理業務的功能如圖1所示。

　　三、系統性能測試與分析

　　基于RFID的渣土車管理信息系統是一個涵蓋多個技術領域的綜合信息管理系統，系統上線前，我們對組成系統的關鍵設備進行了詳細的測試，測試結果表明所有的技術指標均能滿足渣土處置管理的應用需求。系統測試的主要指標包括RFID閱讀器的靜態讀卡性能、動態讀卡性能及數據傳輸性能。RFID閱讀器的讀卡性能指標反映的是閱讀器讀取RFID的能力，RFID閱讀器的數據傳輸性能指標反映的是RFID閱讀器獲取RFID的數據后將數據傳輸至指定數據庫的性能。

　　試驗1：閱讀器的靜態讀卡性能

　　在渣土裝點現場，利用閱讀器讀取靜止車輛上標簽。測試中將安裝有RFID的車輛停放在離RFID閱讀器不同的距離，測試閱讀器獲取RFID數據的時間和距離參數。測試結果散點示意圖如圖2所示，統計結果表1所示；表中掃描時間為閱讀器讀取標簽時間與獲取GPS數據時間之和。

　　試驗2：閱讀器的動態讀卡性能

　　在渣土回填點現場，利用閱讀器讀取運動車輛上標簽，為統計讀取時間，在本測試中關閉GPS功能，只保留RFID模塊中的無線通信模塊，現場示意圖如圖3所示，標簽性能統計結果表2所示。

試驗3：閱讀器GPRS數據傳輸性能

　　利用閱讀器讀取80個標簽信息，并通過GPRS將標簽信息傳輸到信息中心服務器；閱讀器GPRS上傳時間結果如圖4所示，由統計結果可以看出，數據的傳輸時間大致都在6秒左右。

　　通過以上測試記錄和測試分析，可以得出以下結論：

　　1）閱讀器讀卡性能：以車身為軸，車頭方向為正方向，其左右45度且距車頭30m以內的扇形區域內的讀卡成功率較高；上述情況下，讀卡測試成功率是100%。在車輛的側后方，讀卡成功率較低。

　　2）數據GPRS上傳性能；經過不同點的測試，傳輸時間符合實際管理需求。

　　3）GPS獲取時間較長。由于每次讀取標簽都需要讀取GPS數據，在杜絕舞弊事件發生的同時，也增加了操作時間。在實際應用中可以根據需要決定是否要讀取GPS數據，如果讀取了GPS數據，可以從GPS數據分析出該渣土車的行車路線，并判斷該行車路線是否與規定的行車路線相符，以及渣土的裝載時間和卸土時間。

　　四、小結

　　基于RFID技術的渣土車管理系統以RFID射頻識別產品為核心，車輛在出入建筑工地出土點、渣土回填點時無需停車，所有的識別、判斷均由系統遠距離自動實現，無需人工干預，杜絕失誤和作弊，從而規范渣土車在運輸過程中的行為，在各項管理制度的保障下實現對渣土車的綜合長效管理。目前開發的系統已在上海市市容環衛管理機構推廣應用，能夠滿足實際管理需求。以上應用也可為相關運輸、物流等行業提供參考。