一种基于RFID技术的货运车辆管理系统

引言

随着港口经济的发展，货运车辆数量不断增长，有限的 可用经济要素的制约却使得码头出入库扩建增容有限，因此 不可避免地带来一系列出入货运交通问题：交通拥堵，服务 过程的繁琐，等待时间的延长，出入口出现瓶颈现象。单独 从道路或车辆的角来考虑，都将很难解决根本问题，必须把 车辆和道路综合起来，考虑在有的道路资源条件下，提高道 路资源的利用率，这才是解决问题的关键。同时自上世纪后期 以来信息技术的迅猛发展和应用也给以上的解决思路提供了 有效的技术手段支持。智能交通系统的概念应运而生，成为 研究应用的热点。

基于物联网的运输车辆自动管理技术作为交通自动化的 重要手段，以及车辆检测系统的重要环节，并以计算机可处 理的形式给出识别结果，从而使得车辆的电脑化监管成为现实, 其在运输交通监视和控制中占有很重要的地位。

1货运车辆管理系统

基于RFID技术的货运车辆管理系统结构框图如图1所

港口货运车辆智能管理系统主要实现车辆信息的智能化管理。系统包括电子标签，读卡器和计算机三部分。

车辆发动机启动的同时启动车牌系统中的电源模块，系 统中开始工作于待机状态：准备随时通过RFID技术接收和应 答智能交通控制台的信号。只要车辆的发动机处于工作状态, 车牌系统即处于待机状态。当电子标签接收到智能交通管理 系统计算机通过读卡器发出的请求信号后，车辆就将写入模 块中固化的电子信息取出，经无线发射模块发送出去，作为应 答信号。智能交通管理系统接收到车辆的有效信息后，会将 该车辆的电子信息传送到智能交通管理系统后台计算机的数 据库中。

2模块工作过程

2.1射频识别(RFID)技术

RFID的应用系统由读写器和RFID电子标签两部分组 成。图1中的读写器作为计算机终端，用来实现对RFID卡的 数据读写和存储，它是由控制单元、读写模块、天线以及与 计算机通信的通信模块组成，而RFID卡则是一种无源的应 答器，主要是由一块集成电路(IC)芯片及其外接天线组成, 其中RFID芯片集成有射频前端天线和收发模块、逻辑控制、 存储器等电路。

读写器通过内部调制电路将数据信号调制到13.56 MHz 的载波信号上，然后通过线圈发送出去。利用电磁感应，作为 接收端的标签芯片通过线圈接收能量与数据，在接收端产生 一个高频振荡的电流，通过整流电路将交流电流转变成直流 电压供后级电路工作，然后通过芯片内的解调电路将载波信号 上的数据解调出来发送给数字基带进行处理，实现下行传输 过程。数字基带将接收到的数据处理后，对存储模块进行读 写操作或者返回数据给读写器，通过控制负载电阻的通与断,改变线圈中电流的大小，当接入一个大负载电阻时，线圈中的 电流也随之增大，通过互感的原理，使读写器中的线圈电流 增大，反之，读写器中的电流变小，然后读写器中解调电路 将数据解调出来，分别对应高电平和低电平，这样就实现一个 从标签芯片到读写器的传输过程，实现上行传输过程。

RFID卡与读写器实现数据通讯过程中起关键的作用是天 线。一方面无源的RFID卡芯片要启动电路工作需要通过天线 在读写器天线产生的电磁场中获得足够的能量；另一方面，天 线决定了 RFID卡与读写器之间的通讯信道和通讯方式。

2.2模块工作过程

计算机部分的主控模块控制读写器与电子标签的协调工 作，与车辆读写器的通信等各种管理功能。是系统的中枢部分; 数据处理模块实现电子信息的管理。

写入模块在车辆上牌时，由交通管理部门写入车辆的电 子信息。一旦写入，电子信息即固化在系统中。以后在车辆的 使用过程中智能管理系统只能读取相应的电子信息，而不能修 改。

无线发射和接收模块该模块实现车辆与智能交通管理系 统的无线通信。车辆在行驶过程中一旦接收到智能交通管理 系统发出的请求信号后，车辆就将写入模块中固化的电子信息 取出，经无线发射模块发送出去，作为应答信号。货运车辆 智能管理系统接收到车辆的有效信息后，会将该车辆的电子 信息传送到智能交通管理系统后台的数据库中。

通信模块作为系统的扩展口，负责嵌入式电子车牌系统 与车辆主CPU的通信。扩展通信模块将完成与卫星通信功能。 实现真正意义上的物联网。

电源模块为整个系统提供工作电源。

2.3方案实施

嵌入式电子车牌自动识别系统在上车牌时，交通管理部 门以管理权限将车牌信息和加密信息通过写入模块写入车牌系 统，车牌电子信息即被固化在系统中，以供车辆使用过程中作 为车牌信息识别之用。

车辆发动机启动的同时启动车牌系统中的电源模块，系 统中开始工作于待机状态：准备随时通过RFID技术接收和应 答智能交通控制台的信号。只要车辆的发动机处于工作状态, 车牌系统即处于待机状态。当接收模块接收到智能交通管理 系统发出的请求信号后，车辆就将写入模块中固化的电子信息 取出，经无线发射模块发送出去，作为应答信号。智能交通 管理系统接收到车辆的有效信息后，会将该车辆的电子信息 传送到智能交通管理系统后台的数据库中。

在电子车牌自动识别系硬件电路中做专用扩展接口设计, 以实现车辆生产厂家与车辆管理部门不同源的问题。将来只要 厂家在车辆生产过程中在车辆主控电路中预留出对应扩展接 口，既可以实现完全脱离厂家，而完全又车辆管理部门进行 离线电子车牌编码信息的固化写入操作。

3仿真结果

通过对对秦皇岛港务局煤码头货运车辆现场允许测试, 进行车辆电子信息的写入、存储和加密以及嵌入式电子车牌系 统与智能交通管理系统之间基于FRID技术的无线通信。系 统完成了车辆的加密电子编码，电子车牌的唯一性得到确保, 实现电子车牌与车辆真正意义上的一一对应。

4结语

基于RFID技术的货运车辆管理管理系统能够为城市道 路规划设计提供精确、详尽的分类车流统计，实现道路规划 管理的最优化设计，减少交通阻塞黑洞。通过优化车辆管理 系统，实现计算机互联与和信息共享，通过物联网利用射频 自动识别(RFID)技术，实现车辆的自动识别和信息记录和 数据分析处理。长距离射频技术的使用也为物联网发展和拥 堵路段交通的优化提供有效解决途径。

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