基于RFID的沥青混合料运输信息系统的设计.doc

基于RFID混合料运送信息系统设计
唐建亚 徐慧
（江苏中路信息科技有限公司，南京，210000）
摘要：沥青路面施工过程中，混合料运送是施工前、后场联系衔接。本文设计了一种基于RFID技术混合料运送信息系统，结合RFID通信采集、3G传播及计算机软件技术，对混合料运送车辆牌照、运送开始与结束时间、摊铺桩号实现监控，实现了混合料运送开始时间、摊铺时间、摊铺桩号采集，为沥青路面质量溯源提供了根据，实现了混合料运送过程量化记录。
核心词：RFID；混合料运送；信息系统；质量溯源
基金：吉林省交通科技项目（-4-1-8）

近年来，沥青路面智能管控技术逐渐得到推广应用，其中混合料生产监控系统推广应用相对早，其实现了混合料生产过程质量实时在线监控[
参照文献
[]李鞭焕，苏子兴等，热拌沥青混合料实时监控系统在云南昭会高速应用[J].公路交通科技（应用技术版）,(7),92-94.
[2]魏宏云,谢文斌,周卫峰,李源渊.基于物联网道路路面施工质量实时监控系统研究[J].公路交通技术,,01:6-10.
]。但从质量溯源角度出发，道路工作者还需要理解拌合监控混合料，详细铺筑工程桩号，或是可依照工程桩号能溯源至混合料拌合质量。
本信息系统以混合料运送过程为研究对象，以为普通公路工程施工相对封闭，运送车辆相对固定、运送路线相对固定，重点研究应是何时生产混合料，何时到达摊铺现场，且摊铺至详细哪一种工程桩号。设计了基于RFID射频辨认技术混合料运送信息系统，实现了混合料运送过程监管，且可结合混合料生产监管系统，溯源至该车混合料生产信息数据，使工程质量管控更为精细，实现不同施工环节数据共享[[3]强茂山,杨亮,邓焕彬.高速公路建设项目集成化管理评价体系[J].清华大学学报:自然科学版,,50(9):1369-1373.
[4]王猛.基于RFID车间制造信息管理系统研究与开发[D].南京航空航天大学,.
[5]黄玉兰.物联网射频辨认(RFID)核心技术详解[M].人民邮电出版社,.
[6]李文清,李思李,何璐,王同,孙涛. 基于RFID水泥混凝土路面质量安全溯源系统研究[J]. 公路交通科技(应用技术版),,08:114-117.
[7]唐建亚，张志祥等，一种沥青混合料运送时间周期采集测试办法[P].中华人民共和国专利：ZL10360549.8,-08-03.

]。
一 RFID概述
（一） RFID技术简介
RFID（Radio Frequency Identification），即无线射频辨认技术。它是以无线电波为载体，无需人为接触或者瞄准，可以在各种恶劣环境下工作一种自动辨认技术[4]。它通过电磁场进行数据和信息读取，具备很大优势，如体积小、容量大、辨认速度快、安全性强、自动化限度高、可同步辨认各种目的、使用寿命长等。随着集成电路发展，RFID技术成本不断减少，当前被广泛应用于各个行业，如货品销售、图书馆管理、材料流通、自动收费或辨认车辆身份系统及公司生产等。
（二）RFID工作原理
RFID基本构成某些有3个，分别为电子标签（Tag）、阅读器（Reader）和天线。其工作原理如图1所示。

图1 RFID工作原理
当阅读器发出某一射频信号，电子标签进入该区域时产生电流从而获得能量，以载波信号形式将标记电子标签唯一产品信息发送给阅读器，阅读器读取信息并发送到服务器端进行数据分析和解决。
二 基于RFID混合料运送信息系统设计
（一） RFID设备定型选取
本系统所采用电子标签为ISO18000-6C合同，工作频率为超高频率915MHz，辨认距离为3-5米，以保证运送车辆与摊铺机进行对接卸料时，记录精确摊铺时间与桩号。电子标签采用ABS塑料外壳、环氧树脂胶进行封装，以适应高温、淋雨等复杂使用环境。电子标签采用无源标签，即不需要电源，使安装更为以便，且也许减少有效期间维护工作量。电子标签分别安装于混合料运送车辆驾驶室侧厢、尾厢位置，便于在施工前、后场阅读器接受信息。
本系统所采用阅读器同样采用ISO18000-6C空中接口合同，工作频率为超高频800-1000MHz，分别安装于拌合后场出料口或磅房位置，施工前场摊铺机械上。阅读器连接3G或4G无线通信模块，与中心服务器通信。
此外，为获取混合料摊铺工作桩号，本系统在前场摊铺机械上安装RTK-GPS定位设备，测量摊铺机平面坐标信息数据，并依照工程独立坐标与WGS84坐标体系转换关系，获得摊铺机械厘米级工程桩号。
（二） 信息数据传播流程
沥青混合料运送系统采用自动辨认RFID技术，以3G或4G通讯网络为载体，有效地监控车辆运送时间及其运送周期，准拟定位每车混合料摊铺桩号，从而实现路面施工质量溯源。现场数据采集与通信传播流程见图2所示。

图2 信息数据传播流程
RFID与系统服务器传播方式重要通过Web服务来进行互相联通，重要如下几种环节：1）提供Web服务系统一方面依照需求制定服务程序，以及服务对外访问地址和接口；2）应用系统组织好需要上传信息，通过Web服务发布地址以及交互API接口函数规定，把数据发送给接受方；3）接受方收到数据后进行有关解决，同步会返回给应用系统与否传播成功和解决后需返回数据。
（三） 软件数据库设计
本系统重要采用游览器/服务器（B/S）构造设计。由于系统中涉及到车辆信息管理、车辆进出场时间管理等，选取MySql作为该系统数据库。系统界面使用MVC模式、Java编程语言等进行设计。其中涉及混合料运送数据表涉及：车辆信息表（vehicleInfo）、RFID阅读器表（readerInfo）、GPS定位表（gpsInfo）。
车辆信息表（vehicleInfo）是记录车辆车牌号和标签号。车辆编号与车辆标签编号是唯一相应关系，这样阅读器读取标签编号时，系统才干精确无误地判断是哪个车牌号车辆，设计如表1所示。
表1 车辆信息表（vehicleInfo）
字段名称
字段类型
字段描述
id
name
tagId
int
varchar(32)
int
车辆编号
车辆车牌号
车辆标签编号
RFID阅读器表是记录阅读器位置、读取标签编号以及阅读器检测到标签时时间。RFID阅读器和电子标签是一对多关系，一种阅读器可以读取各种电子标签，与车辆信息表通过tagId字段关联，其字段设计如表2所示。

表2 RFID阅读器表（readerInfo）
字段名称
字段类型
字段描述
readId
readPlace
tagId
time
int
varchar(50)
int
datetime
阅读器编号
阅读器安装位置
标签编号
检测到标签系统时间
三 工程应用效果
本运送信息系统，可应用于水稳混合料、沥青混合料运运送监管，在江苏江广改扩建、江西昌宁高速等工程项目上进行了应用。
采用ABS塑料外壳、环氧树脂胶封装后电子标签，分别安装于驾驶室侧厢及尾厢位置。当混合料运送车在拌合后场完毕装料，开始运送时，安装电子标签车辆进入RFID阅读器读取范畴，阅读器将读取到标签ID通过无线通信模块传播至系统数据库中。

图3 运送车电子标签安装位置

图4 拌合后场RFID阅读器安装位置

当运送车辆向摊铺机内卸料时，安装于运送车尾厢上电子标签，与摊铺机上阅读器距离在3-5米辨认范畴内，安装于摊铺机上控制主机将RFID电子标签ID、摊铺机定位坐标等信息传播至系统数据库中。

图5 摊铺前场RFID阅读器安装位置

图6 安装于摊铺机上定位设备
信息系统通过标签tagId匹配，计算获得车辆牌照、运送开始时间、摊铺开始时间、摊铺结束时间、摊铺开始桩号、摊铺结束桩号，由此实现了混合料运送全过程监管，成为质量溯源根据。

图7 通过信息系统可查询车辆运送全过程信息
通过运用本信息系统可实现混合料运送全过程监管，通过工程桩号查询至混合料运送开始时间，并结合混合料拌合生产监管系统，实现任一工程桩号混合料拌合参数质量溯源。同步还可进行混合料运送时间周期控制，若水稳混合料或沥青混合料超过施工组织方案中规定运送时间周期，可实时向工程管理人员进行预警信息推送，防止超过水泥初凝时间水稳混合料，或温度过低沥青混合料铺筑于路面，从而可保证路面施工质量。
四 结论
本运送信息系统基于RFID技术，对混合料运送过程进行数据采集、监管。实现后场拌合、运送、前场摊铺施工各环节间数据共享，使沥青路面施工前、后场衔接联系更为紧密，其对于提高沥青路面施工质量、提高工程管理效率等方面有着积极意义。且RFID采集技术成本低、标签易安装、信息传播高速，使得本运送信息系统具备较强推广价值。

作者简介：唐建亚（1983.9-），男，江苏盐城人，工程师，重要从事工程领域信息化系统方面研究。
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