利用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)貨車車架智能監(jiān)管
1.技術(shù)簡介
RFID無線射頻識(shí)別技術(shù)是從2O世紀(jì)8O年代走向成熟的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù).它利用射頻方式進(jìn)行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù),以達(dá)到識(shí)別目的。與傳統(tǒng)的磁卡,IC卡或者條碼識(shí)別方式相比,RFID具有遠(yuǎn)距離和非接觸識(shí)別的特點(diǎn),同時(shí)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),通過合理的設(shè)計(jì),可工作于各種惡劣環(huán)境,并具備優(yōu)秀的識(shí)別效果。RFID識(shí)別工作時(shí)無須人工干預(yù),適合于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集,同時(shí),可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)電子標(biāo)簽,操作快捷方便。其基本的工作原理圖如下:
RFID讀寫器通過天線向電子標(biāo)簽發(fā)出微波查詢信號(hào),電子標(biāo)簽被讀寫器微波能量激活,接受到微波信號(hào)后應(yīng)答并發(fā)出帶有標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息的回波信號(hào)。射頻識(shí)別技術(shù)的基本特點(diǎn)是采用無線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)靜止的或移動(dòng)的物體進(jìn)行識(shí)別,達(dá)到確定待識(shí)別物體的身份、提取待識(shí)別物體的特征信息的目的。目前,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn),交通運(yùn)輸控制管理,工業(yè)自動(dòng)化,倉儲(chǔ)物流等諸多領(lǐng)域。
2.項(xiàng)目應(yīng)用
基于RFID技術(shù)的中外運(yùn)貨柜車車架管控系統(tǒng),將在參考RFID在其他領(lǐng)域成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合中外運(yùn)貨柜車車架管理的自身需求,以自動(dòng)化、先進(jìn)性、穩(wěn)定性、可拓展性為原則,圍繞核心的業(yè)務(wù)需求,實(shí)現(xiàn)對(duì)貨柜車車架的自動(dòng)識(shí)別和跟蹤監(jiān)控。
本系統(tǒng)的核心是在貨柜車的車頭安裝RFID讀寫器及RFID天線,在車架上安裝RFID電子標(biāo)簽,通過讀寫器對(duì)電子標(biāo)簽的識(shí)別,來達(dá)到對(duì)車架的監(jiān)控管理。系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖如下:
2.1 RFID電子標(biāo)簽
RFID電子標(biāo)簽安裝在車架靠近車頭位置,根據(jù)不同的車架結(jié)構(gòu)特征,選擇合適的安裝位置。同時(shí),車架是金屬材質(zhì),需采用抗金屬電子標(biāo)簽。為保證電子標(biāo)簽在車架的使用及儲(chǔ)運(yùn)過程中不被破壞,因充分利用車架自身的結(jié)構(gòu),來達(dá)到對(duì)電子標(biāo)簽的保護(hù)。對(duì)確沒有保護(hù)位置的車架,在兼顧讀取性能的前提下,采用安裝金屬擋板或者緩沖橡膠的方式形成對(duì)標(biāo)簽的保護(hù)作用。
電子標(biāo)簽自帶3M雙面膠,且根據(jù)附著面的材質(zhì)和環(huán)境,選擇金屬粘合度高,耐高溫的進(jìn)口雙面膠,可直接粘貼在車架上,使用方便,性能可靠。
2.2 RFID天線
RFID天線安裝在車頭靠近車架的位置。因RFID天線本身體積比電子標(biāo)簽大,車頭上不易找到合適的具備保護(hù)作用的位置安裝,而車輛在日常的使用過程中,不可避免會(huì)出現(xiàn)磕碰事件,容易造成對(duì)安裝在車頭上的設(shè)備的損壞。為盡量避免這種意外損壞,本系統(tǒng)將采用高防護(hù)等級(jí)RFID天線,耐受能力大幅提升,工業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。
2.3 RFID讀寫器
RFID讀寫器是本系統(tǒng)的核心設(shè)備,在貨柜車上面的應(yīng)用,應(yīng)能達(dá)到車規(guī)級(jí)應(yīng)用規(guī)范,包括防塵、防水、防振適應(yīng)能力,并能適應(yīng)電壓、電流的波動(dòng),設(shè)備外殼必須堅(jiān)固耐用,抗腐蝕,適應(yīng)高低溫等戶外環(huán)境使用要求。
RFID讀寫器可安裝在駕駛室中(所以上述示意圖中并未出現(xiàn)RFID讀寫器),通過射頻電纜線與RFID天線連接,并實(shí)現(xiàn)對(duì)RFID標(biāo)簽信息的獲取,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車架的監(jiān)管。
3.系統(tǒng)流程
系統(tǒng)使用前,需首先完成電子標(biāo)簽信息的初始化,根據(jù)中外運(yùn)對(duì)車架管理的規(guī)則或規(guī)范,將車架的唯一識(shí)別碼寫入到電子標(biāo)簽中,并將電子標(biāo)簽安裝到對(duì)應(yīng)的車架上,完成初始數(shù)據(jù)信息的建立。
本系統(tǒng)中,RFID讀寫器通過串口與車載終端連接,RFID讀取到的數(shù)據(jù)將實(shí)時(shí)上傳給車載終端。
貨柜車輛啟動(dòng)后,RFID讀寫器開始進(jìn)入工作狀態(tài);當(dāng)安裝有RFID電子標(biāo)簽的車架與車頭完成連接后,電子標(biāo)簽進(jìn)入讀寫器識(shí)別范圍,讀寫器即將讀取到的數(shù)據(jù)反饋給車載終端,車載終端經(jīng)過處理后將數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺(tái)數(shù)據(jù)庫,完成車架的“上車任務(wù)”。
車架完成“上車任務(wù)”后,RFID讀寫器可根據(jù)系統(tǒng)要求,每間隔一段時(shí)間將讀取到的標(biāo)簽信息上車給車載終端,實(shí)時(shí)更新車架的工作狀態(tài)。
車架完成任務(wù)后,即被調(diào)離,車架上的RFID電子標(biāo)簽將離開RFID讀寫器的閱讀范圍,此時(shí),RFID讀寫器無法檢測(cè)到電子標(biāo)簽的存在,車載終端接受不到讀寫器返回的標(biāo)簽信息,即判斷車架完成“下車”操作。車架的一個(gè)完整工作周期結(jié)束,系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新并保存這些信息,達(dá)到對(duì)車架的實(shí)時(shí)監(jiān)管目的。
本系統(tǒng),RFID讀寫器需具有較寬的功率調(diào)整范圍,以通過對(duì)功率的調(diào)整,在不影響讀取性能的前提下,保障不會(huì)誤讀到別的車架電子標(biāo)簽。
4.硬件設(shè)備
本系統(tǒng)基于超高頻無源RFID技術(shù),硬件設(shè)備包括RFID電子標(biāo)簽、RFID天線和RFID讀寫器。
4.1 RFID電子標(biāo)簽
TAG-915M01專門為金屬等復(fù)雜環(huán)境設(shè)計(jì)的一款標(biāo)簽。具有閱讀距離遠(yuǎn),靈敏度高,物理特性優(yōu)良的特點(diǎn)??煞奖愕貞?yīng)用于金屬資產(chǎn)設(shè)備管理、車輛管理、物流等場(chǎng)合。
型號(hào) | TAG-915M01 |
頻率范圍 | 902-928MHz |
芯片 | Alien H3 |
讀寫協(xié)議 | ISO 18000-6C, EPC global C1Gen2 |
瞬間防靜電電壓 | +/- 3KV |
防水等級(jí) | IP67 |
工作溫度 | - 40 ℃ to + 85 ℃ |
材料 | 高密度PC外殼 (High Density Poly Carbonate Casing) |
安裝方式 | 3M雙面膠 |
尺寸 | 133mm(L) x 22.4mm(W) x 11mm(H) |
4.2 RFID天線
RFA915-6H70A是一款適用于UHF頻段RFID應(yīng)用場(chǎng)合的通用型天線,具有高增益、低駐波等特點(diǎn)。外形美觀小巧、采用防水圈與硅膠雙重防水設(shè)計(jì)、外殼采用加強(qiáng)筋位設(shè)計(jì)、適合各種惡劣環(huán)境使用??煞奖愕貞?yīng)用車輛、倉儲(chǔ)、物流、零售等UHF頻段的RFID場(chǎng)合中。
型號(hào) | RFA915-6H70A |
頻率范圍 | 840-960MHz |
增益 | 6dBi |
駐波 | 1.3 |
極化方式 | 左旋、右旋圓極化 |
連接器 | SMA型,其他可定制 |
3DB波瓣寬度 | 70° |
防護(hù)等級(jí) | IP67 |
尺寸 | 128m(L) x 128mm(W) x 20mm(H) |
4.3 RFID讀寫器
ThingMagic-Vega是一款車規(guī)級(jí)RFID讀寫器,它通過了汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):TS16949 , 內(nèi)嵌高性能M5e UHF RFID模塊,滿足于惡劣環(huán)境作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,非常適合部署于叉車和各類汽車應(yīng)用上。
型號(hào) | ThingMagic Vega |
標(biāo)簽協(xié)議 | EPC Class 1 Gen 2(ISO 18000-6C); DRM支持,先進(jìn)的防沖撞和抗干擾性能 |
天線連接器 | 三反向TNC天線端口支持單50歐姆天線(在電壓駐波比小于1.5:1頻率范圍操作) |
RF輸出 | 獨(dú)立的讀寫模式,5至30dBm輸出(1W),±1dBm可調(diào) |
頻率特性 | 頻率可依據(jù)如下要求調(diào)節(jié): FCC902-928MHz; ETSI865.6-867.6MHz; MIC910-914MHz |
GPIO | 2通用輸入和一個(gè)輸出,可連接Molex? |
工作溫度 | -40℃to75℃;交流電源適配器:0℃ to40℃ |
環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) | 確認(rèn)滿足車載標(biāo)準(zhǔn)為: |
標(biāo)簽識(shí)讀率 | 大于190標(biāo)簽/秒 |
安全 | IEC 60950-1 (ed.2) US-17640-UL |
尺寸 | 216mm長×133mm寬×38mm高 |