基于RFID的渣土车工地监控装置的设计

沈伟

（南通大学，南通　226019）

基于RFID的渣土车工地监控装置的设计

沈伟

（南通大学，南通226019）

建筑工地渣土车管理一直是城市建设中一大难题，物联网技术的应用为渣土车管理高效化提供技术支撑。设计一个嵌入式渣土车工地监控装置，采用基于ARM内核的STM32f103RBT6作为主控制芯片，利用RFID标识车辆信息，结合视频监控技术，网络通信技术与数据库管理技术，对工地渣土车进行集中智能化管理。

RFID；渣土车；STM32

0　引言

城市基础建设中产生的建筑垃圾都需要大马力载货自卸式渣土车的运输，在提高效率的同时也带来了环境污染、安全等诸多问题，例如车容车貌不洁，车辆分散不易管理，不按规定时间、线路行驶，乱倒私卸，沿途抛洒，野蛮超速行驶等问题。在计算机技术应用以前，车辆管理只能依托于手工记录的方式，由专门的工作人员负责车辆信息的收集和行驶监督，手工记录，效率低下，信息分散，无法及时沟通，影响车辆管理工作的一致性和整体性［1］。物联网技术的应用为渣土车辆的管理高效化提供了技术支撑。综合运用射频识别技术，视频技术，网络通信技术与数据库管理技术等技术手段，实现对渣土车的集中智能化监控管理，有效提高监管部门的效率，促进城市建设的和谐发展。

1　渣土车工地监控流程

本文设计一个渣土车工地监控装置，对渣土车辆的出场过程，清洗过程进行监控［2］。车辆进场时，渣土车辆用中远距离的RFID卡号进行身份识别，同时触发网络摄像机进行图像抓拍。若是未识别到卡或是卡无效，由地感线圈触发摄像机进行图像抓拍，上传抓拍图像，存入数据库，便于事后追查责任。车辆进场后需进行车辆清洗，通过在清洗装置的出入口检测地感线圈信号和车辆RFID信号来判断车辆是否进行清洗；土方作业后车辆出场，经由地磅称重检测合格后放行。车辆在工地行驶全程的射频信息和图像信息利用LAN网络传送给上位机，上位机对这些车辆信息进行数据库信息保存。渣土车工地监控流程如图1所示。

图1　渣土车工地监控流程

2　硬件设计

装置采用模块化设计，主要由主控单元、射频识别单元、车辆感应单元、超载检测单元以及视频监控抓拍单元组成。

图2　系统硬件框图

主控单元选用高性能的STM32f103RBT6作为主处理器，STM32F103系列微处理器是基于ARMv7-M体系结构的32位标准RISC（精简指令集）处理器，提供很高的代码效率，在通常8位和16位系统的存储空间上发挥了ARM内核的高性能。该系列微处理器工作频率为72MHz，内置高达128K字节的Flash存储器存储器。

地感车辆检测单元和网络摄像机通过I/O口与MCU相连；超载检测单元和射频识别单元通过RS-232与MCU相连；上位机经过周立功ZNE-100 RJ-45转RS-232模块与MCU相连。

图3　RFID读写器框图

射频收发模块分为射频电路部分以及单片机电路部分，如图3所示。射频芯片采用奥地利微电子公司的AS3992射频芯片，AS3992芯片具有体积小，功耗低，多频段兼容，同时支持EPC Gen2以及ISO 18000-6A/6B通信协议等诸多特点。采用C8051F340单片机的控制AS3992芯片的时序，如图4所示。车辆感应模块选用PD132地感车辆检测器，摄像部分选用深圳浩景NV201E型网络摄像机。上位机软件基于.NET平台进行编写。

图4　AS3992读取数据时序图

3　软件设计

在车辆进场时，由地感车辆检测器检测到有车辆驶入，主控单元触发RFID单元对车载标签进行读取感知。车辆信息封装后发送到后台服务器［3］。服务器接收到前端信息后，通过查询数据库来识别车辆信图息。对于错误信息的进行报警。具体流程图如图5。

图5　主程序框图

3.1RFID防碰撞算法

多标签读取时，首先使用gen2SelectForTag（）选择射频场内的标签群，之后通过含有Q值参数的gen2QueryStandard（）命令对标签群启动一个盘存周期，之后不断发送QueryRep（）命令和ACK（）命令对标签槽计数器减值并进行识别，正确唯一识别的标签序列号被记录在存储器中。为了识别全部标签，QueryRep（）命令和ACK（）命令需要重复执行N=2Q-1次，即把所有Q值产生的可能的时隙都要历遍。在这个流程中，读写器需要根据每一轮搜索中标签的回波情况自动调整Q值大小。

3.2RFID通信命令格式

主机与AS399x读写模块的通信模式是主动式，即由主机向RFID读写器/模块发出命令，读写器/模块执行完该命令后将相关的结果或数据返回到主机中。主机与RFID读写模块之间的通信数据是以字节为单位来传送的。每条命令由多个字节组成。主机向AS399x读写模块发送的命令与读写器返回的数据格式是相同的：命令体包括：命令码+命令字节长度+命令数据返回数据的命令码是对发送数据命令码的回答［4］。如表1，2所示。

以轮询命令为例：

表1　查询数据格式

表2　返回数据格式

例子：

发送：31 03 01

32 12 01 0E 34 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 23表示识别到

标签，EPC：01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 23 3.3服务器接收照片子程序的设计

接收照片的服务器基于Windows操作系统，采用C#语言编写。注意：接收图片成功后，程序必须输出“upload-ok”通知前端设备照片上传成功。由于篇幅有限，下面给出图片上传代码如下：

if（upfile.PostedFile.ContentLength＞0）

｛

string strSaveDir="./"；

string strName=upfile.PostedFile.FileName；

int intExt=strName.LastIndexOf（"."）；

智慧商圈系统在城市大中型商圈中的应用率较高，一方面可提升客户对商圈的整体购物服务体验，另一方面可提升商圈的管理水平和决策能力。该系统目前正在上海人民广场地下广场(迪美广场、香港名店街)试用。通过全天候的客流量统计分析，了解商圈内的客流动向、集中区域和逗留时间，形成按日期、按时间段的客流分析报告，为商圈的整体布局和客流引导、客户转化率及销售量最大化提供参考。图7为上海香港名店街各时间段各商铺的客流量变化曲线,图8为该商圈试用的APP界面。

string strExt=strName.Substring（intExt）；

if（strExt！=".jpg"&&strExt！=".gif"）

｛

labelUpResult.Text="wrong file type"；

labelFileName.Text=""；

labelFileExt.Text=""；

labelFileSize.Text=""；

｝

else

｛

intExt=strName.LastIndexOf（"/"）；

string strBaseName；

if（intExt！=0）

strBaseName=strName.Substring（intExt）；

else

strBaseName=strName；

upfile.PostedFile.SaveAs（Server.MapPath（strSaveDir+ strBaseName）；

图6　图像抓拍界面

4　结语

本装置利用射频识别技术、视频技术、数据库技术综合对工地渣土车辆进行感知、记录。对渣土车进场、清洗、作业、出场等过程实时监控，提高了管理部门的监管效率。采用模块化设计，为后期升级预留接口。后期可结合GPS、GPRS技术，对渣土车辆道路运行进行监控，以达到对渣土车辆综合监管的目的。

［1］刘奎，郝伟.三管齐下治理渣土车问题［J］.法制与社会，2011（06）.

［2］张学锋.基于物联网技术的渣土车智能监管系统设计与实现［J］.软件产业与工程，2010（06）.

［3］秦玉，姚振强，危险品集装箱状态实时监测系统设计［J］.机械设计与研究，2008-12.

［4］EPC RFID Tags in Security Applications［M］.University of Washington，2010.

RFID；Sediment Vehicles；STM32

Control Monitor Unit of Sediment Vehicles Based on RFID

SHEN Wei
（Nantong University，Nantong 226019）

The management of sediment vehicles in the construction site is always a big problem in the urban construction，and the application of the Internet of things technology provides the technical support to the efficient management of sediment vehicles.Designs an embedded construction site monitoring device of sediment vehicles，STM32f103RBT6 based on ARM is used as a control CPU，and RFID is used to identify the vehicle information.Combined with the video monitoring technology，network communication techniques and database management technology，realizes centralized intelligent management in the management of sediment vehicles in the construction site.

1007-1423（2016）28-0062-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.28.017

沈伟（1988-），男，江苏南通人，硕士研究生，研究方向为智能控制

2016-08-03

2016-09-30