基于RFID技術(shù)的港口車(chē)輛管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，港口業(yè)務(wù)增長(zhǎng)迅猛，提高吞吐量的需要也越來(lái)越強(qiáng)烈。而目前依靠人工管理的方式顯得捉襟見(jiàn)肘，所以采用高新技術(shù)改善港口管理模式勢(shì)在必然。RFID港口車(chē)輛管理系統(tǒng)通過(guò)給港口車(chē)輛綁定電子身份芯片，把車(chē)輛的相關(guān)信息記錄到系統(tǒng)中，由系統(tǒng)統(tǒng)一管理港口車(chē)輛的進(jìn)出行為，從實(shí)際上解決人工管理車(chē)輛所帶來(lái)的效率與效益的問(wèn)題。系統(tǒng)利用高性能的超高頻讀寫(xiě)器，采用基于C／S模式分層結(jié)構(gòu)，利用緩存，雙數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，使系統(tǒng)的可操作性強(qiáng)，穩(wěn)定性高，數(shù)據(jù)交互便捷。從而很好地提高了港口碼頭的管理效率與服務(wù)水平。
關(guān)鍵詞：港口車(chē)輛管理系統(tǒng)；RFID技術(shù)；車(chē)牌識(shí)別；電子標(biāo)簽

0 引言
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，快速增長(zhǎng)的港口業(yè)務(wù)量對(duì)港口碼頭管理系統(tǒng)的要求越來(lái)越高。將RFID無(wú)線(xiàn)射頻識(shí)別技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、地感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合，建設(shè)基于RFID技術(shù)的港口車(chē)輛管理系統(tǒng)能大大提高港口的效率與效益。
傳統(tǒng)的人工管理手段存在很多缺陷，港口使用RFID技術(shù)等管理能有效地解決以下問(wèn)題：
(1)人工管理存在著人為的過(guò)失與耗時(shí)長(zhǎng)的問(wèn)題，而使用計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)讀取RFID存儲(chǔ)信息，在系統(tǒng)正常運(yùn)行中不存在失誤的問(wèn)題，計(jì)算機(jī)的高性能也使單位流程的作業(yè)時(shí)間減少到最優(yōu)。
(2)在遇到不實(shí)時(shí)的問(wèn)題時(shí)可通過(guò)系統(tǒng)調(diào)出歷史記錄，防止無(wú)法追溯問(wèn)題的出現(xiàn)，減少不必要的分爭(zhēng)端。
(3)在遇到網(wǎng)絡(luò)故障等問(wèn)題時(shí)，車(chē)輛身份的信息可直接通過(guò)讀取寫(xiě)入RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)區(qū)獲取，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行。
(4)減少司機(jī)的工作量，RFID技術(shù)的遠(yuǎn)距離、可移動(dòng)的讀取方式可使司機(jī)不下車(chē)，不等待便可以通行。
(5)可防偽性，系統(tǒng)根據(jù)一定的規(guī)則向每張車(chē)輛身份卡寫(xiě)入數(shù)據(jù)，他人不可效仿。

1 RFID技術(shù)
RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)是一項(xiàng)利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合(交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng))實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸式信息傳遞，并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到自動(dòng)識(shí)別的技術(shù)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，RFID技術(shù)迅速發(fā)展，因其具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大，穿透力強(qiáng)，讀寫(xiě)距離遠(yuǎn)，讀取速率快，使用壽命長(zhǎng)，環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于身份識(shí)別、物流管理、物品追蹤、防偽、交通、動(dòng)物管理等諸多領(lǐng)域。
一個(gè)完整的RFID系統(tǒng)主要由限量的后臺(tái)計(jì)算機(jī)、若干讀寫(xiě)器、閱讀器及電子標(biāo)簽組成。其中，電子標(biāo)簽是物品識(shí)別的載體，每個(gè)標(biāo)簽具有惟一的電子編碼，其內(nèi)部存放著物品的相關(guān)信息；讀寫(xiě)器和閱讀器是系統(tǒng)的中間設(shè)備，它們通過(guò)射頻信息同電子標(biāo)簽進(jìn)行近距離通信，從而識(shí)別標(biāo)簽指代的物品信息，通過(guò)接口把信息匯總給后臺(tái)計(jì)算機(jī)。讀寫(xiě)器和閱讀器的區(qū)別在于，讀寫(xiě)器可以對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)操作，而閱讀器只能讀取標(biāo)簽內(nèi)部存放的信息；后臺(tái)計(jì)算機(jī)分析從中問(wèn)設(shè)備傳來(lái)的信息，負(fù)責(zé)管理整個(gè)標(biāo)簽系統(tǒng)的正常工作。
RFID系統(tǒng)的硬件組成包括電子標(biāo)簽和電子標(biāo)簽讀寫(xiě)器兩部分。讀寫(xiě)器通過(guò)射頻信息同電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，系統(tǒng)通過(guò)讀寫(xiě)器給電子標(biāo)簽發(fā)送指令，并通過(guò)讀寫(xiě)器分析電子標(biāo)簽返回的有關(guān)信息；電子標(biāo)簽是應(yīng)答器，用來(lái)響應(yīng)讀寫(xiě)器的指令，并報(bào)告處理結(jié)果。
電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線(xiàn)和標(biāo)簽芯片組成，標(biāo)簽天線(xiàn)是讀寫(xiě)器和標(biāo)簽芯片之間進(jìn)行信號(hào)和能量傳遞的終結(jié)。標(biāo)簽芯片則根據(jù)讀寫(xiě)器的指令，做出相應(yīng)的操作和響應(yīng)。

2 系統(tǒng)概述
系統(tǒng)分為軟件與硬件部分，硬件部分包括RFID讀寫(xiě)器、RFID電子標(biāo)簽、工控機(jī)、攝像機(jī)、硬盤(pán)錄像機(jī)、自動(dòng)道閘、LED顯示屏、地感等。軟件部分采用C／S模式設(shè)計(jì)，具有響應(yīng)速度快，操作界面漂亮等優(yōu)點(diǎn)。軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)合法用戶(hù)的管理，并允許對(duì)應(yīng)的用戶(hù)管理車(chē)輛的身份卡(RFID標(biāo)簽)，包含新增與注銷(xiāo)。另外，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)用戶(hù)可以監(jiān)控整個(gè)車(chē)輛的出入行為，必要時(shí)可進(jìn)行人工干預(yù)，超級(jí)用戶(hù)具有對(duì)這個(gè)系統(tǒng)所有功能的權(quán)限，具有對(duì)系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)字典、過(guò)往歷史記錄的查閱統(tǒng)計(jì)等操作權(quán)限。另外，系統(tǒng)具有雙數(shù)據(jù)庫(kù)，即中心數(shù)據(jù)庫(kù)與本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。中心數(shù)據(jù)是網(wǎng)絡(luò)正常情況下系統(tǒng)記錄信息與獲取信息的媒體，系統(tǒng)通過(guò)WebService服務(wù)與中心服務(wù)器進(jìn)行交互；本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)具有與中心服務(wù)器相同的數(shù)據(jù)字典，以便于網(wǎng)絡(luò)異常情況下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)脫機(jī)運(yùn)行，系統(tǒng)在這一時(shí)期產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會(huì)暫時(shí)保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，待網(wǎng)絡(luò)正常后自動(dòng)上傳到中心服務(wù)器，保證記錄的完整，其物理結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。