基于RFID的沥青混合料运输信息系统的设计

1、.基于RFID的混合料运输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，混合料运输是施工前、后场的联系衔接。本文设计了一种基于RFID技术的混合料运输信息系统，结合RFID通信采集、3G传输及计算机软件技术，对混合料运输车辆牌照、运输开始与结束时间、摊铺桩号实现监控，实现了混合料运输开始时间、摊铺时间、摊铺桩号的采集，为沥青路面质量溯源提供了依据，实现了混合料运输过程的量化统计。关键词：RFID；混合料运输；信息系统；质量溯源基金：吉林省交通科技项目（2014-4-1-8）.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

2、推广应用相对早，其实现了混合料生产过程质量的实时在线监控参考文献李鞭焕，苏子兴等，热拌沥青混合料实时监控系统在云南昭会高速的应用J.公路交通科技（应用技术版）,2015(7),92-94.2魏宏云,谢文斌,周卫峰,李源渊.基于物联网的道路路面施工质量实时监控系统研究J.公路交通技术,2015,01:6-10.。但从质量溯源角度的出发，道路工作者还需要了解拌合监控的混合料，具体铺筑的工程桩号，或是可根据工程桩号能溯源至混合料的拌合质量。本信息系统以混合料运输过程为研究对象，认为一般公路工程施工相对封闭，运输车辆相对固定、运输路线相对固定，重点研究应是何时生产的混合料，何时到达摊铺现场，且摊铺至具

3、体哪一个工程桩号。设计了基于RFID射频识别技术的混合料运输信息系统，实现了混合料运输过程的监管，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，使工程质量的管控更为精细，实现不同施工环节的数据共享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,2010,50(9):1369-1373.4王猛.基于RFID的车间制造信息管理系统研究与开发D.南京航空航天大学,2012.5黄玉兰.物联网射频识别(RFID)核心技术详解M.人民邮电出版社,2010.6李文清,李思李,何璐,王同,孙涛. 基于RFID的水泥混凝土路面质量安全溯源系统研究J. 公路交通

4、科技(应用技术版),2014,08:114-117.7唐建亚，张志祥等，一种沥青混合料运输时间周期采集测试方法P.中国专利：ZL201610360549.8,2016-08-03.。一 RFID概述（一） RFID技术简介RFID（Radio Frequency Identification），即无线射频识别技术。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的一种自动识别技术4。它通过电磁场进行数据和信息的读取，具有很大的优势，如体积小、容量大、识别速度快、安全性强、自动化程度高、可同时识别多个目标、使用寿命长等。随着集成电路的发展，RFID技术成本不断的降低，目前被广

5、泛应用于各个行业，如货物销售、图书馆管理、材料流通、自动收费或识别车辆身份系统及企业生产等。（二）RFID工作原理RFID基本组成部分有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，以载波信号的形式将标识电子标签唯一的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处理。二 基于RFID的混合料运输信息系统设计（一） RFID设备定型选择本系统所采用电子标签为ISO18000-6C协议，工作频率为超高频率915MHz，识别距离为3-5米，以保证运输车

6、辆与摊铺机进行对接卸料时，记录准确的摊铺时间与桩号。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，使安装更为方便，且可能减少使用期间的维护工作量。电子标签分别安装于混合料运输车辆的驾驶室侧厢、尾厢位置，便于在施工前、后场阅读器接收信息。本系统所采用的阅读器同样采用ISO18000-6C空中接口协议，工作频率为超高频的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。另外，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

7、，测量摊铺机的平面坐标信息数据，并根据工程独立坐标与WGS84坐标体系的转换关系，获得摊铺机械的厘米级工程桩号。（二） 信息数据传输流程沥青混合料运输系统采用自动识别RFID技术，以3G或4G通讯网络为载体，有效地监控车辆运输时间及其运输周期，准确定位每车混合料的摊铺桩号，从而实现路面施工质量的溯源。现场数据采集与通信传输流程见图2所示。图2 信息数据传输流程RFID与系统服务器的传输方式主要通过Web服务来进行相互联通，主要如下几个步骤：1）提供Web服务的系统首先根据需求制定服务程序，以及服务的对外访问地址和接口；2）应用系统组织好需要上传的信息，通过Web服务公布的地址以及交互API接口

8、函数的规定，把数据发送给接收方；3）接收方收到数据后进行相关处理，同时会返回给应用系统是否传输成功和处理后需返回的数据。（三） 软件数据库设计本系统主要采用游览器/服务器（B/S）结构设计。由于系统中涉及到车辆信息的管理、车辆进出场时间的管理等，选择MySql作为该系统的数据库。系统界面使用MVC模式、Java编程语言等进行设计。其中涉及混合料运输的数据表包括：车辆信息表（vehicleInfo）、RFID阅读器表（readerInfo）、GPS定位表（gpsInfo）。车辆信息表（vehicleInfo）是记录车辆的车牌号和标签号。车辆编号与车辆标签编号是唯一对应关系，这样阅读器读取标签编号

9、时，系统才能准确无误地判断是哪个车牌号的车辆，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idnametagIdintvarchar(32)int车辆的编号车辆的车牌号车辆的标签编号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的时间。RFID阅读器和电子标签是一对多关系，一个阅读器可以读取多个电子标签，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readIdreadPlacetagIdtimeintvarchar(50)intdatetime阅读器的

10、编号阅读器安装的位置标签的编号检测到标签的系统时间三 工程应用效果本运输信息系统，可应用于水稳混合料、沥青混合料运的运输监管，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、环氧树脂胶封装后的电子标签，分别安装于驾驶室侧厢及尾厢位置。当混合料运输车在拌合后场完成装料，开始运输时，安装电子标签的车辆进入RFID阅读器读取范围，阅读器将读取到的标签ID通过无线通信模块传输至系统数据库中。图3 运输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输车辆向摊铺机内卸料时，安装于运输车尾厢上的电子标签，与摊铺机上的阅读器距离在3-5米识别范围内，安装于摊铺机上的控制主

11、机将RFID电子标签ID、摊铺机定位坐标等信息传输至系统数据库中。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、运输开始时间、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输全过程的监管，成为质量溯源的依据。图7 通过信息系统可查询车辆运输全过程信息通过运用本信息系统可实现混合料运输全过程的监管，通过工程桩号查询至混合料运输的开始时间，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的溯源。同时还可进行混合料运输时间周期的控制，若水稳混合料或沥青混合料超过施工组织方案中要求的运输时间周期，可实时向工程管理人员进行预警信息的推送，防止超过水泥初凝时间的水稳混合料，或温度过低的沥青混合料铺筑于路面，从而可保证路面施工质量。四 结论本运输信息系统基于RFID技术，对混合料运输过程进行数据采集、监管。实现后场拌合、运输、前场摊铺施工各环节间的数据共享，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