基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的橋梁承重實時監(jiān)測系統(tǒng)

魏星++馬正娟++冉陳思

摘 要

橋梁塌方一直高居各種橋梁事故的首位，成為威脅交通安全的最大隱患。隨著計算機檢測技術(shù)的不斷發(fā)展，與橋梁塌方風(fēng)險等級檢測工作相關(guān)的設(shè)備被研發(fā)出來，射頻技術(shù)與壓電電纜的綜合應(yīng)用為解決交通管理問題提供了非常好的前景，無限射頻識別是二十世紀90年代興起的一項非接觸的自動識別技術(shù)。它利用射頻信號通過空間藕合實現(xiàn)無接觸的信息，并通過所傳遞的信息達到識別目的。但是，其開發(fā)成本過高不利于大面積推廣。融合傳感器技術(shù)，結(jié)合單片機控制，可將重量信號、速度信號通過車上自帶的RFID標簽實時反饋到單片機上，用LCD液晶顯示屏顯示出來，從而實現(xiàn)對橋梁承重的實時監(jiān)測，真正意義上有效的減少橋梁事故的發(fā)生，延長橋梁的使用壽命，降低交通安全隱患。通過RFID閱讀器掃描車輛標簽的最大不超載重量信息反饋給單片機進行累加，從而達到橋梁承重實時監(jiān)測的目的。

【關(guān)鍵詞】RFID 橋梁承重監(jiān)測 智能監(jiān)測 單片機

我國是一個橋梁事故多發(fā)的國家，主要是由于相關(guān)人員安全意識淡薄，監(jiān)管缺失造成的。橋梁事故在造成巨大財產(chǎn)損失的同時，給相關(guān)人員的生命帶來了巨大的威脅。近年來，我國智能交通已經(jīng)被吵的火熱，但是我國的智能交通技術(shù)仍處于探索發(fā)展階段，但可以肯定的是建立智能交通系統(tǒng)可以極大地提高交通運輸效率，有效的保障暢通和安全，增強行車的舒適性，改善環(huán)境的質(zhì)量，提高能源的利用率。

目前城市智能交通中對車輛信息的采集方式已經(jīng)不僅僅局限于視頻采集和地感線圈的采集方式，RFID無線射頻技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于道路車輛信息采集系統(tǒng)中，它可以針對每輛車提供一張記錄該車輛全部身份信息的電子標簽，因此相對于視頻采集方式，它可以實現(xiàn)低能耗采集車輛的信息，并且采集方式靈活，信息更加全面。

本項目將結(jié)合單片機和RFID技術(shù)實現(xiàn)橋梁承重實時監(jiān)測系統(tǒng)。本系統(tǒng)將實現(xiàn)橋梁承重實時監(jiān)測，即通過橋梁兩頭的RFID閱讀器實時閱讀每輛車附帶的RFID標簽識別出每輛車的最大不超載重量并反饋給單片機。單片機對上橋的車輛重量進行累加，對下橋的車輛重量進行累減從而實現(xiàn)對橋梁承重進行實時監(jiān)測。當(dāng)監(jiān)測到承重達到橋梁承重上限時，用單片機控制兩個橋頭的自動閘門關(guān)閉上橋通道以阻止增加橋梁承重，直到橋梁承重低于承重上限時控制自動閘門對等待上橋的車輛予以放行。橋梁事故是威脅交通安全的最大隱患之一，其存在著隨機性和不可預(yù)測性。

隨著計算機監(jiān)測技術(shù)的快速發(fā)展，橋梁承重監(jiān)測和橋梁塌方風(fēng)險監(jiān)測設(shè)備被研發(fā)出來，但其高額的開發(fā)費用和維護費用導(dǎo)致其不能大面積推廣。而我們設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)的橋梁承重實時檢測系統(tǒng)將很好的解決這一問題。

項目完成以及取得的成果情況如下：

（1）該作品基本實現(xiàn)了所有功能，達到了預(yù)期實驗的效果，并產(chǎn)生了較大的社會效益，從多方面體現(xiàn)了無線射頻RFID技術(shù)這一新興行技術(shù)的優(yōu)勢。

（2）該作品能實時監(jiān)測橋梁上的承重情況，并將這一信息實時通過液晶顯示出來。這一功能極大地優(yōu)化了工作人員的工作量，使橋梁承重數(shù)據(jù)更加直觀簡明，同時增強了安全性。

（3）該作品能夠?qū)⑼ㄟ^橋梁的每一輛車的數(shù)據(jù)信息通過標簽讀取出來，比如說車輛的承載情況、車輛的實時速度、車輛最大不超重重量等，并且能夠?qū)⑦@些信息通過液晶顯示屏實時顯示出來。

（4）成功實現(xiàn)用單片機對車輛重量的實時累加和累減。其中涉及到算法的問題，算法比較單一，只是涉及到一個簡單的累加和累減，但是不是百分百的精確，畢竟考慮到現(xiàn)實情況中車流量很大，每輛車的最大承載信息各不相同，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不是很穩(wěn)定，但是如果只是單純的模擬的話，是完全沒有問題的。

（5）在模擬橋梁道路中，用單片機成功控制自動閘門的開啟和關(guān)閉。當(dāng)監(jiān)測到承重達到橋梁承重上限時，用單片機控制兩個橋頭的自動閘門關(guān)閉上橋通道以阻止增加橋梁承重，直到橋梁承重低于承重上限時控制自動閘門對等待上橋的車輛予以放行。

（6）通過完成這個項目，我發(fā)現(xiàn)RFID技術(shù)可以運用到很多現(xiàn)實生活中。RFID識別工作無需人工干預(yù)，具有高速移動物體識別、多目標識別和非接觸識別等特點，并且可以工作在外界環(huán)境惡劣的情況下，不怕油漬、灰塵污染等，完全可以替代條形碼。如果將RFID運用到我國物流領(lǐng)域中，我相信會有很好的前景。

（7）RFID在物流中的應(yīng)用最終將取代傳統(tǒng)條形碼的地位，這將毫無疑義.在需要對物品進行跟蹤或分類管理的任何場合，RFID都有其用武之地。供應(yīng)鏈與物流管理將會是RFID技術(shù)最大的展現(xiàn)舞臺。如貨物的清點、盤庫和數(shù)據(jù)錄入等，如今在各輔助工具的幫助下，盡管有所呈現(xiàn)，但效率低下、差錯率仍居高不下，這歸根結(jié)底在于信息的準確性和及時性問題無法得到有效的解決，而這恰恰是RFTD技術(shù)最突出的優(yōu)點之一，如果每件商品都貼上了RFID標簽，無需打開產(chǎn)品的外包裝，系統(tǒng)就可以對其成箱成包地進行識別，從而準確地隨時獲得產(chǎn)品的相關(guān)信息。這是本次試驗通過對RFID的學(xué)習(xí)和認識所拓寬的最新發(fā)現(xiàn)。

本項目運用物聯(lián)網(wǎng)RFID技術(shù)對車輛的RFID標簽進行掃描，RFID技術(shù)利用無線射頻方式進行非接觸式雙向通信交換數(shù)據(jù)以達到自動識別的目的。該技術(shù)具有防水、耐高溫、使用壽命長、讀取距離遠、標簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲數(shù)據(jù)容量大、存儲信息可以隨意修改、可以識別高速運動中的物體，課識別多個標簽，可以在惡劣環(huán)境下工作等優(yōu)點。

讀取出車輛的最大不超重重量并反饋到單片機。單片機對上橋車輛的車重進行累加，對下橋的車輛的車重進行累減，從而達到對橋梁承重的實時監(jiān)測?？梢杂行У难娱L橋梁的使用壽命，降低交通安全隱患，減少橋梁事故的發(fā)生。其開發(fā)成本低，使用性強等特點有利于大面積推廣。

參考文獻

[1]張毅剛等.單片機原理及接口技術(shù)[M].北京：人民郵電出版社，2015.

[2]董麗華.RFID技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

作者簡介

魏星（1995-），男，山東省臨沂市人?，F(xiàn)為重慶科技學(xué)院學(xué)生。研修專業(yè)為測控技術(shù)與儀器。

作者單位

重慶科技學(xué)院 重慶市 401331