基于物聯(lián)網(wǎng)的工程車輛運輸監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

何順興 劉寧寧 郭海東

[摘 要]基于物聯(lián)網(wǎng)的工程車輛運輸監(jiān)控系統(tǒng)以GPS、傳感器、RFID無線射頻識別、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)燃夹g(shù)為支撐，以實時數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)工程車輛在途運輸環(huán)節(jié)的實時監(jiān)控以及運輸信息的實時管理和維護(hù)，包括車輛裝料、車輛卸料、參數(shù)設(shè)定、信息查詢、行駛路線以及行駛時間等，能夠?qū)こ誊囕v的統(tǒng)一調(diào)度及安全運行進(jìn)行實時監(jiān)控?；诖?，本文重點分析了基于物聯(lián)網(wǎng)的工程車輛運輸監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)。

[關(guān)鍵詞]RFID；GPS；統(tǒng)一調(diào)度；無線傳輸

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.08.079

[中圖分類號]TP391.44；TN929.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [文章編號]1673-0194（2019）08-0-03

0 引 言

傳統(tǒng)礦山開采、鐵（公）路修建及房地產(chǎn)開發(fā)等，都是由人工按經(jīng)驗進(jìn)行調(diào)度的，混凝土或沙土一旦裝上車，企業(yè)就無法對車輛進(jìn)行監(jiān)控，無法保證車輛在最佳時間內(nèi)卸料，由于缺乏有效的控制機制，導(dǎo)致企業(yè)不能監(jiān)管司機的違規(guī)行為，同時由于對車輛的運行情況缺乏實時監(jiān)控，導(dǎo)致企業(yè)缺乏決策數(shù)據(jù)。本文針對該問題提出了有效的解決方案，在結(jié)合礦山開采、沙土運輸?shù)仁┕て髽I(yè)需求的基礎(chǔ)上，提出集門禁系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)為一體的工程車運輸管理系統(tǒng)解決方案，包括檢測車輛出入情況，確定車輛的實時位置和運行路線，檢測車輛的運行情況和油箱情況，將信息傳輸?shù)娇刂品?wù)器，形成實時電子地圖和完成調(diào)度指令等。同時，在道路交通領(lǐng)域，安檢口的車輛檢測技術(shù)融入了嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，對車輛的行駛速度、車牌牌號、車輛行駛狀況等進(jìn)行檢測，能夠使道路交通管理更快捷、更智能化。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的工程車輛運輸監(jiān)控系統(tǒng)概述

物聯(lián)網(wǎng)工程車輛運輸監(jiān)控系統(tǒng)通過運用數(shù)據(jù)通訊的局域網(wǎng)，在結(jié)合工程車企業(yè)的日常生產(chǎn)管理需要及運輸管理需要的基礎(chǔ)上對工程車進(jìn)行有效監(jiān)控，能夠優(yōu)化企業(yè)資源配置、提高企業(yè)的市場競爭力，全方位地滿足企業(yè)業(yè)務(wù)需求和對營運車的日常管理需求。正、反轉(zhuǎn)的檢測功能可以幫助企業(yè)準(zhǔn)確掌握車輛使用狀況，是工程車企業(yè)管理的利器。企業(yè)將無線中繼器作為中樞傳導(dǎo)裝置能夠?qū)崿F(xiàn)無人化的工程車填土等工業(yè)化工程，實現(xiàn)物與物之間的聯(lián)系?；谖锫?lián)網(wǎng)的工程車輛運輸監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)主體多為大型的機械化工程，目的是實現(xiàn)節(jié)約人工成本、提高工業(yè)化效率、服務(wù)質(zhì)量等目標(biāo)，從而使企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。系統(tǒng)的成功實施，還可以擴(kuò)展其他應(yīng)用領(lǐng)域，如船只調(diào)度等。

2 技術(shù)理論

2.1 GPS技術(shù)

在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)中，GPS定位系統(tǒng)在定位技術(shù)上最為成熟與完善，所以被廣泛應(yīng)用在車輛定位上?，F(xiàn)有的GPS地理信息系統(tǒng)技術(shù)，能夠為工程車推薦有效的路線，使其在最短時間內(nèi)完成運輸。有些地方交通網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜多變，司機在不同時間和不同路段的路線選擇具有不穩(wěn)定性和不確定性。因此，企業(yè)應(yīng)結(jié)合路段車流量、距離和時間，綜合分析運輸路段的交通行為；對于給定的查詢點WTRM（Weighted Tree Recommendation Model），應(yīng)在多個可能的行駛路線中為車輛推薦最有效的完整路線，為工程車司機推薦最佳路線，使其在最短路徑下完成任務(wù)，提高運輸效率，節(jié)約運輸成本。

2.2 RFID無線射頻技術(shù)

在互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中，RFID無線射頻技術(shù)的應(yīng)用范圍越來越廣泛，在識別技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，能夠快速對多個目標(biāo)進(jìn)行掃描，安全性高。因此，RFID技術(shù)開始廣泛應(yīng)用在停車場管理、物流運輸、車輛定位等多個領(lǐng)域。RFID系統(tǒng)中針對不同用戶需求而開發(fā)的應(yīng)用軟件，能夠有效控制讀卡器讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息，并且對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、處理以及保存，從而實現(xiàn)用戶所需功能。工程車運輸信息管理系統(tǒng)在無線射頻技術(shù)的基礎(chǔ)上，當(dāng)攜帶RFID卡的工程車通過工地進(jìn)出口時，利用進(jìn)出口的讀卡設(shè)備將電磁波與電子標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，讀卡器在識別范圍內(nèi)發(fā)出查詢信號，將自身所攜帶的數(shù)據(jù)傳遞給讀卡器設(shè)備，讀卡器進(jìn)行解碼，最終將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)中心端，服務(wù)中心端保存相應(yīng)的操作和數(shù)據(jù)信息，設(shè)備端自動完成小票打印操作。

2.3 圖片壓縮與視頻采集

目前，像高考、研究生入學(xué)考試等大型考試逐漸實現(xiàn)了網(wǎng)上巡視，減少了作弊率；道路違章抓拍等措施提高了交通管理部門的執(zhí)法效率；逐漸普及的自動車牌識別系統(tǒng)有效提高了公共場所的智能化管理水平。本文嘗試在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用框架下，在低頻區(qū)完成掃描、重新組織、編碼等過程，完成JPEG圖像壓縮全程處理，形成了具有中、高端比特率，畫質(zhì)良好，符合國際標(biāo)準(zhǔn)的JPEG圖像。在工地的運輸起點和運輸終點放置監(jiān)控攝像頭實現(xiàn)抓拍和記錄信息功能，對圖像進(jìn)行壓縮，存儲到云端，并通過Socket網(wǎng)絡(luò)編程傳輸碼流數(shù)據(jù)。服務(wù)器端在調(diào)度車輛時，通過系統(tǒng)界面顯示車輛的實時位置，并調(diào)用移動端接口將位置信息回傳到手機APP。其中，手機APP與服務(wù)器端連接采用4G或WIFI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，運用TCP/IP協(xié)議和Socket編程實現(xiàn)通信。

3 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

通過若干個無線網(wǎng)絡(luò)和無線中繼器組成方圓直線距離5 km的局域網(wǎng)，圖1是工程項目中的一個入口和出口的邏輯結(jié)構(gòu)圖，但實際上工程具有若干個工程車輛入口和出口，每個入口與出口并非固定相對。工程運土車進(jìn)入挖土操作區(qū)，挖掘機車的APP自動感應(yīng)，并把進(jìn)入感應(yīng)區(qū)的若干部車輛信息顯示在APP界面，當(dāng)挖掘機車對某部工程車（攜帶RFID卡）裝土操作完畢后，司機執(zhí)行APP顯示的已裝土工程車輛進(jìn)行“確認(rèn)”按鈕操作。之后，已裝土車輛從出口區(qū)駛出，其間由出口區(qū)的設(shè)備先后完成讀卡、攝像（全天候）操作，并把操作信息上傳至服務(wù)中心端；接著已裝車輛由入口區(qū)進(jìn)入回填區(qū)，系統(tǒng)自動完成讀卡、攝像、小票打印操作，全部處理信息，并自動上傳至服務(wù)中心端，由車輛司機下載撕取小票。至此，關(guān)于工程車輛的一趟業(yè)務(wù)處理結(jié)束。

服務(wù)中心端綜合管理系統(tǒng)功能的簡要介紹。①參數(shù)設(shè)定。入口與出口的計價設(shè)置，設(shè)備參數(shù)設(shè)置等。②工程車輛信息管理。車輛注冊、信息修改等維護(hù)。③工程監(jiān)控。工程現(xiàn)場狀況在線巡監(jiān)、工程車輛土方運載狀況圖查看等。④車輛運輸費用統(tǒng)計與輸出及系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護(hù)。⑤車輛運費結(jié)算與打印，包括年報表、月報表、日報表等。

模擬工地一條路線上的設(shè)備部署，由于模擬的距離較短，暫時未使用中繼器功能。當(dāng)設(shè)備正常工作時，模擬車輛經(jīng)過入口時讀卡器會接收到磁卡信息，此時讀卡器會有相應(yīng)的響應(yīng)，模擬車輛經(jīng)過入口時設(shè)備的感應(yīng)狀態(tài)。

4 結(jié) 語

基于物聯(lián)網(wǎng)的工程運輸監(jiān)控系統(tǒng)在運用數(shù)據(jù)通訊局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程車企業(yè)的需求，以RFID無線射頻技術(shù)實現(xiàn)讀卡、GPS實時定位、中繼器擴(kuò)大局域網(wǎng)覆蓋范圍等技術(shù)支撐，實現(xiàn)了集門禁系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、定位系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為一體的物聯(lián)網(wǎng)工程車輛運輸監(jiān)控系統(tǒng)，在大型沙土、混凝土運輸企業(yè)的作業(yè)過程中，在優(yōu)化企業(yè)資源配置、提高運輸效率、節(jié)約成本、減少企業(yè)管理漏洞以及提高安全性方面發(fā)揮著重要的作用。

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