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

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，港口業(yè)務(wù)增長迅猛，提高吞吐量的需要也越來越強(qiáng)烈。而目前依靠人工管理的方式顯得捉襟見肘，所以采用高新技術(shù)改善港口管理模式勢在必然。RFID港口車輛管理系統(tǒng)通過給港口車輛綁定電子身份芯片，把車輛的相關(guān)信息記錄到系統(tǒng)中，由系統(tǒng)統(tǒng)一管理港口車輛的進(jìn)出行為，從實(shí)際上解決人工管理車輛所帶來的效率與效益的問題。系統(tǒng)利用高性能的超高頻讀寫器，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：港口車輛管理系統(tǒng)；RFID技術(shù)；車牌識別；電子標(biāo)簽

0 引言
隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，快速增長的港口業(yè)務(wù)量對港口碼頭管理系統(tǒng)的要求越來越高。將RFID無線射頻識別技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、車牌自動識別技術(shù)、地感技術(shù)、自動控制技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(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題：
(1)人工管理存在著人為的過失與耗時長的問題，而使用計(jì)算機(jī)技術(shù)自動讀取RFID存儲信息，在系統(tǒng)正常運(yùn)行中不存在失誤的問題，計(jì)算機(jī)的高性能也使單位流程的作業(yè)時間減少到最優(yōu)。
(2)在遇到不實(shí)時的問題時可通過系統(tǒng)調(diào)出歷史記錄，防止無法追溯問題的出現(xiàn)，減少不必要的分爭端。
(3)在遇到網(wǎng)絡(luò)故障等問題時，車輛身份的信息可直接通過讀取寫入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、可移動的讀取方式可使司機(jī)不下車，不等待便可以通行。
(5)可防偽性，系統(tǒng)根據(jù)一定的規(guī)則向每張車輛身份卡寫入數(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)利用射頻信號通過空間耦合(交變磁場或電磁場)實(shí)現(xiàn)無接觸式信息傳遞，并通過所傳遞的信息達(dá)到自動識別的技術(shù)。20世紀(jì)90年代以來，RFID技術(shù)迅速發(fā)展，因其具有數(shù)據(jù)存儲量大，穿透力強(qiáng)，讀寫距離遠(yuǎn)，讀取速率快，使用壽命長，環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于身份識別、物流管理、物品追蹤、防偽、交通、動物管理等諸多領(lǐng)域。
一個完整的RFID系統(tǒng)主要由限量的后臺計(jì)算機(jī)、若干讀寫器、閱讀器及電子標(biāo)簽組成。其中，電子標(biāo)簽是物品識別的載體，每個標(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；讀寫器和閱讀器是系統(tǒng)的中間設(shè)備，它們通過射頻信息同電子標(biāo)簽進(jìn)行近距離通信，從而識別標(biāo)簽指代的物品信息，通過接口把信息匯總給后臺計(jì)算機(jī)。讀寫器和閱讀器的區(qū)別在于，讀寫器可以對標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作，而閱讀器只能讀取標(biāo)簽內(nèi)部存放的信息；后臺計(jì)算機(jī)分析從中問設(shè)備傳來的信息，負(fù)責(zé)管理整個標(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)簽讀寫器兩部分。讀寫器通過射頻信息同電子標(biāo)簽進(jìn)行通信，系統(tǒng)通過讀寫器給電子標(biāo)簽發(fā)送指令，并通過讀寫器分析電子標(biāo)簽返回的有關(guān)信息；電子標(biāo)簽是應(yīng)答器，用來響應(yīng)讀寫器的指令，并報(bào)告處理結(jié)果。
電子標(biāo)簽由標(biāo)簽天線和標(biāo)簽芯片組成，標(biāo)簽天線是讀寫器和標(biāo)簽芯片之間進(jìn)行信號和能量傳遞的終結(jié)。標(biāo)簽芯片則根據(jù)讀寫器的指令，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讀寫器、RFID電子標(biāo)簽、工控機(jī)、攝像機(jī)、硬盤錄像機(jī)、自動道閘、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)對系統(tǒng)合法用戶的管理，并允許對應(yīng)的用戶管理車輛的身份卡(RFID標(biāo)簽)，包含新增與注銷。另外，對應(yīng)的系統(tǒng)用戶可以監(jiān)控整個車輛的出入行為，必要時可進(jìn)行人工干預(yù)，超級用戶具有對這個系統(tǒng)所有功能的權(quán)限，具有對系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)字典、過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，即中心數(shù)據(jù)庫與本地?cái)?shù)據(jù)庫。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WebService服務(wù)與中心服務(wù)器進(jìn)行交互；本地?cái)?shù)據(jù)庫應(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)在這一時期產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會暫時保存在本地?cái)?shù)據(jù)庫，待網(wǎng)絡(luò)正常后自動上傳到中心服務(wù)器，保證記錄的完整，其物理結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。