基于RFID技术的汽车智能称重系统Word下载.docx
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3.2系统的软硬件组成与相关技术10
3.3系统工作原理18
3.4项目进度情况19
四、项目投资情况20
五、项目实施成果情况20
六、其他材料22
一、企业基本情况
二、项目基本情况
2.1项目背景
一直以来，电子衡器称重管理都是物流行业及所有需要电子磅计量行业中的难题。
磅房常常远离管理部门，司磅人员的工作得不到有效监控，而且每天大量的手工填单和计算工作极易发生错误和人为舞弊现象。
这些问题的存在，久而久之，日积月累下来都将给企业带来巨大的经济损失。
随着经济的发展，企业规模和产能的不断扩大，对称重管理要求不断提高，如何有效地管理称重数据，提高工作效率，提高企业信息化管理水平，是各企业的管理人员所想的，也是**所开发的全汽车智能称重系统的目的。
杭州**信息技术有限公司所设计、生产的汽车智能称重系统的初衷是为了解决国内由于物流产业的迅速发展而引发的车辆管理，载重超重等问题，公司意识到这个问题这是一个良好的契机，因此投入项目资金，致力开发和生产高性能，智能化的汽车称重系统，在长时间的实践中，公司在智能化汽车称重系统的研究和生产方面已经取得了巨大的成果。
公司开发的基于RFID技术的汽车智能称重系统，能有效地管理货物的运输，能使该流程趋于条理化、规范化和科学化，能提高管理水平，切实降低了物流成本。
该系统要求在各出入货场/站、中转处置中心的综合管理部门建立“车辆智能称重系统”，通过设立数据中心，将货物中转处置中心与所属各部门，包括出入货场/站、中转站相互连接，完成货物中转处置的计算机管理系统，从而使各部门产生的数据能够共享，进行日常数据报表的分析和统计工作。
另一方面，此系统部分功能是针对以汽车作为运输工具的自动计量、称重和回皮（空车）数据的完全自动化采集为目的而设计的，因此能完美地实现自动计量，并能保证数据的准确性，大大缩短各个操作环节的操作时间，提高计量系统的接卸能力，同时也可改善计量人员和汽车司机的工作环境、降低劳动强度。
2.2汽车智能称重系统应用
汽车智能称重管理系统已经成为企业信息化管理的重要组成部分，形成一种高效、准确、快捷、防作弊的新型称重管理模式。
所谓汽车智能称重管理系统即是在原有汽车称重管理系统上附加了利用远距离RFID技术实现的对称重车辆的自动识别功能，并将自动采集到的称重车辆信息合并到称重管理系统中。
主要运用与当今的物流及运输行业，能使测控过车速度提高3-4倍，通过车号自动识别和精确计量，能使测控的精准度大大提高，此外，系统实施后还大大降低了工作人员的劳动强度和人工称重的失误率，提高了管理流程的透明度，推动了企业的信息化进程。
2.3汽车智能称重系统应用目标计划
杭州**信息技术有限公司基于RFID技术的汽车智能称重系统应用目标：
1、信息采集自动化
汽车衡器输出的称重数据和安装在车辆上的电子标签卡号，通过相关设备处理后，传给计算机。
计算机马上显示这部车所拉载的货物重量，并存储在计算机的数据库中。
用户可根据需要进行查询、汇总、打印等操作，从而实现了信息采集自动化。
2、加强管理，杜绝徇私舞弊现象
一车一卡，电子标签粘贴在汽车的挡风玻璃上面，具有防拆功能。
电子标签一旦从玻璃上撕下来，里面的芯片就遭受破损，无法再次使用。
每次地磅称得的重量，严格对应一张卡、一部车。
配合摄像机的图像抓拍功能，确保整个系统数据万无一失，千真万确。
3、树立企业形象、提高工作效率、降低操作成本
该系统对全单位的所有汽车衡（地磅）进行计算机自动化联网管理，可以方便地测量汽车空载和满载时的汽车重量，实时了解汽车所装载货物的实际重量，从而大大提高企业的工作效率。
为了达成上述目标，公司采取了下列措施：
1、优化计算机数据库系统，使得数据采集的质量和效率等大为提高，另一方面也节省了硬件投资。
2、加入计算机软件协助工作，增加了系统设计的灵活性。
3、建立数据采集与处理系统，实现从数据采集、处理到控制的全部工作。
4、数据采集过程中，遵守“实时”特性，对于通用数据采集必须提高速度，以满足更多的应用环境。
5、进一步完善总线技术，切实促进数据采集系统结构的发展。
在接下来的建设与发展中，公司必将吸取行业中的经验，不断探求与摸索，以建立更科学、更高效的智能汽车称重系统。
2.4、汽车智能称重系统建设
1.系统的拓扑结构
系统的网络拓扑结构如图1所示。
其中包括：
监控管理系统、车辆队列管理、称重主机、采样主机、实时监控、数据库服务器和其他在线工作站等。
各单元系统之间通过厂内局域网联结在一起，实现数据共享。
图1自动计量系统结构图
2.系统的工作流程
所有物流运输车辆在进出场之前首先到车辆队列管理处，进行队列排序，只有进行排序后的运输车辆才能进入。
运输车辆排序完成后进入采样平台进行采样。
采样时需要对车辆是否插队进行判断，如果是插队车辆则不予采样。
采样完成后车辆驶入汽车衡进行毛重的计量，计量完成后进行卸煤，卸煤完成后驶入汽车衡进行皮重的计量，计量完成后自动计算出净重。
在称重和回皮的过程中如果出现异常现象系统会自动通知实时监控系统，监控人员可进行及时处理，保证系统的正常运行。
系统工作流程如图2所示。
图2自动计量系统工作流程
2.5系统设计原则
系统的可靠性
本系统是一套7×
24小时不间断运行的系统，且工作环境常常极端恶劣，保证系统稳定可靠的运行是首先要考虑的。
本系统设计遵循24小时不间断运行原则；
进行周到的电磁干扰防护与静电防护；
采用模块化设计，且各个模块之间的连接简单、一致；
数据通讯采用国际标准，差错控制严谨；
控制机的内部电源进行DC/DC隔离（是指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能20%-30%。
直流斩波器不仅能起调压的作用，还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用），提高产品的抗干扰能力和系统的稳定性；
并且能够很快的排除故障恢复正常运行。
系统的安全性
系统要采用严格的分级管理技术，操作口令和智能卡验证网络权限设计，双重认证，有效地避免非法越级操作，各级的管理通过客户的要求来定义。
对于所有的数据文件都有保护措施，对于数据的建立、修改、删除以及查询都应有授权，以防止对数据的非法操作；
对于原始数据的修改及删除均有日志文件进行记录以便日后核查。
硬件设备要求
高可靠性设计：
考虑到该系统在实际应用中的时间会相对较长，所以稳定性是首先需要考虑的，过硬的质量保证了该系统能保持24小时不间断运行。
此外，在抗干扰方面，该系统也有出色的表现。
环境适应性强：
产品要选用工业级器件，适应恶劣、复杂的工作环境；
结构件结实牢固；
使用寿命不低于五年，防锈、防爆处理完善；
通风、散热、抗震、防潮措施严密有效，系统能支持三级防雷功能，能对感应雷也很好的防御能力。
设备质量可靠：
设备采购、制造、检测、安装调试都遵循严格的质量管理与控制要求。
首先系统硬件设备模块化设计采用分布系统，便于以后子系统增加和功能的增加，计算机设备的各种资源保留充分的余量，降低了维护成本。
其次软件的设计采用子系统和功能的模块化，子系统和功能的增加只是模块的增加，更有利于日后的升级工作。
最后系统的设计保证以后因技术调整和通道口的增加而不进行大规模的调整。
2.6项目人员构成
本项目主要人员构成如下表所示：
序号
姓名
职位
1
刘勇
项目主管
2
徐雷
项目总工程师
3
林小江
软件工程师
4
程伟
5
吴康
软件测试师
6
叶志锋
7
柴钦荣
硬件工程师
8
朱文良
9
邱飞燕
生产负责人
10
徐金辉
硬件设计师
11
张士根
12
盛国平
系统维护专员
13
顾文杰
材料采购负专员
14
沈欢欢
行政管理专员
15
杨晓洁
三、项目技术报告
3.1汽车智能称重系统的技术路线
杭州**信息技术有限公司开发并制造的汽车智能称重系统采用统一接口，通过数据中有效地将将货物中转处置中心与所属各部门，包括出入货场/站、中转站相互连接，以达到数据即时采集，资料即时更新的作用，实现企业各部门间的数据共享，有助于日常数据报表的分析和统计工作。
该系统主要包括硬件系统和软件系统两个方面，硬件方面主要负责信息的测量与采集，软件方面主要负责存储数据与车辆监控。
3.2系统的软硬件组成与相关技术
硬件系统
硬件部分主要为数据采集器。
该部分主要是通过采集多个称重传感器数据，经过A/D转换通道把代表压力的模拟信号转换成数字信号，通过一系列的信号处理，把稳定的、合理的压力数据输入单片机存储，数据采集器主要包括CPU模块，模拟量采集模块，标准通信借口等部分。
其中，CPU模块由微处理器、程序存储器等组成。
模拟量采集模块用来采集模拟量信号，主要由A/D转换器件和有关的模拟信号处理电路等组成。
标准通信借口包括RS-232C串行口和USB设备借口，用于和外界进行数据传输，此外还预留了开关量输入/输出通道，便于以后系统功能的扩展。
软件系统
软件部分可分以下及部分：
1、基于硬件电路的程序设计。
主要包括监控程序、接口管理程序和数据处理程序三大部分。
其中接口管理程序主要通过接口电路进行数据采集、输入/输出通道控制、数据的通信及数据的存储等。
数据处理程序主要完成数据的滤波、数据的运算、数据的分析等功能。
该部分软件设计采用模块设计法，由于程序被分成一个个较小的独立模块，因而方便了编程、纠错和调试。
2、数据传输模块的程序设计。
该部分主要是通过RS-232接口，由于PC机具备强大的处理能力，可以根据需要完成复杂的处理，可以完成数据的汇总、分析等工作。
该部分主要由以下及格部分组成：
PC机中的数据处理程序、PC机RS-232接口的驱动和相关接口程序、单片机串口驱动和相关接口程序。
3、对多个力传感器的信号进行采集，并进行处理，在微机的数据处理程序中，建立专用的“输出信号-力负荷”的数字模型，将多个力传感器的输出信号转换为相应的压力值。
软件系统的主要功能
功能菜单全中文显示。
安装及操作简便，易于使用；
提供多种称重方式：
分为手动方式（标准称重、简单称重、直接称重）、自动方式；
数据库强大，数据库选用SQL-Server支持大量存储及查询；
能通过串口同步显示秤台重量；
系统可以通过射频标签卡为载体，预置车辆的相关信息，包括车号、皮重、所属单位、司机、联系方法等，通过远距离阅读器自动感应标签卡中信息，自动调用车辆信息，安全可靠；
系统通过红外光幕在称重时自动检测秤台两端是否完全上秤，杜绝了称重司机想通过压边作弊；
系统通过流程全程管理，可杜绝称重司机称重后返回加装舞弊现象；
可实现称重数据和瞬间抓拍图像同步保存（也可以全天候录像，但对称重电脑要求比较高），方便企事业领导任何时候调用查询，杜绝磅房操作人员与称重司机串通，大车过毛，小车回皮；
智能语音提示，车辆在压边挡着红外或称重时，不同情况语音做不同的提示。
称重完成后会自动播报车牌号码以及重量；
PLC控制整个系统，安全稳定，故障率低；
软件可以由用户自己制作码单及报表格式，也可以导出到EXCEL格式、文本格式、XML格式中由客户自由编辑；
灵活的码单及报表与强大的查询功能。
构建上述硬件与软件系统所需要用到的相关技术如下：
RFID
射频识别即RFID（RadioFrequencyIdentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。
RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。
RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。
系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。
RFID技术的基本工作原理并不复杂：
标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（PassiveTag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（ActiveTag，有源标签或主动标签）；
解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。
一套完整的RFID系统，是由阅读器（Reader）与电子标签（TAG）也就是所谓的应答器（Transponder）及应用软件系统三个部分组成,其工作原理是Reader发射一特定频率的无线电波能量给Transponder,用以驱动Transponder电路将内部的数据送出，此时Reader便依序接收解读数据，送给应用程序做相应的处理。
以RFID卡片阅读器及电子标签之间的通讯及能量感应方式来看大致上可以分成,感应耦合（InductiveCoupling）及后向散射耦合（BackscatterCoupling）两种，一般低频的RFID大都采用第一种式,而较高频大多采用第二种方式。
阅读器根据使用的结构和技术不同可以是读或读/写装置，是RFID系统信息控制和处理中心。
阅读器通常由耦合模块、收发模块、控制模块和接口单元组成。
阅读器和应答器之间一般采用半双工通信方式进行信息交换，同时阅读器通过耦合给无源应答器提供能量和时序。
在实际应用中，可进一步通过Ethernet或WLAN等实现对物体识别信息的采集、处理及远程传送等管理功能。
应答器是RFID系统的信息载体，目前应答器大多是由耦合原件（线圈、微带天线等）和微芯片组成无源单元。
RFID射频识别技术流程如图3所示：
图3RFID射频识别技术
Smartkey
SmartKey就是“智能钥匙”。
智能钥匙是新一代的RFID产品，RFID是射频识别技术的英文简写，是一种安全性非常高的非接触式的自动识别技术。
关键技术是每一个系统只有一个唯一的，不可复制的识别码（ID）。
该技术具备极高的安全性和可靠性，因此被广泛运用于车辆识别、检测的工作中。
条码技术
条码是一种数据载体，它在信息传输过程中起着重要作用，如果条码出问题，物品信息的通讯将被中断。
因此必须对条码质量进行有效控制，确保条码符号在供应链上能够被正确识读，而条码检测是实现此目标的一个有效工具。
条码检测的目标就是要核查条码符号是否能起到其应有的作用。
主要任务：
使得符号印刷者对产品进行检查，以便根据检查的结果调整和控制生产过程、预测条码的扫描识读性能，通过条码检测，我们可以对条码符号满足符号标准的程度进行评价，而这种程度和条码符号的识读性能有着紧密的联系。
WLAN
无线局域网络（WirelessLocalAreaNetworks；
WLAN）是相当便利的数据传输系统，它利用射频（RadioFrequency；
RF）的技术，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线（Coaxial）所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到“信息随身化、便利走天下”的理想境界。
建立WLAN的相关硬件设备：
1、无线网卡。
无线网卡的作用和以太网中的网卡的作用基本相同，它作为无线局域网的接口，能够实现无线局域网各客户机间的连接与通信。
2、无线AP。
AP是AccessPoint的简称，无线AP就是无线局域网的接入点、无线网关，它的作用类似于有线网络中的集线器。
3、无线天线。
当无线网络中各网络设备相距较远时，随着信号的减弱，传输速率会明显下降以致无法实现无线网络的正常通信，此时就要借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增强。
由于无线局域网需要支持高速、突发的数据业务，在使用中还需要解决多径衰落以及各子网间串扰等问题。
具体来说，无线局域网必须实现以下技术要求：
1、可靠性：
无线局域网的系统分组丢失率应该低于10-5，误码率应该低于10-8。
2、兼容性：
对于室内使用的无线局域网，应尽可能使其跟现有的有线局域网在网络操作系统和网络软件上相互兼容。
3、数据速率：
为了满足局域网业务量的需要，无线局域网的数据传输速率应该在1Mbps以上。
4、通信保密：
由于数据通过无线介质在空中传播，无线局域网必须在不同层次采取有效的措施以提高通信保密和数据安全性能。
5、移动性：
支持全移动网络或半移动网络。
6、节能管理：
当无数据收发时使站点机处于休眠状态，当有数据收发时再激活，从而达到节省电力消耗的目的。
7、小型化、低价格：
这是无线局域网得以普及的关键。
8、电磁环境：
无线局域网应考虑电磁对人体和周边环境的影响问题。
图4WLAN示意图
有了上述硬件及软件方面的支持，并加上各种技术的支撑，整个基于RFID技术的汽车智能称重系统才能得以顺利有效地运行。
3.3系统工作原理
图5汽车智能称重示意图
本系统是在Smartkey通道控制技术基础上研发而成的，集计算机自动控制技术、射频自动识别技术、传感技术、IC卡感应读写技术于一体的高科技产品。
本系统要求给每辆需要称重的汽车配备一张远距离的电子标签，电子标签粘贴在汽车的挡风玻璃上面。
在汽车衡的侧面或顶部安装一个接收天线，读写器和天线用专用线缆连接。
以达到数据的接收与反映功能。
系统的工作流程如下：
1、当汽车驶入汽车衡称重通道时，安装在道口的车辆检测器立即感应到有车驶入，将信号传给前方的道闸和交通信号灯，道闸立即关闭、信号灯变成红色，提示驾驶员缓慢行驶,同时要求称重仪、读写器开始工作。
2、当车辆上的电子标签进入到读写器的阅读范围内时，该车的信息就会通过天线--读写器输送到主机，验证“车辆身份”合法后，控制信号灯发出正确的信号，指令电子衡开始传送重量信息；
同时摄像机用来监视车辆是否停靠在指定的位置以及抓拍车辆图像。
如果车辆停靠正常，称重信号才能被计算机接受。
3、当主机收到ID号（对应一个识别码）和重量信息后，准确记录和备份相关信息；
然后，系统发出一条指令给控制器，控制器上面的继电器动作，开启道闸，同时前方的信号交通灯变绿色。
车辆可以驶离汽车衡通道。
4、到指定地点卸载，完成后到系统出口再次识别。
5、主机将车辆相关的信息传输至数据管理中心，由它们最后完成数据的处理和统计任务，然后通过局域网把数据发到指定的地方。
3.4项目进度情况
杭州**信息技术有限公司基于RFID的汽车智能称重系统于2011年1月开始实施，完成于2011年8月，各项目完成情况如下表所示：
项目名称
实施周期
完成情况
资金投入及回报分析
已经完成
系统硬件设施构建
系统管理软件搭建
后期系统运行检测
系统大规模推广
正在进行
四、项目投资情况
1、项目建设资金投入情况
本项目计划投资449.76万元，均系企业自筹资金，其中设备购置费182.37万元，软件开发费206.55万元，项目论证咨询费21.20万元，人员经费39.64万元。
2、下一步计划安排
下一步主要针对汽车智能称重系统的销售及产品推广进行重要部署，拓宽销售市场，使得销售部与生产部紧密结合，从而达到提高销售额的重要目的。
五、项目实施成果情况
杭州**信息技术有限公司的基于RFID技术的汽车智能称重系统设计并运行以来，已经获得了巨大的成效，切实解决了不少在物流运输等过程中可能存在的问题，预计2012年可增加销售收入900万元，实现利税300万元。
相比较传统的物流运输的称重模式，该系统具有以下的优点：
1、保护本区域的安全，防止非法车辆闯入：
本系统可集成停车场管理系统，只有携带合法授权电子标签的车辆才能进入厂内及其称重区域，从而提高本区域的安全性。
2、避免人为操作漏洞：
由于采取了自动读取数据的方式，所有过衡车辆均由计算机自动计录，免除了人工干预，自动记录数据，自动核放。
3、距离动态识别：
识别距离达5米以上，适应车速可高达80km/h。
4、结构简单，调试安装方便，称重范围广，适应性强。
5、能远距离传输信息：
可进行遥控、群控，使系统真正实现自动化、智能化，并可以与计算机联网，自动分析、计算和打印数据记录及报表。
6、提高效率：
通过实现自动计量，可以大大缩短各个操作环节的操作时间，提高计量系统的接卸能力，减轻劳动强度，节省人力成本。
7、安全性：
标签内数据保密性强，电子标签无法伪造或复制，从根本上消除了复制、伪造、作弊现象。
8、自动采集速度快：
可实现快速称重，提高了称重的效率，免除了排队过衡的现象。
综合以上所述的种种优点，公司的汽车智能称重系统在某些方面已经达到了国家先进水平，再加上公司已经拥有比较完善的销售模式即传统销售模式与电子商务平台相结合的新型销售模式，因此在产品的销售中已经占有先机，加大宣传力度后，一定能在原销量的基础上进一步得以提高。
接下来公司将进一步改良汽车智能称重系统设备，并在设计理念上加以创新，在生产模式上加以规范，确保能让整套系统能达到最优化、最高效、最节约的新指标，在该领域有所突破，为行业树立成功应用新技术的典范。
六、其他材料
无。
杭州**信息技术有限公司
2017年9月12日
升级会员 