基于RFID的无人值守称重管理系统

基于RFID的无人值守称重管理系统

一、基于RFID的无人值守智能称重管理系统设计

系统根据 RFID的应用可以分为五个层次，分别为硬件设备层，信息处理层，网络连路层，中心数据层和应用层。硬件设备层主要是 RFID的天线，读写器，标签等硬件设备；信息处理层主要包括对标签的操作，包括标签的读写，过滤多余的读写操作。信息处理层和硬件设备层的交互主要有两种模式：交互模式和自动模式，交互模式是指应用层主动向信息处理层发送命令，读写器同步的监测电子标签存储的信息返回给应用层或者中心数据层。自动模式是指自动的监控和处理电子标签的信息。一旦配置完成，读写器可以自动的运作，异步地实时或者当某事件触发时把电子标签的信息传递给信息处理层，经过信息处理层处理后发送到中心数据层或者应用层。网络连路层主要是网络通讯，包括有线，无线两种方式。在本系统中，还需要定义网络中传送数据的格式，通过格式中的信息头来判定发送的信息是从工控机到 PC机的状态或数据还是从 PC机发送到工控机的监控命令。中心数据层主要指数据库，数据库存储在服务器上，各种设备可以通过网络进行访问。应用层就是指应用软件。结构如图 1所示：

图 1 RFID应用层次示意图

本系统主要包括三个部分，即普通台式机上的 PC管理系统，工控机上的无人过磅系统和手持设备上的抽检客户端。系统采用 C/S结构，用以太网实现传输与同步。硬件系统分为以下几个部分：RFID识别系统，红外定位系统，视频监控系统，声像提示系统。其中 RFID 识别系统为主系统，贯穿整个流程，是整个业务的主线。红外系统主要实现过磅定位，防止过磅车辆压边过磅。声像提示系统实现人机的交互，把系统指示传递到过磅人，纠正错误操作或进行下一步操作。视频监控系统主要实现过磅时刻视频数据的采集，以及过磅过程的实时监控。总之，各系统之间交互工作，相互配合，相互支援。

本系统中采用了 RFID标签作为车辆的标识，通过标签 ID和车辆编号的绑定使标签信息和车辆的信息对应起来，在数据库中可以通过标签 ID查找到相应项，然后进行修改。数据库存放到服务器上，PC管理控制平台，工控机无人过磅系统和手持抽检客户端分别通过有线或者无线方式连接到服务器，对数据库进行操作。如图 2所示：

图 2 数据库连接示意图

二、PC管理控制平台

PC管理控制平台主要负责 RFID标签的收发，对工控机的监控和各种管理操作。具体结构图如图 3：

图 3 PC管理平台结构

（1）发卡管理：发卡管理主要是供销部的人员对入厂的车辆进行发卡操作，在门卫处给入厂的车辆发卡，即 RFID标签。标签的 ID和车辆的信息以及货物的信息邦定到一起，这样在车辆在厂房中的各种活动只需要扫描标签就可以从远程数据库中得到相应的信息，不需要原始的单据凭证。得到的数据包括车牌号，供应商，物料信息等。发卡主要分两种，一种是有计划物资的发卡，对有计划的物资可以进行批量发卡，因为物资的数量，运输的车辆

都可以事先知道，可以进行批量发卡，通过供货单上的信息，将标签 ID与供货单号绑定，自动填写其他信息，如车牌号，供应商，物料信息等，即批量的将标签 ID和车辆信息进行绑定，而在车辆入厂时只需将相应的标签发给对应车牌的车辆即可。另一种是无计划物资的发卡，即事先不知道物资的运输车辆的信息，这时候就需要在入厂时现场发卡，发卡时就必需将车辆信息输入，和对应的 RFID标签绑定这样才能使车辆在入厂后可以使用 RFID标签作为唯一标识。

（2）收卡管理：在车辆即将离厂时，将 RFID标签回收，并根据标签绑定的信息，从数据库中取出相关表项填入单据，打印各项单据，根据单据情况，签发出门证等。对于正常的进 /出厂的物资都要签发出门证，对于物资的货物量有异议时可以根据标签对应的信息打印到单据，这样出厂时查看核对无误后方可出厂。

（3）过磅监控：由于车辆过重处实现全自动无人值守，全部通过标签绑定自动读取并写入数据，因此需要在远程即 PC机上有相应的监控措施。远程终端要能够实现数据的接收和发送，接收的数据主要有磅房状态的接收（运行状态、磅秤示数、是否有车进入等）；过磅记录的接收，当磅秤示数稳定后应该向管理端发送示数。磅房远程设置是通过 PC端对无人值守的磅房进行简单的设置，如设置指示灯的状态，磅秤是否清零，语音提示的设置等。（4）其他功能：集装箱管理是基于集装箱编号的唯一性，将集装箱编号与其对应的其他信息进行绑定，便于管理，其他功能模块都是为了使系统的功能更加强大，为了便于进行查看和管理。

三、手持抽检客户端

手持抽检客户端是为了对入厂的物资进行检查，物资卸货后，质检员根据一定的规定判断物资信息，根据物资的质量情况进行相应的扣重或退货处理，并且打印抽检单。质检员是通过手持的 RFID终端对标签进行扫描，结果也存入标签对应的记录中，在出厂收卡时由收卡员进行核对。

四、工控机无人过磅系统

前面通过 RFID标签绑定了很多信息都是为了实现过磅时的无人值守，无人过磅系主要包括自动过磅和监控通讯两部分。

（1）自动过磅时，通过红外触发发现有无车辆上榜，然后通过红外闭合的状态发现车辆停靠的位置是否正确，当读到 RFID标签后读取重量，重量合法后会提示下磅，根据红外的状态判断车辆是否下磅，然后继续提示下一车辆的操作。整个流程无需人工干预，分别根据红外，标签以及磅秤的状态可以控制整个流程的顺利进行。

（2）监控通讯的系统结构图如图 4所示：

图 4 监控通讯模块结构图

监控通讯模块防止车辆作弊以及对计量进行安全防护。比如：系统可以设定一辆车在一段时间段内不得二次过磅；车号自动识别系统将放置在车辆内的电子标签的车号，每枚标签内有全球唯一的 ID号对应一唯一车辆，杜绝更换 RFID卡的作弊手段；红外探边设备将防止车辆上称压边；视频实时监控系统将使用目前现有厂级监控系统时刻将过磅时的情景记录下来，防止车主增配重的情况等等。

五、RFID技术带来的改进

采用了 RFID技术的管理系统与原来的管理系统相比，较为突出的改进有：

（1）引入了批量发卡，当物资为有计划采购时，可以根据供货商的电子数据批量发卡，减少了人工录入的环节。

（2）采用 RFID标签和数据绑定的形式，摒弃了原有的人工填写单据的过程，减少了人工出错及舞弊的可能性。

（3）磅房采用全自动无人过磅，同时配有监控通讯，原来的磅房需要配有 3至 4人进行管理，读取示数，填写单据，分配仓储位置等，采用基于 RFID的新系统后可以节省大量的人力，同时提高了效率。监控通讯模块也提高了安全性和可靠性。

（4）无线手持设备的引入又使出库，质检等模块不再受地点的限制。无线手持设备的移动性和便携性使得操作者可以不必局限于台式机的放置地点，可以就近对物资或产品进行各种操作。

（5）全自动无人过磅中的各种设备还可以有效地防止作弊，如更换 RFID卡、二次过磅、上称压边、增加配种等作弊手段都可以有效地杜绝。比起原来的人工监督更为安全有效。

（6）最后整个系统的鲁棒性很高，对于网络故障，硬件故障以及操作错误都有完善的处理，可以保证数据的无误性，在自动化失效时可以启动人工操作，使整个系统更加可靠。