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基于RFID技术的远程监控系统介绍

2018年12月11日

  导读: 该方案采用RFID技术识别监控目标,行使ARM控制GPRS模块实现数据的长途传输,并细致说明了体系的功能实现和RFID技术的工作原理,构建了读取速度快、远距离识别、耐污损、更多资产管理信息的应用体系,现实应用注解该设计达到了期望的目标。

基于RFID技术的长途监控体系介绍

  基于RFID技术的长途监控体系介绍

  目前,随着市场竞争的越来越激烈,各个行业都在进步工作服从、节约成本上下功夫。在长途监控领域,因为传统的条形码是人工近距离识别,并且只能识别一类物体,无法对同类物体进行区分,还会因下雨、潮湿、油污环境或搬运的过程中遭到毁坏而难以辨识,标签损耗大,提供的信息也比较少,故本文提出了引进RFID(Radio Frequency IdenTIficaTIon,射频识别)技术建立长途监控体系新方案,该方案对目标的识别具有扫描快、无接触、抗污损、信息量多等特点。

  本体系重要是由监监控端、通讯平台以及监控中间组成。监控终端负责采集所需的各种数据和信息,再将采集的数据通过RS232接口与通讯平台透明数据传输终端相连;通讯平台是监控终端和控制中间的桥梁,重要负责透明地发送采集来的数据,将数据无误地、实时地、快速地传输,通讯平台中的嵌入式处理器将监控数据进行简单处理、协议封装后转交给通讯平台中的GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线营业)模块,由GPRS网络发送到监控中间;监控中间负责对远端发送的数据进行分析与处理,将有用数据保存到数据库中间。还可对远端监控终端发出指令,进行参数设置、实时召唤测试数据。长途监控体系框图如图1所示:

  与使用条形码搜集监测目标物信息相比,RFID电子标签具有主动扫描、不需人工接触、抗污染能力强(抗灰尘、抗烟雾、抗潮湿)、信息量大等好处,故本体系监控终端采用RFID技术构建。一个完备的RFID体系由三部分组成:Tag(标签)是由耦合元件及芯片组成,每个标签具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;Reader(阅读器)是读取(偶然也用于写入)标签信息的设备;Antenna(天线)是在标签和阅读器间传递射频旌旗灯号。本监控终端的RFID体系选用13.56M无源标签、13.56M固定式无源阅读器和工作频率为13.56MHz的天线。

  监控终端工作的流程是:Reader发送13.56MHz的无线电波能量给Tag,驱动Tag电路将内部的数据送出,Reader依序接收解读数据,最后经由RS232串口送给通讯平台中的ARM(Advanced RISC Microprocessor,高级RISC微处理器)做响应的处理。其中阅读器读取标签数据的原理是:Reader通过发射天线发送13.56M的射频旌旗灯号,当Tag进入发射天线工作区域时产生感应电流,Tag获得能量被激活;Tag与Reader之间通过耦合元件实现射频旌旗灯号的空间无接触耦合,在耦合通道内根据时序关系实现能量传递、数据交换;Tag将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;体系接收天线接收至4从Tag发送来的载波旌旗灯号,经天线调节器传送到Reader,再对接收的旌旗灯号进行解调息争码。它的原理框图如图2所示:

  此通讯平台GPRS模块选择的是WAVECOM Q2406 PL002,ARM选择SAMSUNG s3c2410AL-200902,通讯平台的工作原理是:ARM接收到监控终端采集的数据后,对数据进行封装和打包再交给GPRS模块,此时必须保证GPRS和internet网络连通,由GPRS网络负责将采集的数据发送给监控中间(因网络偶然不稳固,优先使用数据透明体例发送数据,短信息体例为备用体例),与此同时,假如GPRS收到监控中间发来的饬令时,ARM负责解析饬令,控制监控终端完成上位机的指令。

  监控中间是由一台具有公网IP地址的PC机和RFID读写器软件组成。监控中间后台管理软件使用自立开发RFID_Scanner软件,可实现参数设置、建立网络连接及数据的接收、保存、分析和处理。在程序的控制下,GPRS模块上电后可得到一个动态的IP地址,它会自动向监控中间服务器发出连接请求,让服务器为其建立Socket连接。通过AT指令绑定固定地址的PPP服务器,进行握手认证以及协议配置,PPP链路建立后,选用TCP/IP协议就可以实现监控中间和GPRS模块数据的相互收发,监控中间便可实时查询、观测和处理数据,发送相干饬令遥控终端完成响应的操作。

  主程序的流程是:首先是初始化操作,初始化操作包括创建两个线程(分别用于监听数据和处理数据)、串口初始化、收发短信初始化和GPRS数据透传初始化;接着程序进入死循环状况,赓续地监听是否稀有据到达。若有就判断是IP包数据照旧短信息,是IP包数据的话,就调用接收IP包数据的子函数接收数据;假如是短信息,就调用读取短信息子函数阅读短信,将其保存到ARM的内存单元中后删除短信息。若没稀有据到达,就判断是不是必要发送短信息或IP包数据,如果必要发送短信息或IP包数据,则主函数调用响应的子函数,完成数据的发送;不必要的话,则回到程序死循环的入口处,继承监听是否稀有据到达。主函数程序代码如下所示:

  基于RFID技术的长途监控体系对目标识别具有扫描快速、无接触、抗油污、信息量大等特点,故本体系采用RFID技术监控目标,为优化长途监控体系提供了一种全新的应用方案,适应了许多领域在高效、低成本中对目标进行监测的需求。目前,该体系已投入到长途资产管理之中,现实应用证实此体系运行优秀,取得了预期的盘货服从高、远距离识别、适应恶劣环境能力强、包含信息多的设计结果。在长途监控体系中RFID技术代替条形码识别监控目标是将来发展的趋势。除此之外,因为采用RFID技术识别目标还具有动态识别和正确识别单个物体的特点,故可以进一步拓展本体系的应用范围,未来可在煤矿井下作业人员的考勤、物流过程中的货物追踪、对医疗院所和监狱等特别人员实时监控、商品防伪、高速公路主动收费、药品食品安全管理等领域中扩展应用。

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