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RFID技術在遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

電子設計 ? 來源:電子設計 ? 作者:電子設計 ? 2020-12-25 19:14 ? 次閱讀
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1 引言

目前,隨著市場競爭的越來越激烈,各個行業(yè)都在提高工作效率、節(jié)約成本上下功夫。在遠程監(jiān)控領域,由于傳統(tǒng)的條形碼是人工近距離識別,并且只能識別一類物體,無法對同類物體進行區(qū)分,還會因下雨、潮濕、油污環(huán)境或搬運的過程中遭到毀壞而難以辨識,標簽損耗大,提供的信息也比較少,故本文提出了引進RFID(Radio Frequency Identification,射頻識別)技術建立遠程監(jiān)控系統(tǒng)新方案,該方案對目標的識別具有掃描快、無接觸、抗污損、信息量多等特點。

2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

本系統(tǒng)主要是由監(jiān)監(jiān)控端、通信平臺以及監(jiān)控中心組成。監(jiān)控終端負責采集所需的各種數(shù)據(jù)和信息,再將采集的數(shù)據(jù)通過RS232接口與通信平臺透明數(shù)據(jù)傳輸終端相連;通信平臺是監(jiān)控終端和控制中心的橋梁,主要負責透明地發(fā)送采集來的數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)無誤地、實時地、快速地傳輸,通信平臺中的嵌入式處理器將監(jiān)控數(shù)據(jù)進行簡單處理、協(xié)議封裝后轉交給通信平臺中的GPRS(General Packet Radio Service,通用分組無線業(yè)務)模塊,由GPRS網(wǎng)絡發(fā)送到監(jiān)控中心;監(jiān)控中心負責對遠端發(fā)送的數(shù)據(jù)進行分析與處理,將有效數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中心。還可對遠端監(jiān)控終端發(fā)出指令,進行參數(shù)設置、實時召喚測試數(shù)據(jù)。遠程監(jiān)控系統(tǒng)框圖如圖1所示:

2.1監(jiān)控終端設計

與使用條形碼搜集監(jiān)測目標物信息相比,RFID電子標簽具有自動掃描、不需人工接觸、抗污染能力強(抗灰塵、抗煙霧、抗潮濕)、信息量大等優(yōu)點,故本系統(tǒng)監(jiān)控終端采用RFID技術構建。一個完整的RFID系統(tǒng)由三部分組成:Tag(標簽)是由耦合元件及芯片組成,每個標簽具有唯一的電子編碼,附著在物體上標識目標對象;Reader(閱讀器)是讀取(有時也用于寫入)標簽信息的設備;Antenna(天線)是在標簽和閱讀器間傳遞射頻信號。本監(jiān)控終端的RFID系統(tǒng)選用13.56M無源標簽、13.56M固定式無源閱讀器和工作頻率為13.56MHz的天線。

監(jiān)控終端工作的流程是:Reader發(fā)送13.56MHz的無線電波能量給Tag,驅動Tag電路將內部的數(shù)據(jù)送出,Reader依序接收解讀數(shù)據(jù),最后經由RS232串口送給通信平臺中的ARM(Advanced RISC Microprocessor,高級RISC微處理器)做相應的處理。其中閱讀器讀取標簽數(shù)據(jù)的原理是:Reader通過發(fā)射天線發(fā)送13.56M的射頻信號,當Tag進入發(fā)射天線工作區(qū)域時產生感應電流,Tag獲得能量被激活;Tag與Reader之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間無接觸耦合,在耦合通道內根據(jù)時序關系實現(xiàn)能量傳遞、數(shù)據(jù)交換;Tag將自身編碼等信息通過卡內置發(fā)送天線發(fā)送出去;系統(tǒng)接收天線接收至4從Tag發(fā)送來的載波信號,經天線調節(jié)器傳送到Reader,再對接收的信號進行解調和解碼。它的原理框圖如圖2所示:

2.2通信平臺設計

此通信平臺GPRS模塊選擇的是WAVECOM Q2406 PL002,ARM選擇SAMSUNG s3c2410AL-200902,通信平臺的工作原理是:ARM接收到監(jiān)控終端采集的數(shù)據(jù)后,對數(shù)據(jù)進行封裝和打包再交給GPRS模塊,此時必須保證GPRS和internet網(wǎng)絡連通,由GPRS網(wǎng)絡負責將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心(因網(wǎng)絡有時不穩(wěn)定,優(yōu)先使用數(shù)據(jù)透明方式發(fā)送數(shù)據(jù),短信息方式為備用方式),與此同時,如果GPRS收到監(jiān)控中心發(fā)來的命令時,ARM負責解析命令,控制監(jiān)控終端完成上位機的指令。

2.3監(jiān)控中心設計

監(jiān)控中心是由一臺具有公網(wǎng)IP地址的PC機和RFID讀寫器軟件組成。監(jiān)控中心后臺管理軟件使用自主開發(fā)RFID_Scanner軟件,可實現(xiàn)參數(shù)設置、建立網(wǎng)絡連接及數(shù)據(jù)的接收、保存、分析和處理。在程序的控制下,GPRS模塊上電后可得到一個動態(tài)的IP地址,它會主動向監(jiān)控中心服務器發(fā)出連接請求,讓服務器為其建立Socket連接。通過AT指令綁定固定地址的PPP服務器,進行握手認證以及協(xié)議配置,PPP鏈路建立后,選用TCP/IP協(xié)議就可以實現(xiàn)監(jiān)控中心和GPRS模塊數(shù)據(jù)的相互收發(fā),監(jiān)控中心便可實時查詢、觀測和處理數(shù)據(jù),發(fā)送相關命令遙控終端完成相應的操作。

2.4軟件程序設計

主程序的流程是:首先是初始化操作,初始化操作包括創(chuàng)建兩個線程(分別用于監(jiān)聽數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù))、串口初始化、收發(fā)短信初始化和GPRS數(shù)據(jù)透傳初始化;接著程序進入死循環(huán)狀態(tài),不斷地監(jiān)聽是否有數(shù)據(jù)到達。若有就判斷是IP包數(shù)據(jù)還是短信息,是IP包數(shù)據(jù)的話,就調用接收IP包數(shù)據(jù)的子函數(shù)接收數(shù)據(jù);如果是短信息,就調用讀取短信息子函數(shù)閱讀短信,將其保存到ARM的內存單元中后刪除短信息。若沒有數(shù)據(jù)到達,就判斷是不是需要發(fā)送短信息或IP包數(shù)據(jù),假如需要發(fā)送短信息或IP包數(shù)據(jù),則主函數(shù)調用相應的子函數(shù),完成數(shù)據(jù)的發(fā)送;不需要的話,則回到程序死循環(huán)的入口處,繼續(xù)監(jiān)聽是否有數(shù)據(jù)到達。主函數(shù)程序代碼如下所示:

3結束語

基于RFID技術的遠程監(jiān)控系統(tǒng)對目標識別具有掃描快速、無接觸、抗油污、信息量大等特點,故本系統(tǒng)采用RFID技術監(jiān)控目標,為優(yōu)化遠程監(jiān)控系統(tǒng)提供了一種全新的應用方案,適應了很多領域在高效、低成本中對目標進行監(jiān)測的需求。目前,該系統(tǒng)已投入到遠程資產管理之中,實際應用證明此系統(tǒng)運行良好,取得了預期的盤貨效率高、遠距離識別、適應惡劣環(huán)境能力強、包含信息多的設計效果。在遠程監(jiān)控系統(tǒng)中RFID技術代替條形碼識別監(jiān)控目標是未來發(fā)展的趨勢。除此之外,由于采用RFID技術識別目標還具有動態(tài)識別和精確識別單個物體的特點,故可以進一步拓展本系統(tǒng)的應用范圍,將來可在煤礦井下作業(yè)人員的考勤、物流過程中的貨物追蹤、對醫(yī)療院所和監(jiān)獄等特殊人員實時監(jiān)控、商品防偽、高速公路自動收費、藥品食品安全管理等領域中擴展應用。

審核編輯:符乾江
聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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