高鐵軌道板追蹤中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范文

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摘要:介紹物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高鐵軌道板產(chǎn)品追蹤方向的應(yīng)用，闡述如何應(yīng)用二維碼、RFID等關(guān)鍵技術(shù)打造軌道板的產(chǎn)品追蹤平臺(tái)，概括這幾項(xiàng)技術(shù)在項(xiàng)目中的具體運(yùn)用與實(shí)現(xiàn)，總結(jié)項(xiàng)目中技術(shù)研究的成果及下一步改進(jìn)和研究的方向。

關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);產(chǎn)品追蹤;RFID;二維碼

1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軌道板生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

目前上鐵蕪湖軌道板有限公司生產(chǎn)的每一塊軌道板中均按照國(guó)家CRTSⅢ型無(wú)砟軌道板生產(chǎn)技術(shù)要求，安裝埋入了中國(guó)鐵道科學(xué)研究院研發(fā)的超高頻RFID電子標(biāo)簽。RFID技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)，標(biāo)簽上儲(chǔ)存規(guī)范并具有互通性的信息，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)采集到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的信息及狀態(tài)的識(shí)別［1］。為保證軌道板生產(chǎn)過(guò)程中的多次讀寫環(huán)節(jié)，RFID電子標(biāo)簽選用超高頻電子標(biāo)簽，其工作頻率為920MHz～925MHz，從而擴(kuò)大其被識(shí)別的距離范圍［2］。在標(biāo)簽埋入軌道板之前，采用智能手持終端讀取電子標(biāo)簽的EPC值進(jìn)行登記，并將軌道板的編碼序列號(hào)寫入標(biāo)簽的TID區(qū)域，在信息系統(tǒng)中進(jìn)行綁定。雖然在軌道板的生產(chǎn)端應(yīng)用了RFID電子標(biāo)簽來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理，但是在軌道板生產(chǎn)入庫(kù)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷售等環(huán)節(jié)仍然大量采用手工記賬的方式，工作量大、易出錯(cuò)，且無(wú)法對(duì)軌道板進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤。

2基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的軌道板追蹤

軌道板追蹤項(xiàng)目針對(duì)軌道板廠生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)、發(fā)運(yùn)、銷售過(guò)程中存在的產(chǎn)品追蹤信息出錯(cuò)、信息滯后等問(wèn)題，嘗試?yán)梦锫?lián)網(wǎng)技術(shù)來(lái)解決。通過(guò)生產(chǎn)信息化系統(tǒng)將芯片與軌道板信息相關(guān)聯(lián)，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)軌道板產(chǎn)品從生產(chǎn)入庫(kù)、倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、銷售，甚至維修退貨等所有環(huán)節(jié)的追蹤記錄，降低了人工操作帶來(lái)的錯(cuò)誤率，提升了物流部門的管理效率。智能軌道板追蹤項(xiàng)目以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用RFID技術(shù)、二維碼技術(shù)、安卓移動(dòng)終端、4G數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為硬件平臺(tái)，以及SOA軟件服務(wù)平臺(tái)［3］，進(jìn)行軌道板追蹤體系建設(shè)，對(duì)接生產(chǎn)信息化系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)移動(dòng)手持終端RFID掃描軌道板，二維碼標(biāo)識(shí)鋼架等其他物資，并將獲取的信息通過(guò)4G網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送到后臺(tái)管理系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的追蹤和管理。RFID技術(shù)、二維碼技術(shù)作為項(xiàng)目中的核心技術(shù)，在項(xiàng)目的各個(gè)系統(tǒng)中均得到了普遍應(yīng)用，下文將重點(diǎn)闡述這兩項(xiàng)技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)。

3二維碼技術(shù)的應(yīng)用

3．1二維碼載體的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

為了實(shí)現(xiàn)軌道板廠生產(chǎn)及運(yùn)輸過(guò)程重要物資的追蹤管理，需要在鋼架等物資上使用唯一的二維碼進(jìn)行標(biāo)識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需考慮使用環(huán)境，相關(guān)物資在戶外環(huán)境中使用，對(duì)二維碼標(biāo)簽要求:(1)材料堅(jiān)固，不易磨損;(2)安裝牢固，不易脫落;(3)信息簡(jiǎn)單，易于識(shí)別;(4)采用一位字母加4位數(shù)字的信息編碼等。采用鋁合金覆膜作為二維碼載體材質(zhì)，鉚釘加膠水方式安裝，在物資各方位固定相同標(biāo)簽。二維碼效果及內(nèi)容如圖1、圖2所示。其中:G代表物資類型，鋼架;第一位數(shù)字“2”代表鋼架型號(hào)，II型;后面三位數(shù)字“005”代表物資編號(hào)。

3．2二維碼的測(cè)試與調(diào)優(yōu)

印刷在鋼架上的二維碼既需要通過(guò)手持智能終端進(jìn)行識(shí)別，也需要滿足普通的智能手機(jī)掃碼的要求。而二維碼的分辨率、印刷的二維碼尺寸、二維碼的內(nèi)部編碼格式也會(huì)對(duì)二維碼的識(shí)別率帶來(lái)影響。因此，需要通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)與測(cè)試對(duì)二維碼的參數(shù)進(jìn)行調(diào)優(yōu)。

3．2．1試驗(yàn)環(huán)境測(cè)試設(shè)備:成為C72、Zebra掃描頭，安卓6．0系統(tǒng)，設(shè)備自帶掃描軟件;小米手機(jī)5，后置攝像頭，安卓7．0系統(tǒng)，自主開(kāi)發(fā)app;華為mate9，后置攝像頭，安卓6．0系統(tǒng)，自主開(kāi)發(fā)app。外界環(huán)境:白天充足光照;夜間現(xiàn)場(chǎng)既有燈光照明;二維碼固定于現(xiàn)場(chǎng)鋼架。測(cè)試計(jì)劃:10組二維碼。測(cè)試距離:20cm、40cm、60cm、80cm、100cm。測(cè)試時(shí)間段:上午10點(diǎn)，晚間20點(diǎn)。掃描時(shí)間:工業(yè)設(shè)備不高于2s，手機(jī)不高于3s。測(cè)試軟件界面如圖3所示。

3．2．2試驗(yàn)數(shù)據(jù)二維碼試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示，識(shí)別率隨不同編碼規(guī)則以及大小變化如圖4所示。根據(jù)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終采用了QRcode編碼，尺寸大小控制在30mm×30mm左右，經(jīng)過(guò)大量測(cè)試，得出了以下性能指標(biāo)(工業(yè)設(shè)備采用Zebra高性能掃描頭，手機(jī)采用自主開(kāi)發(fā)的二維碼識(shí)別軟件app):(1)工業(yè)設(shè)備的識(shí)別誤碼率低于0．1%，識(shí)別時(shí)間小于2s;(2)工業(yè)設(shè)備在1m識(shí)別距離內(nèi)，識(shí)別時(shí)間小于2s;(3)攝像頭像素達(dá)800萬(wàn)以上的手機(jī)識(shí)別時(shí)間在3s之內(nèi)(根據(jù)實(shí)際環(huán)境的光線情況會(huì)有差異)。

4RFID技術(shù)在項(xiàng)目中的應(yīng)用

按上文所述，通過(guò)二維碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鋼架等物資的追蹤。對(duì)板廠軌道板產(chǎn)品追蹤則應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域中的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)—RFID技術(shù)。通過(guò)RFID標(biāo)簽配合RFID傳感器及信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)軌道板供板信息的追蹤和管理。在生產(chǎn)的CRTSⅢ型無(wú)砟軌道板中，已經(jīng)預(yù)埋2塊RFID芯片，2塊芯片通過(guò)生產(chǎn)信息化系統(tǒng)與軌道板信息綁定。每個(gè)RFID標(biāo)簽各有1個(gè)TID編碼，對(duì)應(yīng)同一塊板。RFID電子標(biāo)簽相當(dāng)于軌道板的“身份證”，在軌道板生命周期里可以持續(xù)讀取。

4．1RFID在業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的應(yīng)用

為適應(yīng)工程實(shí)際應(yīng)用和工作環(huán)境要求，RFID標(biāo)簽應(yīng)具有抗金屬性能，SOT形式，在背靠鋼筋時(shí)具有更遠(yuǎn)識(shí)別距離，適應(yīng)－45℃～+80℃，工作頻率為920MHz～925MHz，并能有效固定［2］。在本項(xiàng)目中采用帶有R2000讀取模塊的安卓系統(tǒng)的手持終端(見(jiàn)圖5)感應(yīng)讀取軌道板中的RFID標(biāo)簽(見(jiàn)圖6)，并進(jìn)行相關(guān)業(yè)務(wù)操作。軌道板主要業(yè)務(wù)流程如圖7所示，通過(guò)安卓手持終端，讀取軌道板RFID芯片，物設(shè)部門人員進(jìn)行軌道板的入庫(kù)、專運(yùn)線作業(yè)、路運(yùn)銷售等信息的管理登記。

4．2RFID的測(cè)試與調(diào)優(yōu)

在RFID標(biāo)簽安裝與測(cè)試的實(shí)踐過(guò)程中，需解決感應(yīng)天線功率調(diào)節(jié)的問(wèn)題，由于軌道板水泥介質(zhì)會(huì)對(duì)RFID標(biāo)簽信號(hào)產(chǎn)生干擾，且生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)中軌道板存在堆疊存放、倉(cāng)儲(chǔ)立式存儲(chǔ)，因此如果功率設(shè)置太小，則無(wú)法感應(yīng)到RFID標(biāo)簽，反之，若功率太大，則會(huì)同時(shí)讀取到周圍的其他軌道板標(biāo)簽。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，入庫(kù)和信息查看模塊，選定最佳功率是22dB;專運(yùn)線和路運(yùn)，選定最佳功率是26dB。測(cè)試設(shè)備:成為C72，R2000讀寫模塊，安卓6．0系統(tǒng)，設(shè)備自帶讀取軟件。測(cè)試軟件界面如圖8所示。系統(tǒng)讀取功率設(shè)置范圍:16～28dB。測(cè)試計(jì)劃:50塊軌道板(RFID安裝于兩端，中間鋼筋上部，距離表面約為10cm左右)，其中40塊立式存儲(chǔ)，間距30cm，10塊平鋪于地面。立式存儲(chǔ)，手持終端貼近軌道板表面;平鋪軌道板，讀取測(cè)試距離60cm;讀取時(shí)間:不高于2s。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示，正確讀取率隨讀取功率大小變化如圖9所示。

5結(jié)束語(yǔ)

企業(yè)對(duì)自身產(chǎn)品、物資等進(jìn)行追蹤需求以及對(duì)業(yè)務(wù)管理要求的提升，已成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域。二維碼技術(shù)、RFID技術(shù)等作為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)已在各類企業(yè)產(chǎn)品、物資的生產(chǎn)、倉(cāng)儲(chǔ)及流通過(guò)程的管理中得到廣泛應(yīng)用。隨著管理需求的進(jìn)一步提升，建議考慮將GPS技術(shù)應(yīng)用于軌道板車廂和陸運(yùn)卡車，以獲取更精確、更實(shí)時(shí)的位置追蹤信息。

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作者：崔德水 單位：上鐵蕪湖軌道板有限公司