RFID-tehnoloogial põhineva IoT sõidukiterminali süsteemi disaini üksikasjalik selgitus

Tänapäeval, informatiseerimise kiire arenguga, muutub digitaalse teabe rakendamine üha küpsemaks ning mitmesugused tööstusharud kasutavad seda tööstusstruktuuri optimeerimiseks ja turu hõivamiseks. Praegu kasutab enamik laialdaselt kasutatavaid sõidukitele paigaldatud terminale ainult kaamera salvestusfunktsiooni ega suuda jälgimisinfot õigeaegselt jälgimiskeskusesse edastada. Need ei ole tõelised reaalajas kaugseireterminalid ega vasta automatiseeritud toimingute vajadustele. Praeguse logistikatööstuse kiire arengu tõttu mängib asjade interneti tehnoloogia kasutuselevõtt Logistikatööstuse juhtimisse mitmekordistavat rolli logistikaettevõtete tõhususe parandamisel. Selles artiklis tutvustatav RFID-põhine asjade interneti sõidukisüsteem on intelligentne süsteem, mis töötab sõiduki terminalis. See paigaldatakse transpordivahendi taha. RFID-tehnoloogia ja muude dünaamiliste teabekogumistehnoloogiate abil suhtleb see automaatselt juhtimiskeskusega ilma käsitsi sekkumiseta, et realiseerida sõiduki juhtimist. Täielik kontroll protsessi üle.

1 Süsteemi üldanalüüs

Asjade interneti sõidukisüsteem on välja töötatud Linuxi platvormil, kasutades ARM11 manussüsteemi protsessorit, ning see kasutab GPS-positsioneerimist, GPRS-sidetehnoloogiat, RFID-traadita raadiosagedustehnoloogiat jne. Sõidukile paigaldatud terminali alumine kiht põhineb manussüsteemi platvormil. Manussüsteemi tarkVara on implanteeritud logistika sõidukile paigaldatud terminali ja teiste funktsionaalsete moodulite juhtimine toimub kirjaliku juhtimisprogrammi kaudu, et saavutada järgmised funktsioonid:

1) Täielik teabe edastamine reaalajas;

2) Kaugterminali on integreeritud kaardilugeja laaditud kaupade tuvastamiseks ja registreerimiseks;

3) Saavutada täpne positsioneerimine kogu protsessi vältel;

4) Kasutada kaameraseadet vajaliku pilditeabe saamiseks;

5) Suhtlemine juhtimiskeskusega;

2. Süsteemi riistvara disain

Asjade interneti logistika sõidukile paigaldatud terminalisüsteem koosneb peamiselt ARM11 põhisüsteemist, GPS-moodulist, GPRS-moodulist, RFID-tuvastusmoodulist, pildi omandamise moodulist jne.

See süsteem vajab reaalajas edastust, GPS-asukoha tuvastamist, RFID-tuvastusteavet jne, sõidukite reaalajas dünaamilist jälgimist ja igakülgseid vajadusi. Sisseehitatud süsteemi protsessor kasutab Samsungi S3C 6410 mikroprotsessorit, millel on stabiilne põhisagedus 667 MHz ja kõrgeim põhisagedus. Sagedus võib ulatuda 800 MHz-ni, see integreerib paljusid välisseadme liideseid, sellel on suure jõudluse, väikese energiatarbimise, suure salvestusruumi ja suure arvutusvõimsuse omadused, mis vastavad selle süsteemi andmetöötlus- ja salvestusvajadustele ning realiseerib erinevate osade funktsioone.

GPS-positsioneerimismooduliks valitud GS-91 GES satelliitpositsioneerimismoodul on suure jõudlusega ja väikese energiatarbega GPS-satelliidi vastuvõtumoodul. See on täielik satelliitpositsioneerimisvastuvõtja, millel on mitmekülgsed funktsioonid ja mille positsioneerimistäpsus võib ulatuda 10 m-ni.

Traadita side moodul kasutab SIMCOM Company SIM300 moodulit. See on kolme sagedusribaga GSM/GPRS moodul, mis töötab üle maailma kolmel sagedusel: EGSM900 MHz, DCS 1800 MHz ja PCS 1900 MHz. See pakub kuni 10 mitmekanalilist GPRS-tüüpi ning toetab TCP/IP protokolliga integreeritud CS-1, CS-2, CS-3 ja CS-4. 4 GPRS-i kodeerimisskeemid, mis on integreeritud TCP/IP protokolliga, võimaldavad AT-käskude abil kiiresti internetti pääseda.

Nand-välkmälu on salvestusväline seade. See süsteem salvestab videoteavet nand-flash-mälupulgas. Samal ajal on nand-flash-mälupulgas programmeeritud ka LINUXi Uboot, kernel, alglaadimiskujutis ja Failisüsteem.

Kaugterminal kasutab pildi omandamise funktsiooni täitmiseks kaameramoodulit. Kaameramoodul kasutab Vimicro Z301P USB-kaamerat. Moodul on USB-liidese kaudu otse ühendatud manussüsteemi platvormiga. Manussüsteem salvestab pildid, tagades andmete turvalisuse. Kogutud pilditeavet tihendab ja töötleb manussüsteem edasi ning saadab selle traadita side mooduli kaudu kaugjuhtimiskeskusesse.

Raadiosagedusliku tuvastamise moodul kasutab traadita raadiosageduslikku moodulit nRF24L01. nRF24L01 on ühekiibiline traadita saatja-vastuvõtja kiip, mis töötab ülemaailmsel ISM-sagedusalas 2,4–2,5 GHz. Sellel on äärmiselt madal voolutarve. Süsteem asetab transporditavatele kaupadele sildid ja kasutab RFID-lugerit.terminal transpordivahendisse sisenevate kaupade tuvastamiseks ja haldamiseks.

3. Süsteemi tarkvara disain

Asjade interneti logistika sõidukile paigaldatud terminali tarkvarasüsteem kasutab arendusplatvormina manustatud Linuxi operatsioonisüsteemi. Esmalt ehitage Linuxi operatsioonisüsteem arvutisse ja seejärel seadistage ristkompileerimiskeskkond. Selles protsessis kirjutatakse GPS-positsioneerimisteave, GPRS-i traadita edastus, piltide kogumine, RFID-tuvastusteabe kogumine jne arvutisse C-keeles ja seejärel ristkompileeritakse, et genereerida käivitatavaid faile ja käivitada neid S3C6410-l.

3.1 GPS-moodul

GPS-mooduli programm on selle süsteemi võti ja alus. See teostab peamiselt teabe automaatset kogumist, näiteks pikkus- ja laiuskraad, sõiduki kiirus, kiirendus, kõrgus merepinnast ja asimuut. Pärast seadme avamist tuleb esmalt initsialiseerida jadaport, määrata baudikiirus, andmebitid, stopp-bitid, kontroll-bitid ja muud parameetrid, seejärel avada jadaport algse GPS-teabe lugemiseks ja lõpuks kutsuda funktsioon gps_phame(char*line, GPS_INF0*GPS); GPS-teabe analüüsimine.

3.2 GPRS-moodul

GPRS-mooduli programm on võtmeks ja aluseks kaugjuhtimisvõrgu ja reaalajas andmeside realiseerimiseks. See täidab peamiselt selliseid funktsioone nagu interaktiivne andmeside, SMS-ide vastuvõtmine ja saatmine, andmete veebipõhine värskendamine ja dispetšerikeskuse kaugjuhtimine. Nii andmeside kui ka SMS-ide saatmise ja vastuvõtmise funktsioonide arvessevõtmiseks ei kasuta GPRS-moodul TCP/IP läbipaistvat edastusrežiimi, vaid töötab AT-käsklusrežiimis. Andmeside kasutab TCP/IP protokolli. Sidevorming on kohandatud PDU kahebaidine kodeerimisrežiim. SMS kasutab rahvusvahelist PDU andmevormingu standardit.

3.3 Reisi taasesitus

See süsteem suudab sõiduki reaalajas asukoha määrata ja sõiduteekonna NAND-mälupulgale salvestada. Videoteavet kogutakse sõiduki terminalis. Videoteavet saab samuti NAND-mälupulgale salvestada ja sõiduteekonna teavet saab taasesitada.

3.4 Pildi omandamise moodul

See süsteem kasutab Linux 2.6.36 kerneli, mis kasutab UVC draiveri v412 (lühend sõnast video4linux2) raamistikku. V412 pakub Linuxi videoseadmete programmidele liidesspetsifikatsioonide komplekti, sealhulgas andmestruktuuride komplekti ja aluseks olevaid v412 draiveriliideseid.

3.5 Identifitseerimisteabe kogumine

nRF24L01 suhtleb Linuxi süsteemiga UART-jadapordi kaudu. Vastuvõturežiimis saab see andmeid vastu võtta 6 erinevalt kanalilt. Vastuvõturežiimis olev nRF24L01 suudab tuvastada need 6 saatjat. Pärast andmete vastuvõtmise kinnitamist salvestab nRF24L01 aadressi. Aadress saadab vastusesignaali sihtaadressile ja saatjapoolset andmekanalit 0 kasutatakse vastusesignaali vastuvõtmiseks.

nRF24L01 initsialiseerimisosa koodist on järgmine:

4 Tulemused ja analüüs

Selle süsteemi ülemise arvuti jälgimis- ja juhtimisliides on loodud Java keeles. Haldusplatvorm ühendab GIS-teabe, et kuvada reaalajas jälgitavate sõidukite geograafilist asukohta, et hõlbustada asjakohase teabe pärimist ja tõhusat järelevalvet.

5 Kokkuvõte

See artikkel pakub välja RFID-tehnoloogial põhineva asjade interneti sõidukiterminali süsteemi, valib tarkvara- ja riistvaraplatvormiks manustatud Linuxi operatsioonisüsteemi ja S3C6410 protsessori ning arendab edukalt prototüübi. Logistikaettevõtete sõidukite reaalajas kaugseire abil saab parandada logistika efektiivsust ja säästa logistikakulusid; sõidukite positsioneerimise, sõidukite seisukorra teabe jälgimise ja muude funktsioonide abil saab jälgida kogu sõiduki sõiduprotsessi, et parandada sõiduohutust. RFID-põhiste IoT logistika sõidukiterminalide kasutamine toob tootmis- ja käitamisprotsessi täiustatud logistikahalduse kontseptsioone. Samal ajal, kuna süsteem kasutab traadita võrku, on võimalik saavutada reaalajas suhtlus juhtimiskeskusega, kui see on GPRS-võrgu levialas, mis on väga hea. Reaalajas täpse positsioneerimise jälgimise realiseerimine on väga praktilise väärtusega.