基于有源、半有源技术打造城市建筑渣土运输车辆RFID管理

公司主营射频识别领域中的2.4G远距离读写器和各类有源电子标签等。产品采用了当今最先进的 0.18uM 的微波芯片技术，使 RFID 的性能和原来的微波技术相比得到了本质的改进，彻底解决了远距离、大流量、超低功耗、高速移动的标识物的识别和数据传输难题，而且成本较以往大大降低，同时也解决了中低频电磁波技术感应距离短防冲突能力差的致命弱点。其各项技术指标在同类产品中居优，广泛应用于各类人员、车辆、资产的远距离身份识别、一卡通消费、防伪防盗、实时监控、跟踪定位等。

一、项目拓扑图

二、项目采用的技术路线综述

如前节图示，本项目主要由5 个部分组成：

1、车载RFID 电子标签；

2、移动手持式或固定式读卡器；

3、中转点、处置点摄录像装置；

4、市数据中心机房网络及服务器、存储、数据库等后台设备；

5、监控中心管理指挥系统。

市市容环卫处管理人员，各区（园区）城管部门有关人员，各建筑垃圾经营服务企业信息员等，借助互联网并租用运营商的3G/GPRS、光纤网络以及第三方GPS 平台（含电子地图），通过《建筑渣土运输处置监管平台系统》软件，实现实时、全方位、全线路的渣土运输车辆的监控、统计、查阅管理。

三、软件技术架构及体系

考虑到建筑渣土运输处置管理面向对象的区域性及分散性，为了提高系统性能和更好的实现数据共享，系统使用混合模式开发（B/S+C/S 模式） ，即：系统中仅需要在内部完成且数据保密要求较高的RFID 电子标签管理系统（发放RFID 卡、数据初始化等）使用C/S客户端形式；而其它通过互联网实现数据访问的系统则采用B/S 开发，如各区（园区）城管部门的信息查询模块等。

系统建立在微软产品体系之上，采用SQL SERVER2008 数据库，以.NET 系列开发工具编程，服务器采用Windows server 2008 系列操作系统，用户端运行在Windows XP,Windows　Vista,Windows 7 系列操作系统平台上。考虑到机房设备统一放置在市数据中心的数据中心机房，安全和备份采用与数据中心机房现有的bakbone 统一进行备份管理。

应用软件由以下三个系统组成：

建筑渣土运输车辆RFID 实时监管系统；

建筑渣土运输车辆图像视频远程监管系统；

建筑渣土运输车辆巡查监管系统；

以上三个系统即可独立运行又互相补充完善。

四、硬件设备各子系统功能介绍

1、车载RFID 电子标签与读卡器

给每一辆建筑渣土运输车辆安装防拆卸有源RFID 电子标签，并对该卡录入本车辆有关信息（如：车型、司机姓名、车牌号、荷载量、所属企业等），然后在需要监管的场所安装RFID 读卡器（固定场所可以用固定式读卡器，临时场所可以用手持式读卡器），每一辆建筑渣土运输车辆到达或离开的时间等信息就会自动被读取，并通过读卡器内置的GPRS 模块同步传输到后台服务器，监管中心提取现场和出发地信息进行对比，立即可以发现车辆是否被中途掉包、是否在合理的时间内到达等。考虑到现场无人情况的出现，系统支持无人值守，车辆路过时自动触发固定式RFID 读卡器进行读卡。

固定读卡器应具备：防水、防雷、防高温（摄氏60 度以上）、抗低温（零下5 度以下）等功能。

RFID 卡片在验证合法后，将依据在读卡器安装处装上与读卡器联动信号灯，读卡成功信号灯闪烁即表示读卡成功，驾驶员可开车驶离。

2、摄录像装置

由视频触发装置、摄像装置、后台网络储存服务器等组成。

系统原理拓扑图如图一

                                                                                               图一

在车辆经过摄录点时，由固定式读卡器感应到后，触发启动拍照摄像系统，完成对经过该处车辆的拍照和固定时间段（约5 秒钟）的摄像取证，所拍照片和摄录的录像数据以车辆的“RFID 卡号+启动拍摄的时间（年月日时分，各取两位数）”为文件名储存到网络存储服务器内。 如果读卡设备触发不成功可用备用预埋的地感线圈感应触发进行拍照摄像。网络存储服务器的硬盘容量，以足够存储一个月的照相录像数据为标准。按一个建筑工地同时有20 辆渣土车在运输，每辆渣土车每天运输20 趟，每段录像时间5 秒，测算得到每天每个摄录像点的摄像数据量约为778M（按往返均进行拍摄计算，实际空车返回时是不需要摄录的）。一张JPEG 格式1024*768 的照片容量一般都不到400K，每天每个拍照点的照片所占容量约为313M。“照片+录像”合计数据量约1090M，即约1G，一个月就是30G，80 个建筑工地1 个月为30G*80 个=2400G。由于建筑渣土中转点或处置点是建筑渣土运输车辆汇集之处，各个工地的建筑渣土运输车辆将集中到达，汇集的数量远远大于起运点。尽管如此，我们按10 倍于工地的车流量测算，满足一个月以上10 个固定处置场所的拍照摄录像数据的存储也只需配置1T 以上的硬盘。夜晚拍照采用事先安装的长寿、高亮聚光灯和闪光灯进行照度补偿。摄像机采用高清、带红外夜视拍摄功能的户外防水枪机或半球机。

3、数据传输平台选择

根据宁波市各区（园区）卸载点的环境要求和运营商的沟通协商，确定在10 个渣土卸载点由运营商敷设光纤链路到卸载终端点位。并保证提供各个卸载点设备是在同一网段工作可以互相访问，网络对端和宁波市数据中心服务器之间保持实时链路通讯。

1. 抓拍渣土车图片、视频文件传输平台

在各卸载点车辆成功触发抓拍和视频片段，由移动运营商敷设到各个卸载点位的光纤链路，通过移动运营商的内部整合汇聚，从卸载点到数据中心的服务器整个光纤链路采用独立的光纤通道，在整个数据传输通道中启用数据验证保证了视频文件传输的独立和安全性。汇聚点接入到视频服务器（视频服务器设置双网卡，一块用来接收各卸载点传输的照片和视频文件，另外一块接口接入电子政务外网公众专网）。接入电子政务外网公众专网和接受视频文件的网络在不同的网段，使视频传输网络和电子政务外网公众专网络形成逻辑上的隔离。

1. GPRS 业务数据传输平台

从渣土车的在起点验证成功以后，由固定读卡器（或者手持式巡查读卡器）上的GPRS模块通过无线网络直接访问电子政务外网公众专网传输渣土车的数据到宁波市数据中心后台服务器，由后台管理软件进行统一的合算统计。市容环卫处管理人员，各区（园区）城管部门有关人员，各建筑垃圾经营服务企业信息员等通过访问WEB 服务器进行所有的业务浏览和处理。

4、数据中心机房设备

根据立项文件的要求，本项目不单独设立机房。所有网络、存储、刀片服务器、数据库及安全设备等均托管在宁波市数据中心机房内。根据协商，机房内需增加并专用于本项目的主要设备如下：

服务器：刀片服务器机架一套，数据库服务器1 套；WEB 服务器1 套；高性能视频服务器1 套。

存储：磁盘阵列系统1 套，主要用于备份存储各摄录像点传输过来的照片和视频，以及全部渣土车辆的原始信息等。其余硬件（如网络安全设备,显示器，KVM 等），可利用宁波市数据中心机房内的现有设备设备。

5、监控指挥中心设备

监控指挥中心位于宁波市环卫处主要承担如下功能：

实时监看渣土车辆运行轨迹；

回放比对违章车辆的原始摄录拍照数据；

处理制作违章车辆的行政巡查通知书。

等等。中心建设包含如下主要设备和内容：

基础装修，含：静电地板铺设、精密空调安装、监视墙安装以及UPS 系统采购等。网络交换机，实现市市容环卫处内部各部门之间，市市容环卫处管理网络系统与市中心数据机房网络之间的访问、联接。大液晶电视屏，实时监看车辆在电子地图上的GPS 运行轨迹；案件论证处理时，有关人员集体查看回放的图像或视频等。

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五、第三方平台及软件功能介绍

1、GPS 平台

系统采用宁波市测绘院电子地图系统，在已组建的宁波市建筑垃圾GPS 平台上，实现对建筑渣土运输车辆运行路线的实时监管。该系统目前已经在市市容环卫处内部试运行，效果良好。

2、系统软件

数据库系统：Microsoft SQL-Server 2008，1 套。

服务器操作系统：Microsoft Windows server 2008，3 套。

客户端操作系统：Microsoft Windows 7，2 套。

数据备份系统：bakbone (含1 个文件备份模块，1 个SQL 数据库备份模块)，1套。

视频录像处理系统：视频处理软件（国产），1 套。

3、应用软件功能模块

《宁波市建筑渣土运输处置监管系统项目》中的应用软件，由以下子系统及功能模块组成：

各系统模块功能说明：

建筑渣土运输车辆RFID 实时监管系统

1）建筑垃圾经营服务企业数据库管理模块

该模块负责对各区（县）的建筑垃圾经营服务企业信息进行统一采集，形成统一的建筑垃圾经营服务企业数据库。系统采用分级授权管理，各区（县）级城管部门可对自己辖区的企业库信息进行查询、维护和管理，市级城管部门可对全市的企业数据库进行查询、维护和管理。

2）建筑渣土运输车辆管理模块

该模块负责对建筑垃圾经营服务企业上报的车辆信息进行管理和维护，通过在车辆上安装RFID 设备，并将车辆信息和RFID 设备进行绑定，使车辆在系统中获得唯一的身份信息。

3）载点、中转（卸）点信息管理模块

载点、中转（卸）点信息管理模块的功能主要是将全市的建筑工地和卸点的信息采集到系统中,形成统一的装载点和卸点数据库，相关工作人员可对载点和卸点的信息进行统一的管理。载点信息主要包含的信息有：建筑工地的名称、建筑工地的地理位置、建筑工地管理人员的联系方式、施工单位、开工时间、竣工时间、渣土量、总出土量、总用地面积、泥浆量等，卸点信息包括：卸点的名称、卸点的地理位置、卸点管理人员的联系方式、消纳总量、年消纳能力、使用期限等。

宁波市建筑渣土运输处置监管系统

建筑渣土运输车辆

RFID实时监管系统

建筑渣土运输车辆图

像视频远程监管系统

4）车载RFID 管理模块

RFID 设备分为RFID 电子标签和RFID 阅读器两种。设备管理模块主要的功能主要有以下几个方面：

（1）初始化新的RFID 电子标签；

（2）初始化新的RFID 阅读器；

（3）将电子标签和建筑渣土运输车辆绑定；

（4）将阅读器和建筑工地及卸点绑定；

（5）电子标签信息和阅读器信息的更改。

5）系统初始数据库管理模块

该模块是一个对用户帐号、系统角色，区（县）以及权限分配等初始化信息进行统一管理的平台。针对每类信息，系统都提供增、删、改等功能。另外，系统将用户分为：市城管局用户，区（县）城管部门用户，建筑垃圾经营服务企业用户等3 类，根据不同的业务需要，工作人员可设置每类用户在系统中不同查询和统计权限。

6）人工手动补全处理模块

该模块主要负责对不全的读卡记录进行处理，渣土运输车辆提交手动补全申请，所在区（县）环卫部门通过视频（或其他方式）核实，若确为正常作业，则所在区（县）城管部门对不全的记录进行手动补全，以便正常统计和计费。

7）作业查询模块

系统提供给每种角色不同的查询权限，如：市城管部门可对全市运输记录查询，各区（县）城管部门可对各自辖区的运输记录进行查询，各建筑垃圾经营服务企业只可对本企业的运输

记录查询 ；系统支持多条件复杂查询，工作人员可按照辖区、工程名称、运营公司、阅读器、车辆、运营情况以及运营时间段来进行查询运输记录，既可以进行单条件简单查询也可进行多条件复杂查询。

8）统计分析和考核模块

统计分析和考核模块主要供建筑垃圾经营服务企业统计分析自己的业务车辆，作业情况，输出日报表、周报表、月报表等，有正常车次实时统计，异常车次统计等。对于行业管理部门使用的统计主要有工地统计、运营车辆车次统计、异常车次统计等。还包括基于区域的车辆作业统计和基于装卸点的异常统计和车次统计等。为管理部门，经营服务公司和市局有人员提供各种统计报表的生成和输出，为市局对各区（县）城管部门的考核和区（县）级城管部门的自查提供依据。

9）费用结算模块

系统根据建筑垃圾经营服务性企业的作业情况，自动为每家企业统计结算周期内正常的作业量，并生成费用结算单，各企业可在线打印该费用结算单，并经各级管理部门盖章后向专户结算费用。另外系统还提供费用结算查询功能，各企业可在线查询本企业的费用结算记录，各级城管部门也可查询辖区内所有企业的结算记录。

建筑渣土运输车辆图像视频远程监管系统

1）录像设备管理模块

设备管理负责对各个工地和中转（卸）点的网络摄像机进行统一的管理，其功能包括：设备接入、设备删除、设备信息管理以及通道管理等；支持云台控制，工作人员在线获取和修改远程录像设备的焦距，光圈，对比度，色度等指标。

2）实时监控模块

该模块根据录像设备的IP，自动连接卸载点的网络摄像机，实现运输车辆作业视频实时传输与监控；并可在线启动远程网络摄像机的录像程序，对卸载点的作业车辆的作业情况进行手动录像。

3）视频、图像文件库管理

卸载点网络摄像机设备的录像视频文件和图像文件通过网络实时传输到信息中心服务器，并按照设备名和文件类型(可分为:报警触发，手动录像等)来分类存放，管理人员可对视频、图像文件进行管理；支持用户手动删除无用的视频文件。

4）视频、图像回放处理模块

该模块支持在线回放视频、图像库中的视频文件和图像文件，系统支持文件查询功能，用户可按照通道名，时间，以及文件类型（可分为：定时抓取；手动录像；报警触发）等条件来查询视频、图像文件库，并可利用播放器打开视频文件，实现在线播放。

5）设备日志模块

日志管理用户记录每个视频录像设备的报警情况和用户在每个视频录像设备上的执行的操作，具体功能如下：

日志查询：用户可按照工地或卸点（设备名），日志类型（报警日志、操作日志）、时间段以及操作者来查询日志。查询结果中显示:工地（或卸点名），操作时间，操作者，以及操作内容等信息。

日志导出：系统支持将日志导出Excel 文件功能。

日志清除：对于过时的日志，为了保持日志在一定的规模，管理人员可定时手动清理。

6）报警管理

该模块提供硬件设备各种故障的报警管理，方便管理人员及时发现设备故障和为排除故障提供依据。系统支持对每个视频录像设备设置报警，报警的类型包括 硬盘满报警，视频文件丢失报警，遮挡报警，读写硬盘出错报警以及制式不匹配报警等。一旦出现报警，系统自动将报警信息写入日志。建筑渣土运输车辆巡查监管系统

1）扣分规则数据库管理模块

系统提供定义多种违章情况的扣分规则，管理人员输入违章类型、违章情况以及对应的扣分分值，系统自动记录该扣分规则，并形成扣分规则库。用户可对扣分规则库进行查询、修改和删除等操作。

2）巡查监管通知书模块

巡查人员发现建筑渣土运输车辆的违章信息，可根据违章事实及时通报相关执法部门。系统自动的生成巡查通报单，通报单中包括：违章事实、扣除车辆分数、扣除建筑垃圾经营服务器企业分数等信息，巡查人员可打印该通报单。

3）数据采集、缓存与传输模块

巡查人员手持巡查读卡器（PDA）巡查时，通过读车载RFID 电子标签信息来查询车辆信息库，从而获取该车和该车所属运输公司的详细信息，将正在违法车辆的信息和违法事实一并通过3G(或GPRS 方式)网络传送到系统，同时当网络不通（或其他原因）导致数据无法正常上报时，该模块还负责数据缓存功能，将巡查人员输入的数据暂时保存在PDA 设备中，待到PDA 设备能够联通网络时，系统再自动上传。

4）数据查询模块

数据查询模块主要是利用巡查读卡器设备实现数据查询功能。 数据查询模块包括：基础数据查询和违章记录查询。

（1）基础数据查询：巡查人员巡查可根据车载RFID 电子标签来查询车辆信息和运输公司信息，也可以根据车牌号码、建筑垃圾经营服务企业名称等信息查询信息。

（2）违章记录查询：巡查人员可根据电子标签，车牌号，运输公司等信息查询违章信息数据库。

其他数据接口

系统提供数据接口，实现与宁波市市容环境卫生管理处现有的《建筑渣土运输车辆GPS行驶记录系统》、《市容卫生质量监测系统》以及其他第三方软件实现数据共享和交换。