探讨铁路物流电子识别程序

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铁路运输是物流业重要的基础设施,近年来,铁路物流信息化在我国迅速发展,使得铁路物流的管理水平得以大幅度提升.在铁路物流系统中,信息采集、处理、传输到实时跟踪查询等信息流处理,是物流服务的神经躯干.提高信息采集的效率、准确度和范围是现代物流采集技术的目标,对于信息采集,铁路物流中大部分还采取非常传统的方式进行管理,对物流信息的采集多采用人工记录,凸现出在流程中物流信息采集不准确,信息流转不畅等问题,自动识别技术的采用将大大的加强基础数据采集的准确性[1].本文提出了铁路物流电子识别系统,研究了铁路物流电子识别系统的基本组成,分析了RFID技术应用于铁路物流电子识别系统的关键因素,进行数学建模仿真,并进行RFID的防信息碰撞实验,验证了RFID技术应用于该系统的可行性.

1铁路物流电子识别系统

铁路物流电子识别系统是以计算机为核心,建立一套硬软件相结合的完整的监控体系,解决铁路物流的信息采集、传输、加工、共享的问题.以电子识别技术为基础,实现信息的采集,再利用现代信息网络技术,建立网络信息系统,通过网络平台和信息技术将营业站及经营网点连接起来,实现管理的科学化、系统化、数字化和对货物运送进行全程的跟踪监控,实现资源共享、信息共用,对物流各环节进行实时跟踪、有效控制与全程管理[2].

铁路物流电子识别系统由货物电子标签、识别器、手持式识别器、中继器、主机、货物电子标签擦写器及数据传输信道组成.如图1所示.图1铁路物流系统电子识别系统工作原理及流程:货物电子标签发出具有代表货物身份特征的无线信号,经识别器接收,再发送到中继器传输到中心站计算机.中心站计算机接收来自识别器上的货物编码信号,进行分析处理,形成各种文件,使管理人员能及时查询各种信息.为了保证货物编码信号准确可靠,还设有手持式识别器,分别用于货物装卸处及货运仓库的货物编码信号识别,对货物编码信号进行二次识别.另外,还设有专用的货物电子标签擦写器,保证货物电子标签的重复使用.货物电子标签实时接收识别器的呼叫,然后发出代表自身身份的射频信号,经识别器接收,该识别器将收到的货物电子标签的代表自身身份信息和自身地址信息相组合,发送给临近的上一个中继器,直至发送到货运中心计算机,由中心计算机进行数据的分析、处理,并提供查询、管理等功能.识别器是以微处理器为核心的智能专用电子设备,能方便地与中继器配接,构成铁路物流系统电子识别系统,完成数据采集处理、信息编码的传输等功能.识别器可安装火车站的列车进出站口、交叉道口、列车停靠点、货运仓库等位置.中继器是以微控制器为核心的智能化专用电子设备,能方便地与识别器、货运中心计算机配接,构成铁路物流系统电子识别系统,完成数据采集处理、信息编码的传输等功能.数据汇总到中心计算机,利用铁路物流管理软件对数据进行综合处理,整个系统实现了铁路物流数据的采集、传输、加工的功能.

2基于RFID铁路物流系统电子识别

射频识别技术(RFID)是利用电磁感应、无线电波或微波进行非接触双向通信,以达到识别目的并交换数据[3].基于RFID的铁路物流电子识别系统,具体实现识别过程是组成了一个无线传感网络(WSN,wirelesssenornetworks).大量的货物电子标签组成了传感节点,识别器是汇聚节点,各传感节点需要在短时间内将数据传输至汇聚节点,在铁路物流一定的区域内,无线传感网络往往只有一个汇聚节点,因此,数据传输呈现出一种“多对一”的汇聚传输模式,传输过程中容易出现信息碰撞问题.在射频识别中,信息碰撞现象也是在所难免的,货物电子标签冲突的问题实质是多信道接入问题.在铁路物流系统中,具有货物数量多、处于动态变化中的特点,信息碰撞问题也显得尤为突出.解决信息碰撞造成的漏读问题,是RFID应用于铁路物流电子识别系统的关键所在[4].RFID防碰撞算法主要包括ALOHA算法和二进制树形算法,目前比较成熟、应用比较广泛的是ALOHA算法[5],本节考虑铁路物流中的主要因素的影响,分析该算法在铁路物流电子识别系统中的应用的可行性.本节首先利用MATLAB软件进行系统仿真,再通过具体实验进行验证.对仿真程序中一些变量进行说明,T0表示标签与读卡器的交换时间;T表示标签的退避区间;N为同时存在的标签数,也是铁路物流电子识别系统中主要考虑的影响因素;M为重发次数.

2.1系统仿真(1)令T0=1~3ms、T=10~10000ms、N=10000、M=6000,得到标识卡成功读取次数随退避时间变化的仿真图(如图2).从图2可以看到,开始随着退避时间的增大,成功读取的次数也增加;当成功读取次数达到一个峰值,开始随着退避时间增加而减少.这个结果和理论上也是相符合的.退避区间小,会导致碰撞的机率大,需要的退避次数就多.退避区间太大,识别标签所需要的时间会很长[6].这两种情况都会导致限定时间内,成功读取次数的下降,选择一个合理的退避区间是关键.当T0从1~3ms变化时,可以明显的看出,成功读取次数随T0的增大而减小.从理论上分析,是因为T0的增大,碰撞的区域也随之增大,这样导致碰撞的次数也增多了,相应的成功读取的次数也减少.(2)令T0=1ms、T=10~10000ms、M=6000,令并发识别数量N,为1000、2000,分别得到两条读取成功次数随退避区间变化的曲线.从图3可以看出,最佳的退避区间(读取成功次数较理想的一段时间区域,可以视为是峰值附近的区域)随着并发识别数量移动,随着并发识别数量的增大而向右移动.现实情况中的意义,就是通过固定的读卡器的识别卡的数量是不定的,最佳退避曲区间也是变化的(3)令T0=1~3ms、T=10~2000ms、N=1000、M=6000,限定时间Ts分别为20000、30000ms.成功读取的次数随着时间增长就会增加,从图4中可以直观的看出.图4限定时间变化成功读取曲线对比

2.2实验验证为了说明仿真的正确性,设计了该实验进行验证.搭建了实验平台,观察货物电子标签实际正常工作模式下,漏读情况以及延长限定时间全部读取的情况.实验选择样本数为80,进行样本实验.根据前文的仿真,货物电子标签数量增多时,只是退避时间、限定时间增加,其余的情况是基本一致的.选择80张标识卡进行样本实验,具有代表性.令T0=1ms、T=10~1000ms、N=80、M=6000,限定时间Ts分别为40000、60000ms.成功读取的次数随着时间增长就会增加,从图5中可以直观的看出,与其他数量的样本的规律是一致的.(1)限制时间为4s时,退避时间为500ms时,10次测试中有2次有漏读情况,两次均漏读1张卡,每次漏读的标识卡是随机的.标识卡供电时间为6s时,无漏读情况.(2)退避时间设置为100ms时,限制时间为4s时,80张标识卡的读取情况如表1,从表中可以看出,发生了严重的漏读情况,但是延长限定时间,是可以全部读取的,没出现漏读情况,与仿真结果符合.