能源工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱，其信息化工作歷來受到人們高度關注。早在1997年全國的加油站就開始實行IC卡加油，并逐步實現(xiàn)卡機聯(lián)動自動化管理，隨著近年來壓縮天燃氣(CNG)技術的不斷發(fā)展，天然氣汽車的數(shù)量日漸增多，CNG加氣站的工作量變得越來越繁瑣，同時，收費、銷售、結算；記賬或現(xiàn)金交易中存在人工工作量大、生產(chǎn)成本高、管理漏洞大等缺點。如何提高工作效率，減少數(shù)據(jù)錯誤率，節(jié)約生產(chǎn)成本，進一步提高CNG加氣站網(wǎng)絡化智能監(jiān)控能力。
應用通過收費系統(tǒng)使用電子標簽讀卡器給司機發(fā)放描述車輛信息的無源電子標簽，此標簽與CNG加氣機測控系統(tǒng)中的近距離讀寫器之間進行無線數(shù)據(jù)通訊，進行車輛自動識別和有關收費數(shù)據(jù)的交換，對CNG加氣機進行智能化控制，同時，利用計算機聯(lián)網(wǎng)對收費數(shù)據(jù)進行傳輸、處理，實現(xiàn)CNG加氣站的自動收費，從而達到前述的目的。
1 技術原理與RFID技術
1．1 技術原理
系統(tǒng)是通過近距離、非接觸采集射頻卡的信息，實現(xiàn)車輛在CNG加氣站加氣時的自動識別，從而實現(xiàn)目標的自動化管理。該系統(tǒng)產(chǎn)品集計算機軟硬件、無線通信、信息采集處理、數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡通訊、自動控制和智能卡制作等技術綜合應用為一體，屬于先進的智能信息采集設備和高安全性的智能身份識別系統(tǒng)，是一種能有效對車輛進行自動識別和聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管的重要技術手段。
1．2 RFID技術
射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術在CNG加氣站的應用日趨成熟，CNG加氣站網(wǎng)絡化監(jiān)控系繞中使用的RFID技術一般由3部分組成：
(1)電子標簽(Tag)由耦合元件及其他器件組成，每個標簽具有唯一的電子編碼，安裝在車輛上標識車輛信息，其中保存有約定格式的電子數(shù)據(jù)；當受到無線電射頻信號照射時，反射回攜帶有數(shù)字字母編碼信息的無線電射頻信號，供閱讀器處理識別。其工作頻率一般在13．56 MHz以上，分為有源和無源。
(2)閱讀器(Reader)用以產(chǎn)生、發(fā)射無線電射頻信號并接收由電子標簽反射回的無線電射頻信號，可無接觸讀取并識別電子標簽中保存的車輛數(shù)據(jù)信息。從而達到自動識別車輛的目的。還可向標簽寫入信息，進一步通過計算機及計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)車輛信息的采集、處理及遠程傳送等管理功能。采用廣播發(fā)射式射頻識別和反射調制式射頻識別。
(3)微型天線(Antenna)，用于在電子標簽和閱讀器間傳遞射頻信號。
2 技術系統(tǒng)組成
2．1 硬件系統(tǒng)構成
RFID相關應用的硬件系統(tǒng)包括CNG加氣站加氣機測控系統(tǒng)(又稱CNG加氣站數(shù)據(jù)采集部分)、數(shù)據(jù)傳輸部分、監(jiān)控管理部分三部分組成。CNG加氣站數(shù)據(jù)采集設備主要是近距離非接觸采集車輛加氣的耐間、站號、槍號、加氣體積與金額等信息。其硬件系統(tǒng)構成如圖1所示。
圖１ 硬件系統(tǒng)構成圖
每臺加氣機均需要配備一套電腦測控系統(tǒng)和其它部件。在電腦測控系統(tǒng)中，通過微控制器從數(shù)采模塊采集數(shù)據(jù)、通過RFID讀寫器讀取司機所用的射頻卡以獲取卡片信息，通過運算，將中間或者結果數(shù)據(jù)送EEPROM存儲、送LCD顯示、異常情況用蜂鳴報警，并控制輸出模塊，再經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸模塊與應用服務器進行交互遠傳數(shù)據(jù)。
每個CNG加氣站基本配置至少滿足4種設備；近距離RFID讀寫器、若干臺CNG加氣站數(shù)據(jù)采集設備、應用服務器、不間斷電源。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(電腦測控系統(tǒng))主要實現(xiàn)快速讀取射頻卡卡號、采集加氣相關數(shù)據(jù)，并上傳至應用服務器，應用服務器根據(jù)需要繼續(xù)上傳到更大的網(wǎng)絡范圍中去；判斷CNG汽車司機所持射頻卡卡號的合法性，控制CNG加氣機動作；對持有有效卡的車輛允許加氣；持無效卡的車輛禁止加氣；對無卡車輛在CNG加氣站員工確認情況下，進行現(xiàn)金加氣。
應用服務器是系統(tǒng)中的基本管理單元，其數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡聯(lián)接，將CNG加氣機采集的相關資料經(jīng)專用電纜(通常采用雙絞屏蔽線)傳輸至應用服務器。再通道計算機網(wǎng)絡準時實時傳輸至其它加氣站，從而達到數(shù)據(jù)共享的目的。
數(shù)據(jù)傳輸主要是完成CNG加氣機與CNG加氣站應用服務器室之間的網(wǎng)絡連接，根據(jù)需要在各個CNG加氣站之間的網(wǎng)絡連接。
2．2 軟件系統(tǒng)組成
文中所介紹的軟件系統(tǒng)組成是針對單站環(huán)境下而言。軟件系統(tǒng)功能在CNG加氣站劃分為2部分：實時監(jiān)控采集系統(tǒng)與監(jiān)控管理系統(tǒng)。具體的軟件系統(tǒng)組成圖如圖2所示。
圖2 軟件系統(tǒng)組成圖
實時監(jiān)控采集系統(tǒng)主要實現(xiàn)實時采集和實時控制2個功能。
在實時采集功能中主要采集加氣槍號、車牌號、加氣體積，加氣金額、單價、總累體積、總累金額、員工號、加氣狀態(tài)等信息。
槍號：加氣機的槍號，在實時監(jiān)控采集系統(tǒng)中的槍號是順序命名。在進行物理連接時，要求加氣機的槍號與實時監(jiān)控采集系統(tǒng)中的槍號一致。
車牌號：刷卡消費時顯示正在加氣的車牌號。加氣時未顯示車牌號，則表示現(xiàn)金加氣。
加氣體積：當前單筆加氣記錄已經(jīng)記錄的氣量(單位：方)。
單價：物價部門規(guī)定的當前正在使用的加氣單價(單位：元／方)。
加氣金額：當前單筆加氣記錄已經(jīng)記錄的金額(單位：元)。加氣金額=加氣氣量×單價。
總累體積：從加氣機投入使用到現(xiàn)在的所有加氣氣量值(單位：方)。
總累金額：從加氣機投入使用到現(xiàn)在的所有加氣金額值(單位：元)。
員工號：正在操作加氣機的加氣員的員工號。
狀態(tài)說明：系統(tǒng)中的狀態(tài)提示。
在實時控制功能中主要控制CNG加氣機相關參數(shù)的設置控制、手動停機、時間校準等內(nèi)容。
監(jiān)控管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)系統(tǒng)登錄、系統(tǒng)配置、IC卡管理、IC卡查詢、操作員管理、用戶管理、綜合業(yè)務等功能。
系統(tǒng)登錄：所有用戶必須通過系統(tǒng)身份驗證才能操作相關功能。
系統(tǒng)配置：對系統(tǒng)基本參數(shù)根據(jù)實際情況進行配置，便于系統(tǒng)運行，其主要功能包括；修改用戶密碼、修改卡片密碼、充值預警設置、記賬信用設置、交接班設置、RFID卡配置、卡號管理。
RFID卡管理：系統(tǒng)對司機所持有的RFID卡(又稱消費卡，分為記賬卡、充值卡、普通卡)進行發(fā)放、信息修改、掛失、解掛、注銷等進行操作，對充值卡進行充值，對記賬卡進行結算，對卡片操作日志進行管理。
RFID卡查詢：系統(tǒng)對各種消費卡進行全面信息查詢，并提供導出Excel和打印功能，其主要功能包括：記賬卡查詢(單卡基本信息、結算信息、消費信息)、充值卡查詢(單卡基本信息、充值信息、消費信息)、普通卡查詢(單卡基本信息、消費信息)、RFID卡日志查詢、RFID卡綜合查詢、充值記錄流水、結算記錄流水、單位結算流水。
操作員管理：操作員是指操作加氣機的加氣站員工。監(jiān)控管理系統(tǒng)實現(xiàn)加氣機操作員的信息管理，并發(fā)放員工卡卡片。
用戶管理：用戶是指使用監(jiān)控管理系統(tǒng)軟件的加氣站員工。監(jiān)控管理系統(tǒng)實現(xiàn)用戶信息管理以及用戶權限的分配管理。
綜合業(yè)務：主要實現(xiàn)班報、月報的導出Excel和打印，實現(xiàn)加氣流水綜合查詢與結果導出Excel和打印(可以根據(jù)卡號、槍號、交易類型、員工號、起止交易時間、車牌號、單位名稱進行全方位的綜合查詢)；實現(xiàn)交接班交班流水信息與結果導出Excel和打印。
3 結語
RFID技術在今后相當長的一段時間內(nèi)，仍將在各行業(yè)具有廣泛的應用。本文在分析RFID技術原理的基礎上，針對目前CNG加氣站存在的主要問題，提出RFID技術在CNG加氣站網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)中的應用方案，提出以RFID卡為載體實現(xiàn)CNG加氣站自動監(jiān)控采集系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，可較好解決目前的問題。該項技術對RFID技術在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的應用具有一定的參考價值。如何利用RFID技術在CNG行業(yè)、甚至其它行業(yè)提出更多、更深層次的應用是今后需要進一步研究的課題。
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