基于物联网RFID技术的桥梁承重实时监测系统

魏星++马正娟++冉陈思

摘 要

桥梁塌方一直高居各种桥梁事故的首位，成为威胁交通安全的最大隐患。随着计算机检测技术的不断发展，与桥梁塌方风险等级检测工作相关的设备被研发出来，射频技术与压电电缆的综合应用为解决交通管理问题提供了非常好的前景，无限射频识别是二十世纪90年代兴起的一项非接触的自动识别技术。它利用射频信号通过空间藕合实现无接触的信息，并通過所传递的信息达到识别目的。但是，其开发成本过高不利于大面积推广。融合传感器技术，结合单片机控制，可将重量信号、速度信号通过车上自带的RFID标签实时反馈到单片机上，用LCD液晶显示屏显示出来，从而实现对桥梁承重的实时监测，真正意义上有效的减少桥梁事故的发生，延长桥梁的使用寿命，降低交通安全隐患。通过RFID阅读器扫描车辆标签的最大不超载重量信息反馈给单片机进行累加，从而达到桥梁承重实时监测的目的。

【关键词】RFID 桥梁承重监测 智能监测 单片机

我国是一个桥梁事故多发的国家，主要是由于相关人员安全意识淡薄，监管缺失造成的。桥梁事故在造成巨大财产损失的同时，给相关人员的生命带来了巨大的威胁。近年来，我国智能交通已经被吵的火热，但是我国的智能交通技术仍处于探索发展阶段，但可以肯定的是建立智能交通系统可以极大地提高交通运输效率，有效的保障畅通和安全，增强行车的舒适性，改善环境的质量，提高能源的利用率。

目前城市智能交通中对车辆信息的采集方式已经不仅仅局限于视频采集和地感线圈的采集方式，RFID无线射频技术已经开始应用于道路车辆信息采集系统中，它可以针对每辆车提供一张记录该车辆全部身份信息的电子标签，因此相对于视频采集方式，它可以实现低能耗采集车辆的信息，并且采集方式灵活，信息更加全面。

本项目将结合单片机和RFID技术实现桥梁承重实时监测系统。本系统将实现桥梁承重实时监测，即通过桥梁两头的RFID阅读器实时阅读每辆车附带的RFID标签识别出每辆车的最大不超载重量并反馈给单片机。单片机对上桥的车辆重量进行累加，对下桥的车辆重量进行累减从而实现对桥梁承重进行实时监测。当监测到承重达到桥梁承重上限时，用单片机控制两个桥头的自动闸门关闭上桥通道以阻止增加桥梁承重，直到桥梁承重低于承重上限时控制自动闸门对等待上桥的车辆予以放行。桥梁事故是威胁交通安全的最大隐患之一，其存在着随机性和不可预测性。

随着计算机监测技术的快速发展，桥梁承重监测和桥梁塌方风险监测设备被研发出来，但其高额的开发费用和维护费用导致其不能大面积推广。而我们设计的基于物联网RFID技术的桥梁承重实时检测系统将很好的解决这一问题。

项目完成以及取得的成果情况如下：

（1）该作品基本实现了所有功能，达到了预期实验的效果，并产生了较大的社会效益，从多方面体现了无线射频RFID技术这一新兴行技术的优势。

（2）该作品能实时监测桥梁上的承重情况，并将这一信息实时通过液晶显示出来。这一功能极大地优化了工作人员的工作量，使桥梁承重数据更加直观简明，同时增强了安全性。

（3）该作品能够将通过桥梁的每一辆车的数据信息通过标签读取出来，比如说车辆的承载情况、车辆的实时速度、车辆最大不超重重量等，并且能够将这些信息通过液晶显示屏实时显示出来。

（4）成功实现用单片机对车辆重量的实时累加和累减。其中涉及到算法的问题，算法比较单一，只是涉及到一个简单的累加和累减，但是不是百分百的精确，毕竟考虑到现实情况中车流量很大，每辆车的最大承载信息各不相同，导致数据不是很稳定，但是如果只是单纯的模拟的话，是完全没有问题的。

（5）在模拟桥梁道路中，用单片机成功控制自动闸门的开启和关闭。当监测到承重达到桥梁承重上限时，用单片机控制两个桥头的自动闸门关闭上桥通道以阻止增加桥梁承重，直到桥梁承重低于承重上限时控制自动闸门对等待上桥的车辆予以放行。

（6）通过完成这个项目，我发现RFID技术可以运用到很多现实生活中。RFID识别工作无需人工干预，具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特点，并且可以工作在外界环境恶劣的情况下，不怕油渍、灰尘污染等，完全可以替代条形码。如果将RFID运用到我国物流领域中，我相信会有很好的前景。

（7）RFID在物流中的应用最终将取代传统条形码的地位，这将毫无疑义.在需要对物品进行跟踪或分类管理的任何场合，RFID都有其用武之地。供应链与物流管理将会是RFID技术最大的展现舞台。如货物的清点、盘库和数据录入等，如今在各辅助工具的帮助下，尽管有所呈现，但效率低下、差错率仍居高不下，这归根结底在于信息的准确性和及时性问题无法得到有效的解决，而这恰恰是RFTD技术最突出的优点之一，如果每件商品都贴上了RFID标签，无需打开产品的外包装，系统就可以对其成箱成包地进行识别，从而准确地随时获得产品的相关信息。这是本次试验通过对RFID的学习和认识所拓宽的最新发现。

本项目运用物联网RFID技术对车辆的RFID标签进行扫描，RFID技术利用无线射频方式进行非接触式双向通信交换数据以达到自动识别的目的。该技术具有防水、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签上数据可以加密、存储数据容量大、存储信息可以随意修改、可以识别高速运动中的物体，课识别多个标签，可以在恶劣环境下工作等优点。

读取出车辆的最大不超重重量并反馈到单片机。单片机对上桥车辆的车重进行累加，对下桥的车辆的车重进行累减，从而达到对桥梁承重的实时监测。可以有效的延长桥梁的使用寿命，降低交通安全隐患，减少桥梁事故的发生。其开发成本低，使用性强等特点有利于大面积推广。

参考文献

[1]张毅刚等.单片机原理及接口技术[M].北京：人民邮电出版社，2015.

[2]董丽华.RFID技术与应用[M].北京：电子工业出版社，2008.

作者简介

魏星（1995-），男，山东省临沂市人。现为重庆科技学院学生。研修专业为测控技术与仪器。

作者单位

重庆科技学院 重庆市 401331