基于GPS电子围栏的煤场装载管理系统的研究

马喆

摘要：GPS电子围栏的煤场装载管理系统是基于GPS电子围栏、车牌识别以及RFID技术的方案，总的说是通过在储煤场出入口设置摄像机，读卡器，装载机具上安装相应的设备自动获取运煤车信息以及开票信息，并传输至上位机，将日期、载重、出入事件等信息和采集的车辆信息一并存储，并进行资金划账等处理，达到自动监控储煤场运行的目的。

关键词：电子围栏;车牌识别;RFID技术;自动监控

中图分类号：TP311        文献标识码：A        文章编号：1009-3044（2019）02-0185-02

目前国内绝大部分煤场都采用视频监控加上煤场监督员的方式进行监管，这种方式由于煤场环境恶劣，视频监控根本看不清楚，而且对于内外勾结低价运输优质煤炭的情况根本无能为力，而且还多负担若干监督员工资。另一些稍微先进点的煤场，有采用车牌识别加电子标签的，但是对于内外勾结的情况，也是无法避免，我们这套方案，从技术上杜绝了人为错误操作的可能，一旦有任何违规，现场就会发出声光报警，控制中心也会有报警，监督人员可迅速到场处理。

1  系统设计流程

整个系统采用的是信息化的业务平台，它集成了车辆的实时监控，实时定位，车辆的信息管理和数据存储分析于一体。当运输车辆进入煤场入口时，车辆检测器检测到有效信号，门禁旁的两台摄像机将分别拍摄出视频信号，再经图像釆集卡釆集后输入到计算机中，得到车牌区域原始图像和装载物的图像。直到识别出牌照号码，在通过车牌识别技术获取相应的车辆信息，再从数据库中来查询对应车辆需要装载的运煤信息（运输车辆在进入煤场之前需要注册的运煤信息），系统根据此对应的运输信息生成相应的电子标签，司机在获取到此电子标签之后需要绑定到司机的手机上面，运输司机可以打开相应的运煤软件直接导航到对应的煤场区域来进行煤炭装载，带有RFID的装载机在进行装载之前首先要对运输车辆上的电子标签进行信息识别，如果识别成功，那么装载机会根据装载的信息进行煤炭装载，如果识别失败那么发出警报。如果运输车进入非指定的煤场区域，那么系统也会根据提前设定的报警条件发出警报。运输车辆装载完毕后，按照百度地图上导航的线路出场，在运输车辆出口需要回收相应运煤的电子标签同时进行资金的结账清算。

2 系统总体应用规划

本系统是基于用手机的位置来定位车辆的运行轨迹，使车辆的位置直接绑定到手机上面，带有手机的煤车进入煤场，系统推送煤车的装载信息，服务器根据系统推送的装载信息对手机进行目标导航反馈，煤车根据导航到达指定的电子围栏区域时推送报道导航信息，这取代了人工导引的烦琐工作。

本系统主要包括四个部分：绑定到运输车辆上带有GPS导航功能的手机终端、中心服务器、监控中心、中心数据库。本系统的架构图如图1：

3  煤场装载管理系统关键技术分析

3.1  GPS定位及导航技术

系统定位导航采用GPS、WIFI、基站等多种定位方式的百度地图API实现了在车载终端多种模式的融合定位，同时也可以在监控端进行地图定位，根据符合的条件对车载端进行路径的规划和导航，有效地对不符合规定的行驶车辆提供了报警的条件。

3.2 电子围栏技术

电子围栏是在需要保护的区域范围边界上架设一道物理的探测围栏。

由于煤场区域内部结构简单，因此采用MAPINFO等電子地图系统太过浪费，因此采用示意图即可。这样就需要系统能够简便设置电子围栏区域，因此系统应提供该项功能，该项技术目前被称为虚拟电子围栏或者地图电子围栏。

虚拟电子围栏就是用鼠标手工的在地图上绘制出一个封闭的图形区域，当车辆进入或者离开相应的图形区域时，监控系统会根据提前设定的条件出发相应的处理程序。该图形区域可以是圆形、矩形或者其他不规则图形。

电子围栏设置时，屏幕显示煤场示意图，用户选取设置围栏菜单后，用鼠标在电子地图上以线段方式画出一个封闭区域，系统将根据预存的比例尺以及鼠标点击时的屏幕坐标，将该区域记录进后台数据库，作为位置判断依据。

3.3 RFID技术

对于煤场装载系统RFID技术应用在运煤车辆的装载环节当中。运煤车辆进入煤场时，系统会根据司机用户装煤的需要生成相应的电子标签，这种电子标签会和用户的手机或者其他设备绑定到一起，当运煤车辆进入到指定的煤场区域，带有RFID检测阅读装置的装载机，通过阅读器可以检测到电子标签中相关的信息数据，将这些数据传送到后端系统数据库进行核对，如果不是本型号的煤炭，装载机报警。

3.4 图像处理技术

图像处理技术主要应用于车牌号码的识别。运煤车辆经过出，入口的地感线圈后，车辆检测器检测到有效信号，门禁旁的两台摄像机将分别拍摄出视频信号，再经图像釆集卡釆集后输入到计算机中，得到车牌区域原始图像和装载物的图像。

车牌识别目前已是成熟技术，我们在多个场合已有成功应用，在此只简单介绍软件过程，如图2所示。

4 系统功能模块设计

1）车辆线路查询

任何时候，只需输入车号，即可查询该车辆历史以来进入该煤场的所有记录，以及每次进场时出具的票据、进场时间、出场时间、场内行进线路等信息。

2）越界信息查询

根据车辆进场时换取的GPS-RFID（电子标签）设备，不断读取车辆运行轨迹，若进入不该进入区域，则系统报警，同时系统应具有容错功能，若进入区域时间小于某一阈值（由系统管理员设置，一般在秒级，则系统无须报警。

读卡-报警器除了读卡并控制报警器外，应与主机能定时通讯，防止有人关闭该设备电源导致资产流失，因此应通过wifi模块与服务器进行定时通讯，以保证该设备正常运转，系统设置该装置每隔10秒钟与服务器进行信号通信，若连续两个周期没收到该设备报警，服务器发出报警，工作人员马上到现场进行查看。

3）报警配置模块

系统管理员可根据实际生产情况调整报警方式以及报警级别，根据车辆进入敏感区域的不同，报警等级也不同。

4）装载记录

运输车辆进场，装载某一型号的煤炭，在称重时，由工作人员将车号、重量等信息计入系统，可随时查询出某段时间内某种型号煤炭销售情况。

5）出场管理

回收电子标签，再次核对车号以及开票信息，记录出场时间。

5 结语

本文在对我国煤场目前运营状况进行分析的基础之上，研究了基于GPS电子围栏的煤场装载管理系统，系统应在技术可行的前提下，研究了进场车辆监控、装载机具监控，利用电子标签与电子围栏、车牌识别技术，在不增加查验人员的前提下，杜绝人为差错，严格按照开票信息与装载、出场产品一致，为企业减少无端损失。该系统建成后，不仅可在煤炭行业推广，对于类似行业，均有巨大的推广潜力。

参考文献：

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[2] 李彬，杨恒.定位技术[M].北京：电子工业出版社，2013.

[3] 李允俊，金华.基于Android与百度地图的智能报警系统[J].单片机与嵌入式系统应用，2015（3）：39-42.