Explicação detalhada do projeto do sistema de terminal de veículo IoT baseado na tecnologia RFID

Hoje, com o rápido desenvolvimento da informatização, a aplicação de informações digitais está se tornando cada vez mais madura, e várias indústrias as usam para otimizar a estrutura industrial e conquistar o mercado. Atualmente, a maioria dos terminais montados em veículos que são amplamente utilizados usam apenas a função de gravação da câmera e não podem transmitir informações de monitoramento de volta para o centro de monitoramento em tempo hábil. Eles não são verdadeiros terminais de monitoramento remoto em tempo real e não podem atender às necessidades de operações automatizadas. Com o rápido desenvolvimento do atual setor de logística, a introdução da tecnologia da Internet das Coisas na gestão do setor de logística desempenhará um papel multiplicador na melhoria da eficiência das empresas de logística. O sistema de veículo da Internet das Coisas baseado em RFID apresentado neste artigo é um sistema inteligente em execução no terminal do veículo. Ele é instalado atrás do veículo de transporte. Por meio da tecnologia RFID e outras tecnologias dinâmicas de coleta de informações, ele se comunica automaticamente com o centro de controle sem operação manual para realizar o controle do veículo. Controle total do processo.

1 Análise geral do sistema

O sistema de veículos da Internet das Coisas é desenvolvido na plataforma Linux usando o processador embarcado ARM11 e adota posicionamento GPS, tecnologia de comunicação GPRS, tecnologia de radiofrequência sem fio RFID, etc. A camada inferior do terminal montado no veículo é baseada em uma plataforma embarcada. O software embarcado é implantado no terminal montado no veículo de logística e o controle de outros módulos funcionais é concluído por meio do programa de controle escrito para atingir as seguintes funções:

1) Transmissão completa de informações em tempo real;

2) Um leitor de cartão é incorporado no terminal remoto para identificar e registrar as mercadorias carregadas;

3) Obtenha posicionamento preciso durante todo o processo;

4) Use o dispositivo de câmera para obter as informações de imagem necessárias;

5) Comunicação com o centro de controle;

2. Projeto de hardware do sistema

O sistema de terminal montado em veículo de logística IoT consiste principalmente no sistema central ARM11, módulo GPS, módulo GPRS, módulo de identificação RFID, módulo de aquisição de imagem, etc.

Este sistema requer transmissão em tempo real, localização GPS, informações de identificação RFID, etc., rastreamento dinâmico em tempo real de veículos e necessidades abrangentes de todos os aspectos. A CPU do sistema embarcado usa o microprocessador S3C 6410 da Samsung, com uma frequência principal estável de 667 MHz e a frequência principal mais alta. A frequência pode atingir 800 MHz, integra muitas interfaces periféricas, tem as características de alto desempenho, baixo consumo de energia, grande espaço de armazenamento e forte poder de computação, que atende às necessidades deste sistema para processamento e armazenamento de dados e realiza as funções de várias partes. .

O módulo de posicionamento de satélite GS-91 GES selecionado para o módulo de posicionamento GPS é uma placa de motor de recepção de satélite GPS de alto desempenho e baixo consumo de energia. É um receptor de posicionamento de satélite completo com funções completas e a precisão de posicionamento pode atingir 10 m.

O módulo de comunicação sem fio usa o módulo SIM300 da SIMCOM Company. É um módulo GSM/GPRS de três bandas que pode trabalhar em 3 frequências: EGSM900 MHz, DCS 1 800 MHz e PCS 1 900 MHz em todo o mundo. Ele pode fornecer até 10 tipos multicanais GPRS e suporta CS-1. CS-2, CS-3 e CS-4 4 esquemas de codificação GPRS, incorporados com protocolo TCP/IP, podem acessar rapidamente a Internet por meio de comandos AT.

O flash Nand é um periférico de armazenamento. Este sistema armazena informações de vídeo em nandflash. Ao mesmo tempo, o Uboot, o kernel, a imagem de inicialização e o sistema de Arquivos do LINUX também são programados em nandflash.

O terminal remoto usa um módulo de câmera para concluir a função de aquisição de imagem. O módulo de câmera usa a câmera USB Vimicro Z301P. O módulo é conectado diretamente à plataforma embarcada por meio da interface USB. O sistema embarcado armazena as imagens, garantindo a segurança dos dados. As informações coletadas da imagem são posteriormente compactadas e processadas pelo sistema embarcado e enviadas ao centro de controle remoto por meio do módulo de comunicação sem fio.

O módulo de identificação por radiofrequência usa o módulo de radiofrequência sem fio nRF24L01. O nRF24L01 é um chip transceptor sem fio de chip único que funciona na banda de frequência ISM mundial de 2,4 a 2,5 GHz. Ele tem consumo de corrente extremamente baixo. O sistema coloca etiquetas nas mercadorias transportadas e usa o Leitor RFID noterminal para identificar e gerenciar as mercadorias que entram no veículo de transporte.

3. Design de software do sistema

O sistema de software do terminal montado em veículo de logística da Internet das Coisas usa o sistema operacional Linux embarcado como plataforma de desenvolvimento. Primeiro, construa o sistema operacional Linux no PC e, em seguida, configure um ambiente de compilação cruzada. Nesse processo, as informações de posicionamento do GPS, transmissão sem fio GPRS, coleta de imagens, coleta de informações de identificação RFID, etc. são todas escritas no PC usando a linguagem C e, em seguida, compiladas cruzadamente para gerar arquivos executáveis e rodar no S3C6410.

3.1 Módulo GPS

O programa do módulo GPS é a chave e a base deste sistema. Ele conclui principalmente a coleta automática de informações como longitude e latitude, velocidade do veículo, aceleração, altitude e azimute. Após abrir o dispositivo, você primeiro precisa inicializar a porta serial, definir a taxa de transmissão, bits de dados, bits de parada, bits de verificação e outros parâmetros, então abrir a porta serial para ler as informações originais do GPS e, finalmente, chamar a função gps_phame(char*line, GPS_INF0*GPS); Analisar informações do GPS.

3.2 Módulo GPRS

O programa do módulo GPRS é a chave e a base para a realização de redes sem fio remotas e comunicação de dados em tempo real. Ele conclui principalmente funções como comunicação de dados interativa, recebimento e envio de SMS, atualização de dados online e controle de comando remoto do centro de despacho. Para levar em conta as funções de comunicação de dados e envio e recebimento de SMS, o módulo GPRS não usa o modo de transmissão transparente TCP/IP, mas funciona no modo de comando AT. A comunicação de dados usa o protocolo TCP/IP. O formato de comunicação é o modo de codificação de byte duplo PDU personalizado. O SMS usa o formato de dados PDU padrão internacional.

3.3 Reprodução de viagem

Este sistema pode localizar o veículo em tempo real e armazenar a rota de direção em flash NAND. As informações de vídeo são coletadas no terminal do veículo. As informações de vídeo também podem ser armazenadas em flash NAND e as informações da rota de direção podem ser reproduzidas.

3.4 Módulo de aquisição de imagem

Este sistema usa o kernel Linux2.6.36, que usa a estrutura do driver UVC v412 (abreviação de video4linux2). O v412 fornece um conjunto de especificações de interface para programas de dispositivos de vídeo Linux, incluindo um conjunto de estruturas de dados e interfaces de driver v412 subjacentes.

3.5 Coleta de informações de identificação

O nRF24L01 se comunica com o sistema Linux por meio da porta serial UART. Ele pode receber dados de 6 canais diferentes no modo de recepção. O nRF24L01 definido para o modo de recepção pode identificar esses 6 transmissores. O nRF24L01 registra o endereço após confirmar o recebimento dos dados. O endereço envia um sinal de resposta para o endereço de destino, e o canal de dados 0 na extremidade de envio é usado para receber o sinal de resposta.

A parte de inicialização do código nRF24L01 é a seguinte:

4 Resultados e análise

A interface de operação de monitoramento e controle do computador superior deste sistema é desenvolvida na linguagem Java. A plataforma de gerenciamento combina informações GIS para exibir a localização geográfica dos veículos monitorados atualmente em tempo real para facilitar a consulta de informações relevantes e a supervisão eficaz.

5 Conclusão

Este artigo propõe um sistema de terminal de veículos da Internet das Coisas baseado na tecnologia RFID, seleciona o sistema operacional Linux embarcado e o processador S3C6410 como plataforma de software e hardware e desenvolve com sucesso um protótipo. Por meio do monitoramento remoto em tempo real de veículos de empresas de logística, a eficiência logística pode ser melhorada e os custos logísticos podem ser economizados; por meio do posicionamento do veículo, monitoramento de informações sobre as condições do veículo e outras funções, todo o processo de direção dos veículos pode ser monitorado para melhorar a segurança da direção. O uso de terminais montados em veículos de logística IoT baseados em RFID introduz conceitos avançados de gerenciamento de logística no processo de produção e operação. Ao mesmo tempo, como o sistema usa uma rede sem fio, a comunicação em tempo real com o centro de controle pode ser alcançada, desde que esteja dentro da cobertura da rede GPRS, o que é muito bom. A realização do monitoramento de posicionamento preciso em tempo real tem um valor muito prático.