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1系統(tǒng)功能分析

1.1系統(tǒng)工作流程

大型養(yǎng)路機械工作地點分散，流動性強，不便集中管理，大機的設(shè)備狀態(tài)信息需要及時反饋到相關(guān)管理部門和人員。需要將設(shè)備的基本信息輸入到電子標(biāo)簽中，每個設(shè)備對應(yīng)一個編號，每臺大機都有專人配備讀寫器。當(dāng)大機施工或保養(yǎng)結(jié)束時，設(shè)備狀態(tài)通過讀寫器，將大機設(shè)備的信息寫入到標(biāo)簽中，大機工作人員也可以通過讀寫器了解到設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)。設(shè)備信息通過讀寫器和無線網(wǎng)絡(luò)，被傳送到上位機服務(wù)器，基地總部可以實時查詢和管理大機設(shè)備，及時了解到相關(guān)故障，以便于查詢和管理。大機設(shè)備進入到單位檢修時，我們要對大機的動力傳動系統(tǒng)、柴油機、液力機械變速箱、走行系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、車體結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、車鉤緩沖裝置、作業(yè)裝置等做全面的調(diào)查，詳細(xì)記錄各主要配件的廠家、生產(chǎn)日期、配件型號、配件編號等基本信息，對于一些重要部件如發(fā)動機、轉(zhuǎn)向架、車軸齒輪箱、傳動軸、搗固裝置、穩(wěn)定裝置等我們可以使用單獨的電子標(biāo)簽，可以就近貼在配件上。檢修和更換過的配件要記錄好檢修及更換的時間和檢修人員的信息。這樣在外施工當(dāng)大機發(fā)生相應(yīng)的故障時我們可以快速準(zhǔn)確地找到該配件的型號以便于現(xiàn)場的更換，沒有的配件也可以及時申報從而減少對施工的影響。基地總部也可以第一時間了解到故障情況，對于一些故障也可以加以指導(dǎo)。以后對事故的分析就可以詳細(xì)地了解到廠家、生產(chǎn)日期等信息，對于檢修和更換過的配件也可以查到更換的時間和檢修人員的信息。若是配件質(zhì)量問題材料部門就可以得到及時反饋，若是檢修問題也可以追究相關(guān)人員的責(zé)任。在以后的檢修工作中我們也可以通過該系統(tǒng)查詢到大機的檢修信息，在大機的年修和全面修工作中我們就可以根據(jù)相應(yīng)信息有針對性地開展檢修工作。對于加快檢修進度、提高檢修質(zhì)量有很大的幫助。

1.2系統(tǒng)功能需求

（1）能夠?qū)υO(shè)備電子標(biāo)簽可讀可寫。（2）對大機設(shè)備進行跟蹤管理，能實時查詢當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)。（3）加速設(shè)備信息流轉(zhuǎn)，提高設(shè)備管理準(zhǔn)確度。（4）對設(shè)備進行信息化管理，對出現(xiàn)故障的設(shè)備能夠及時更換。（5）方便基地對設(shè)備進行統(tǒng)一管理，合理分配使用設(shè)備。（6）對大機設(shè)備進行編號，每臺設(shè)備對應(yīng)唯一編號。（7）對大機設(shè)備慣性故障進行統(tǒng)計分析，方便日后維修和更換。

2系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

本系統(tǒng)的總體設(shè)計采用模塊化設(shè)計思路。即把要實現(xiàn)的功能劃分為一個個模塊，分別對每個模塊進行設(shè)計，僅為主控制器提供控制接口。這種設(shè)計的優(yōu)點是相對簡化了主程序的設(shè)計，降低各個模塊之間的干擾，方便系統(tǒng)調(diào)試和故障排查，當(dāng)其中一個模塊出現(xiàn)故障不會影響其它模塊的工作，提高系統(tǒng)設(shè)計的可靠性。

2.1電子標(biāo)簽

電子標(biāo)簽貼在在大機的各個設(shè)備上，用于存放與設(shè)備相關(guān)的信息。

2.2手持讀寫器

手持讀寫器部分主要由讀寫器模塊，主控制器（MCU），電源模塊和無線通信四個模塊構(gòu)成，以下就這四個模塊做出介紹。（1）讀寫器模塊。讀寫器芯片可以選用飛利浦（NXP）公司的MFRC522芯片，它是工作在13.56MHz高集成度的非接觸式射頻讀寫基站芯片。MFRC522芯片支持ISO14443A和Mifare模式。內(nèi)置的發(fā)生器能夠驅(qū)動天線，不需要任何額外的電路就能夠與支持ISO/IEC14443A的應(yīng)答器進行通信。內(nèi)部的接收模塊提供強大解調(diào)機制，對來自應(yīng)答器信號進行解調(diào)和解碼。數(shù)字模塊對數(shù)據(jù)幀的格式完整性和通信錯誤進行監(jiān)測。讀寫器的主控制器芯片可以采用讀寫器模塊的控制器選用的是AT89C2051單片機，它與讀寫器芯片MFRC522僅需要少量的線路連接就能夠?qū)崿F(xiàn)讀寫器功能。（2）主控制器。系統(tǒng)設(shè)計的核心之一是微控制器（MCU），微控制器的選型直接關(guān)系到系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的難易程度，功耗，體積和成本，也直接關(guān)系到與它進行交互的其他外圍元器件的選型。微控制器主要完成是對與讀寫器模塊、無線通信模塊的控制和數(shù)據(jù)交換。由于需要與GSM網(wǎng)絡(luò)相連，因此需要選擇功能更為強大的嵌入式處理器，考慮選擇AT91RM9200處理器。（3）無線通信模塊。無線收發(fā)芯片采用Chipcon公司的CC2430，CC2430是標(biāo)準(zhǔn)的2.4GHz射頻芯片，其工作頻帶為免授權(quán)的2.4G頻帶，數(shù)據(jù)傳輸速率達250kbp/s，硬件支持CSMA/CA功能，內(nèi)部集成可用于實現(xiàn)節(jié)點測距功能的數(shù)字RSSI模塊、電源監(jiān)控和信道變換等功能模塊，包含硬件MAC和CRC自動校驗處理，具有非常高的接收靈敏度。更值得關(guān)注的是，CC2430芯片自帶一個增強型的8051芯片，這樣就可以在設(shè)計中省去微控制器這一單元，大大降低了系統(tǒng)的體積和成本。（4）電源電路。電源管理涉及到兩個方面，一是提高電源供給的效率，二是降低負(fù)載的功耗。提高電源供給的效率就是要選擇合適的變換電路。降低負(fù)載的功耗就是要選擇合適的系統(tǒng)電壓、合理的電路結(jié)構(gòu)和低功耗的元器件。

2.3GSM網(wǎng)絡(luò)

GSM無線通信采用可供二次開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)的GSM模塊FALCOMA2D，它具備GSM無線通信的全部功能，并提供標(biāo)準(zhǔn)的UART串行接口，可與AT91RM9200直接進行連接，同時它還支持GSM07.05所定義的AT命令集的指令。可以使用AT命令很方便地實現(xiàn)信息的收發(fā)、查詢和管理。手持讀卡器可以通過GSM模塊實時地將標(biāo)簽卡的信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)上傳至上位機服務(wù)器中。上位機服務(wù)器采用數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行管理。

3系統(tǒng)的軟件構(gòu)成

本系統(tǒng)采用B/S構(gòu)架，以O(shè)racle10g作為后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，使用Delphi7作為開發(fā)平臺。系統(tǒng)軟件是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵，直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定與可擴展等性能。系統(tǒng)軟件可以分為手持讀卡器軟件和上位機服務(wù)器軟件兩部分。

3.1手持讀卡器軟件手持讀卡器軟件可以分為兩層。底層為操作系統(tǒng)層,主要實現(xiàn)嵌入式Linux系統(tǒng)的構(gòu)建和各種設(shè)備驅(qū)動程序的編寫,包括OLED模塊、USB、鍵盤等設(shè)備驅(qū)動程序；頂層為應(yīng)用程序?qū)?主要實現(xiàn)電子標(biāo)簽卡讀寫、鍵盤掃描、文件傳輸及電池電量檢測等功能。

3.2上位機服務(wù)器軟件主要是針對GSM通信來實現(xiàn)上位機的數(shù)據(jù)接收與存儲。將通過GSM模塊接收上來的數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫Oracle10g中。Oracle10g數(shù)據(jù)庫是企業(yè)級應(yīng)用的大型數(shù)據(jù)庫，穩(wěn)定、高效，安全系數(shù)高，工作人員可很方便地對其進行操作[3]。

4結(jié)束語

本文研究了RFID技術(shù)在鐵路大型養(yǎng)路機械設(shè)備管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用，充分利用了RFID技術(shù)其非接觸性，無需人工干預(yù)就能夠準(zhǔn)確、及時實現(xiàn)自動識別的優(yōu)勢，提高的系統(tǒng)的可靠性，省去了大量的布線，提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。對于大機的用管修有很大的幫助，勢必在我國鐵路運輸發(fā)展中得到廣泛應(yīng)用。

作者：戴懋夏瑞平單位：上海鐵路局上海大型養(yǎng)路機械運用檢修段