شرح تفصيلي لتصميم نظام محطة المركبات IoT المعتمد على تقنية RFID

اليوم، مع التطور السريع للمعلوماتية، أصبح تطبيق المعلومات الرقمية أكثر نضجًا، وتستخدمها الصناعات المختلفة لتحسين الهيكل الصناعي والاستيلاء على السوق. في الوقت الحالي، تستخدم معظم المحطات المثبتة على المركبات والمستخدمة على نطاق واسع وظيفة التسجيل الخاصة بالكاميرا فقط ولا يمكنها نقل معلومات المراقبة إلى مركز المراقبة في الوقت المناسب. إنها ليست محطات مراقبة عن بعد في الوقت الفعلي ولا يمكنها تلبية احتياجات العمليات الآلية. مع التطور السريع لصناعة الخدمات اللوجستية الحالية، فإن إدخال تكنولوجيا إنترنت الأشياء في إدارة صناعة الخدمات اللوجستية سوف يلعب دورا مضاعفا في تحسين كفاءة شركات الخدمات اللوجستية. إن نظام إنترنت الأشياء القائم على RFID الذي تم تقديمه في هذه المقالة هو نظام ذكي يعمل في محطة السيارة. يتم تثبيته خلف سيارة النقل. من خلال تكنولوجيا RFID وغيرها من تقنيات جمع المعلومات الديناميكية، فإنه يتصل تلقائيًا مع مركز التحكم دون التشغيل اليدوي لتحقيق التحكم في السيارة. السيطرة الكاملة على العملية.

1 التحليل الشامل للنظام

تم تطوير نظام إنترنت الأشياء للمركبة على منصة Linux باستخدام المعالج المدمج ARM11، ويعتمد نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وتقنية اتصالات GPRS، وتقنية ترددات الراديو اللاسلكية RFID، وما إلى ذلك. وتعتمد الطبقة السفلية للمحطة المثبتة على السيارة على منصة مدمجة . يتم زرع البرنامج المدمج في المحطة المثبتة على مركبة لوجستية ويتم إكمال التحكم في الوحدات الوظيفية الأخرى من خلال برنامج التحكم المكتوب لتحقيق الوظائف التالية:

1) نقل كامل للمعلومات في الوقت الحقيقي؛

2) يتم تضمين قارئ البطاقة في الجهاز البعيد لتحديد وتسجيل البضائع المحملة؛

3) تحقيق تحديد المواقع بدقة طوال العملية برمتها؛

4) استخدم جهاز الكاميرا للحصول على معلومات الصورة المطلوبة؛

5) التواصل مع مركز التحكم.

2. تصميم أجهزة النظام

يتكون النظام الطرفي المثبت على مركبة لوجستية IoT بشكل أساسي من النظام الأساسي ARM11، ووحدة GPS، ووحدة GPRS، ووحدة تعريف RFID، ووحدة الحصول على الصور، وما إلى ذلك.

يتطلب هذا النظام إرسالًا في الوقت الفعلي، وموقع GPS، ومعلومات تعريف RFID، وما إلى ذلك، وتتبعًا ديناميكيًا في الوقت الفعلي للمركبات، واحتياجات شاملة من جميع الجوانب. تستخدم وحدة المعالجة المركزية للنظام المدمج معالج Samsung S3C 6410 الدقيق، بتردد رئيسي ثابت يبلغ 667 ميجاهرتز وأعلى تردد رئيسي. يمكن أن يصل التردد إلى 800 ميجا هرتز، وهو يدمج العديد من الواجهات الطرفية، ويتميز بخصائص الأداء العالي، واستهلاك منخفض للطاقة، ومساحة تخزين كبيرة وقوة حوسبة قوية، مما يلبي احتياجات هذا النظام لمعالجة البيانات وتخزينها، ويدرك وظائف أجزاء مختلفة. .

وحدة تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية GS-91 GES المختارة لوحدة تحديد المواقع GPS هي لوحة محرك استقبال الأقمار الصناعية GPS عالية الأداء ومنخفضة استهلاك الطاقة. إنه جهاز استقبال كامل لتحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية مع وظائف شاملة، ويمكن أن تصل دقة تحديد الموقع إلى 10 أمتار.

تستخدم وحدة الاتصال اللاسلكية وحدة SIM300 التابعة لشركة SIMCOM. إنها وحدة GSM/GPRS ثلاثية النطاق يمكنها العمل على 3 ترددات: EGSM900 MHz، وDCS 1 800 MHz، وPCS 1 900 MHz في جميع أنحاء العالم. يمكنه توفير ما يصل إلى 10 أنواع متعددة القنوات GPRS، ويدعم CS-1. يمكن لأنظمة تشفير CS-2 وCS-3 وCS-4 4 GPRS، المدمجة مع بروتوكول TCP/IP، الوصول بسرعة إلى الإنترنت من خلال أوامر AT.

Nand flash هو أحد أجهزة التخزين الطرفية. يقوم هذا النظام بتخزين معلومات الفيديو في nandflash. في الوقت نفسه، تمت برمجة Uboot وkernel وصورة التمهيد ونظام الملفات في LINUX أيضًا في nandflash.

يستخدم الجهاز البعيد وحدة الكاميرا لإكمال وظيفة الحصول على الصور. تستخدم وحدة الكاميرا كاميرا Vimicro Z301P USB. يتم توصيل الوحدة مباشرة بالمنصة المدمجة من خلال واجهة USB. يقوم النظام المدمج بتخزين الصور، مما يضمن أمن البيانات. يتم ضغط معلومات الصورة المجمعة ومعالجتها بواسطة النظام المدمج وإرسالها إلى مركز التحكم عن بعد من خلال وحدة الاتصال اللاسلكية.

تستخدم وحدة تحديد تردد الراديو وحدة تردد الراديو اللاسلكية nRF24L01. nRF24L01 عبارة عن شريحة إرسال واستقبال لاسلكية أحادية الشريحة تعمل في نطاق تردد ISM العالمي من 2.4 إلى 2.5 جيجا هرتز. لديها استهلاك تيار منخفض للغاية. يضع النظام علامات على البضائع المنقولة ويستخدم قارئ RFID الموجود على المحطة لتحديد وإدارة البضائع التي تدخل مركبة النقل.

3. تصميم برمجيات النظام

يستخدم نظام البرامج الخاص بالمحطة المثبتة على مركبة إنترنت الأشياء اللوجستية نظام التشغيل Linux المدمج كمنصة للتطوير. قم أولاً ببناء نظام التشغيل Linux على جهاز الكمبيوتر، ثم قم بإعداد بيئة الترجمة المشتركة. في هذه العملية، معلومات تحديد المواقع GPS، الإرسال اللاسلكي GPRS، جمع الصور، RFI

تتم كتابة جميع معلومات التعريف D وما إلى ذلك على جهاز الكمبيوتر باستخدام لغة C، ثم يتم تجميعها بشكل مشترك لإنشاء ملفات قابلة للتنفيذ وتشغيلها على S3C6410.

3.1 وحدة نظام تحديد المواقع

يعد برنامج وحدة GPS هو المفتاح والأساس لهذا النظام. إنه يكمل بشكل أساسي التجميع التلقائي للمعلومات مثل خط الطول وخط العرض وسرعة السيارة والتسارع والارتفاع والسمت. بعد فتح الجهاز، تحتاج أولاً إلى تهيئة المنفذ التسلسلي، وتعيين معدل الباود، وبتات البيانات، وبتات التوقف، والتحقق من البتات والمعلمات الأخرى، ثم فتح المنفذ التسلسلي لقراءة معلومات GPS الأصلية، وأخيرًا استدعاء الوظيفة gps_pham( شار * الخط، GPS_INF0 * GPS)؛ تحليل معلومات GPS.

3.2 وحدة جي بي آر إس

يعد برنامج وحدة GPRS هو المفتاح والأساس لتحقيق الشبكات اللاسلكية عن بعد واتصالات البيانات في الوقت الفعلي. إنه يكمل بشكل أساسي وظائف مثل اتصالات البيانات التفاعلية، واستقبال وإرسال الرسائل القصيرة، وتحديث البيانات عبر الإنترنت، والتحكم عن بعد في مركز الإرسال. من أجل أخذ وظائف إرسال واستقبال البيانات وإرسال واستقبال الرسائل القصيرة في الاعتبار، لا تستخدم وحدة GPRS وضع النقل الشفاف TCP/IP، ولكنها تعمل في وضع أوامر AT. يستخدم اتصال البيانات بروتوكول TCP/IP. تنسيق الاتصال هو وضع تشفير PDU مزدوج البايت مخصص. تستخدم الرسائل القصيرة تنسيق بيانات PDU القياسي الدولي.

3.3 تشغيل الرحلة

يمكن لهذا النظام تحديد موقع السيارة في الوقت الفعلي وتخزين مسار القيادة في فلاش nand. يتم جمع معلومات الفيديو في محطة السيارة. يمكن أيضًا تخزين معلومات الفيديو في nand flash ويمكن تشغيل معلومات مسار القيادة.

3.4 وحدة الحصول على الصور

يستخدم هذا النظام نواة Linux2.6.36، والتي تستخدم إطار عمل برنامج تشغيل UVC v412 (اختصار لـ video4linux2). يوفر الإصدار v412 مجموعة من مواصفات الواجهة لبرامج أجهزة فيديو Linux، بما في ذلك مجموعة من هياكل البيانات وواجهات برنامج التشغيل v412 الأساسية.

3.5 جمع معلومات التعريف

يتصل nRF24L01 بنظام Linux من خلال منفذ UART التسلسلي. يمكنه استقبال البيانات من 6 قنوات مختلفة في وضع الاستقبال. يمكن لـ nRF24L01 المضبوط على وضع الاستقبال التعرف على أجهزة الإرسال الستة هذه. يسجل nRF24L01 العنوان بعد تأكيد استلام البيانات. يرسل العنوان إشارة استجابة إلى العنوان المستهدف، ويتم استخدام قناة البيانات 0 في طرف الإرسال لتلقي إشارة الاستجابة.

جزء التهيئة nRF24L01 من الكود كما يلي:

4 النتائج والتحليل

تم تطوير واجهة تشغيل ومراقبة الكمبيوتر العليا لهذا النظام بلغة Java. تجمع منصة الإدارة بين معلومات نظم المعلومات الجغرافية لعرض الموقع الجغرافي للمركبات المراقبة حاليًا في الوقت الفعلي لتسهيل الاستعلام عن المعلومات ذات الصلة والإشراف الفعال.

5. الخلاصة

تقترح هذه المقالة نظامًا طرفيًا لإنترنت الأشياء يعتمد على تقنية RFID، وتختار نظام التشغيل Linux المدمج ومعالج S3C6410 كمنصة للبرامج والأجهزة، ونجحت في تطوير نموذج أولي. من خلال المراقبة عن بعد في الوقت الحقيقي لمركبات شركات الخدمات اللوجستية، يمكن تحسين الكفاءة اللوجستية وتوفير التكاليف اللوجستية؛ من خلال تحديد موقع السيارة ومراقبة معلومات حالة السيارة والوظائف الأخرى، يمكن مراقبة عملية قيادة المركبات بأكملها لتحسين سلامة القيادة. يؤدي استخدام المحطات المحمولة على المركبات اللوجستية القائمة على تقنية RFID والمبنية على تقنية RFID إلى إدخال مفاهيم إدارة لوجستية متقدمة في عملية الإنتاج والتشغيل. في الوقت نفسه، نظرًا لأن النظام يستخدم شبكة لاسلكية، يمكن تحقيق الاتصال في الوقت الفعلي مع مركز التحكم طالما أنه ضمن تغطية شبكة GPRS، وهو أمر جيد جدًا تحقيق مراقبة دقيقة لتحديد المواقع في الوقت الفعلي له قيمة عملية للغاية.