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RFID技術(shù)在機動車尾氣排放控制管理中的應(yīng)用

作者：張靜波

來源：東軟軟件股份有限公司

日期：2008-04-23 11:56:18

摘要：環(huán)保信息化的核心內(nèi)容主要是環(huán)境治理、環(huán)境監(jiān)控、環(huán)境管理和環(huán)境決策，而RFID的應(yīng)用主要是在環(huán)境治理和環(huán)境監(jiān)控方面

關(guān)鍵詞：尾氣機動車尾氣排放控制管理

1 機動車尾氣管理的意義

我國經(jīng)濟的快速增長，給環(huán)境帶了巨大的壓力，近年來，我國環(huán)境污染嚴重，環(huán)保指標也成為了少數(shù)未完成的指標之一。

中國環(huán)境科學(xué)院大氣研究所所長柴發(fā)合指出“機動車尾氣是北京最主要的污染來源之一?！北本C動車數(shù)量預(yù)計2007年底將達到320萬輛，北京機動車的增長速度也愈來愈快，發(fā)展到第一個100萬輛，用了48年的時間，發(fā)展到200萬輛，只用了6年半，而發(fā)展到300萬輛，只用了不到3年半的時間。汽車尾氣對空氣狀況的影響很大，據(jù)統(tǒng)計，40-60%的可懸浮顆粒物、80%的碳氫化合物(HC)、70-80%的氮氧化物 (NOX)均來自汽車尾氣。另外，歐洲航天局公布的衛(wèi)星圖像顯示：“北京是世界上二氧化氮污染最嚴重的地區(qū)，這些二氧化氮來自幾乎未經(jīng)過濾的汽車尾氣”。一輛轎車年度廢氣是它自重的3倍，那么北京機動車300萬輛，每輛車自重按0.5噸計，年估計排放污染物450萬噸，這些廢氣物要用10噸卡車1萬輛45次才能拉完。北京市環(huán)境保護監(jiān)測中心高級工程師趙越指出，“空氣污染指數(shù)(API)”——”藍天數(shù)”每上升一個點，那么今年國家投入需要30億，2008年需要100億，2009年則需要投入幾百億。此外，根據(jù)世界銀行發(fā)布的報告，中國肺病發(fā)病率在過去30年翻了一番，因空氣污染導(dǎo)致的醫(yī)療成本增加以及工人生病喪失生產(chǎn)力使得中國GDP的5%被抵消(2006年GDP20.9407萬億，被抵消約1萬億) 。在中國11個最大城市中，空氣中的煙塵和細顆粒物每年使5萬人夭折，40萬人感染上慢性支氣管炎。

隨著奧運會的臨近，“綠色奧運”這一口號的提出，改善環(huán)境成為我國政府目前的一大工作重點，我國政府也逐步加大了環(huán)境保護方面的投資。2000-2005年，中國就投資7000多億元用于生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護；到2007年，環(huán)保產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到3000億元；2007中央財政將投入20億元人民幣用于污染物減排指標、監(jiān)測和考核三大體系建設(shè)。并構(gòu)建了“國家環(huán)保總局——省級環(huán)保局——地縣級環(huán)保局——企業(yè)”這一環(huán)境監(jiān)控和保護體系。但是，我國的環(huán)保信息化比較晚，沒有很好的挖掘環(huán)保信息，以致環(huán)境的改善進程緩慢，加快環(huán)保的信息化進程成為我國改善環(huán)境的重要手段。

圖1 我國環(huán)境監(jiān)控和保護體系

2 東軟尾氣管理方案和技術(shù)框架

環(huán)保信息化的核心內(nèi)容主要是環(huán)境治理、環(huán)境監(jiān)控、環(huán)境管理和環(huán)境決策，而RFID的應(yīng)用主要是在環(huán)境治理和環(huán)境監(jiān)控方面，如圖2。

圖2 環(huán)保信息化的核心內(nèi)容

2.1 東軟尾氣管理方案簡介

環(huán)保尾汽管理只是其中很小的一個應(yīng)用案例，如圖3，環(huán)保尾汽主要是控制機動車的尾汽污染和環(huán)境信息的發(fā)布。它涉及信息采集、信息管理控制和信息發(fā)布的全過程，這是我們機動車尾汽排放管理制度的一個應(yīng)用系統(tǒng)。其中，RFID在機動車尾汽管理中主要在以下模塊得到應(yīng)用：維修模塊、移動檢測模塊和信息檢測模塊。東軟尾氣管理方案的定位和目標如下：

1）方案定位：輔助控制機動車尾氣污染和環(huán)境信息發(fā)布；

2）方案主體：城市機動車尾氣檢測監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)平臺和信息發(fā)布；

3）方案特點：提供快速準確的尾氣檢測監(jiān)測數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用；

4）RFID應(yīng)用：用于車輛一致性檢測和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理；

5）方案目標：能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)保局的要求，即未來全面實現(xiàn)城市機動車污染排放控制網(wǎng)絡(luò)。

6）方案支持良好的業(yè)務(wù)管理模型：監(jiān)督方式多樣化，管理規(guī)范有力，決策科學(xué)。

圖3 環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測和保護體系

機動車尾氣排放控制管理系統(tǒng)是一套為環(huán)保尾氣部門提供的，對車輛排放檢測場、檢測設(shè)備、檢測數(shù)據(jù)進行管理、存儲和加工的信息采集與處理的系統(tǒng)。系統(tǒng)提供雙向的數(shù)據(jù)傳輸，不僅能采集檢測過程、結(jié)果數(shù)據(jù)，更能實現(xiàn)對檢測場、檢測設(shè)備、檢測人員的監(jiān)控與管理，并且能夠?qū)崟r分析檢測設(shè)備的工作狀態(tài)。

圖4 北京市機動車排放監(jiān)管系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

2.2 東軟尾氣管理方案技術(shù)框架

系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖4。它本身也是一個分層的結(jié)構(gòu)，而RFID應(yīng)用相關(guān)部分主要是使用一個中間件將具體的應(yīng)用和RFID設(shè)備做了一個隔離。

在這個項目中采用Oracle中間件的產(chǎn)品，如圖5所示，它不僅能為尾氣管理的整個系統(tǒng)提供有效的方案，還能提供移動的解決方案。主要通過中間件隔離應(yīng)用RFID讀寫卡和移動的讀卡設(shè)備，即我們應(yīng)用軟件只需要和中間件服務(wù)器打交道，底下所有和讀寫器和移動設(shè)備的交換處理和流程控制都由中間件本身來完成。

圖5 東軟機動車尾氣管理系統(tǒng)解決方案

3 RFID技術(shù)的作用和應(yīng)用特點

RFID技術(shù)的作用有以下幾點：

1）環(huán)保尾氣管理應(yīng)用整合。RFID技術(shù)在尾氣排放管理系統(tǒng)中起到一個集成的作用，做到了檢測、維修和路檢的統(tǒng)一。

2）系統(tǒng)運行監(jiān)管。系統(tǒng)運行的監(jiān)管的主要作用是防作弊，使尾氣排放方案得到很好的落實。

3）多部門應(yīng)用協(xié)同與擴展應(yīng)用。

圖6 機動車尾氣管理系統(tǒng)配置示意圖

RFID技術(shù)的應(yīng)用特點有以下幾點：

1）技術(shù)先進。選用了900M車輛應(yīng)用、Edge server應(yīng)用、包括移動檢測的移動應(yīng)用的場景。

2）實施覆蓋廣。一期計劃覆蓋北京的兩年以上車齡的200萬輛車，全部檢測項計劃在6000家維修場房推廣。

3）汽車檢測管理適用性。和一般的RFID汽車的應(yīng)用有所不同，是一個長距離的、不等距的讀寫的應(yīng)用，即要求8m以上的讀寫距離、讀寫范圍在8m到16m之間。汽車有一個特點它本身是一個以驅(qū)動軸為固定點的，那么標簽與讀寫器的距離是不定的，高度、角度、距離都是不定的。還需要汽車的應(yīng)用環(huán)境，包括檢測場天線的布設(shè)。另外為了防止作弊的發(fā)生，采用防撕毀標簽。

4）系統(tǒng)可靠性要求高。包括設(shè)備選擇、施工、標簽工藝。北京市政府要求車上貼的標簽要保證3年的使用時間，3年內(nèi)損壞率要低于90%，這樣對標簽的工藝就有一定的要求。

圖7 機動車尾氣排放監(jiān)管系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

4 東軟機動車尾氣排放Ｉ／Ｍ制度監(jiān)管系統(tǒng)解決方案

4.1 RFID數(shù)據(jù)采集部分

1)每一輛機動車都會有唯一標識這輛機動車的RFID環(huán)?？?/FONT>

防止用其他車來替換待檢測車輛；

防止檢測時換車的作弊行為；

可以在幾米外讀寫，保證了檢測的效率。

2）提供多種檢測方式

檢測場有固定的檢測線，裝備固定的RFID讀卡設(shè)備，要求車輛定期檢測；

路檢移動檢測設(shè)備對車輛做不定期檢測，具有移動的RFID讀取能力。

圖8 RFID數(shù)據(jù)采集部分

4.2 基于Oracle RFID EDGE服務(wù)器

1）Oracle邊緣服務(wù)器特性

純J2ee應(yīng)用，標準的J2EE開發(fā)，部署和管理

支持數(shù)據(jù)自動寫入Oracle數(shù)據(jù)庫

靈活的驅(qū)動器/過濾器/分發(fā)器架構(gòu)，支持多種編程接口。

和Oracle BIEE/BAM做了預(yù)先集成

自帶J2EE服務(wù)器（OC4J），不需要額外購買

2）移動設(shè)備支持

Oracle的SEM模塊可以直接嵌入到WinCE系統(tǒng)里然后直接訪問應(yīng)用服務(wù)器的網(wǎng)頁就可以實現(xiàn)移動設(shè)備的RFID讀寫功能，不需要復(fù)雜的WinCE編程

圖9 基于Oracle RFID EDGE服務(wù)器

4.3 尾氣數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊

1）檢測數(shù)據(jù)需要進行各種分析才能夠為業(yè)務(wù)開展提供依據(jù)

一目了然的各種檢測場指標分析

合格車輛/不合格車輛特征分析

檢測業(yè)務(wù)的時間分析，地點分析

2）Oracle BIEE為分析提供了完整易用的分析平臺

Dashboard進行易于理解的智能展現(xiàn)

強大的異構(gòu)連接能力可以跨多種數(shù)據(jù)源

即席查詢和下轉(zhuǎn)功能提供業(yè)務(wù)問題的答案

主動預(yù)警功能（Email、web服務(wù)等）提供從業(yè)務(wù)到行動的一站式服務(wù)

圖10 尾氣數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析模塊

4.4 實時管理和監(jiān)控

對于需要實時管理和監(jiān)控的檢測場可以選用Oracle的BAM來實現(xiàn)實時管理和監(jiān)控的目標（部署在中心可以提供所有檢測場的監(jiān)控）

可以定義關(guān)鍵的KPI業(yè)務(wù)指標

所有指標隨著業(yè)務(wù)的實時變化在圖形上自動動態(tài)變化

可以定義閾值進行預(yù)警，或者根據(jù)閾值進行動作（比如直接禁用檢測場的系統(tǒng)）

圖11 實時管理和監(jiān)控

5 案例——北京環(huán)保尾氣項目

以下是北京環(huán)保尾汽項目中的一個案例介紹：

目前北京共有320萬輛機動車、43家汽檢測場、250條檢測線，其中檢測場的所有檢測線設(shè)置了220個固定讀寫器、服務(wù)器49臺、移動84個，目前這還只是初步的應(yīng)用。

5.1 應(yīng)用流程

圖12是一個簡單的應(yīng)用流程，它涉及到機動車的RFID的刷卡、卡的識別、卡的信息預(yù)讀、預(yù)看和判斷處理。它在機動車檢測場和移動檢測車和維修廠等幾個環(huán)節(jié)中的應(yīng)用串聯(lián)起來。這是移動應(yīng)用的一個案例。

圖13是采用手持式的移動終端。目前我們也在尋找這種手持式的移動終端，目前國內(nèi)可選擇的產(chǎn)品并不是很多。

圖12 北京環(huán)保尾氣項目應(yīng)用流程

圖13 北京環(huán)保尾氣項目采用手持式終端的應(yīng)用流程

圖14 RFID移動應(yīng)用

5.2 現(xiàn)場部署

機動車尾氣檢測場是一個半開放式的結(jié)構(gòu)，類似于高速公路的一個通道。在這次過程中結(jié)合長距離、不等距讀寫這兩個特點，采用L架和龍門架的頂端配線的模式。而且是在每條檢測線上部署兩個天線，這樣能夠在符合國家規(guī)范的條件下，保證比較好的讀寫距離。另外環(huán)保設(shè)備對工作人員的干擾有很高的要求，所以對功率作了嚴格的限制，讀寫的間隔也做了比較好的設(shè)定，最后達到的效果是整個系統(tǒng)對人體的干擾小于手機對人體的干擾。

圖15 現(xiàn)場部署

圖15左邊是室外防護箱，室外防護箱是為了防止檢測場站的人為破壞。右邊是防撕毀標簽，標簽貼在玻璃的右上角，一方面可以防撕毀，另一方面解決了隔膜的透過問題。

圖16 室外防護箱部署和防撕毀側(cè)貼卡

5.3 其它功能介紹

本應(yīng)用系統(tǒng)軟件的其它功能有：

統(tǒng)計分析，這也是基于Oracle產(chǎn)品來實現(xiàn)的；

停車管理，包括停車場的管理和路邊停車的管理，這在韓國已經(jīng)得到了應(yīng)用。

車輛范圍管理，比如奧運期間，進入某個范圍的車都會受到監(jiān)控。

車輛執(zhí)行管理，比如廣州舉行大型會議時，要求公交車在會議期間必須至少兩次進入會議區(qū)域，這同樣可以應(yīng)用在北京奧運會期間。

交通分析，可以在北京的二、三環(huán)上設(shè)置一些讀寫點，對通過的車輛的流量、車型、車速等方面進行數(shù)據(jù)采集和分析。

物流管理應(yīng)用。

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RFID技術(shù)在機動車尾氣排放控制管理中的應(yīng)用