本实用新型涉及铁路货车识别技术领域，尤其涉及一种基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置。
背景技术：
上世纪八、九十年代，为了对七万公里铁路线上的货车运行实施有效的管控，全国铁路有三万名车号员，不管白天黑夜、风雪雨霜、春夏秋冬，奔波在铁路车站货场，靠口念笔记的传统作业方式抄录每辆车的编号，然后通过人工逐级上报运输管理部门。传统的抄录车号作业模式，劳动强度大、作业效率低、差错率高。铁路管理者一直在寻找和探索能自动抄录货车车号的技术和方法。图像识别、声表面波技术、红外线技术……都无法适应铁路恶劣的工作环境和全天候的工作条件。更重要的是，这种基础信息采集方式的落后与运行管理系统的现代化之间的严重不匹配，使中国铁路花大力气建设的众多信息管理系统无异于成为“建在沙滩上的高楼”，大大制约了铁路运营管理现代化的发展。
直到1992年，我国才开始接触基于射频识别(rfid)技术的自动设备识别，将此技术可用于铁路车号自动识别，到了2000年，铁道部一期投资四亿多元实施铁路车号自动识别系统工程，在全国铁路40万辆货车安装电子标签、1万多台机车加装机车电子标签、在全国铁路主要大站、编组站安装2000套地面识别设备。
车号识别装置实现自动识别铁路车号，在车站、分界站通过该系统自动采集列车编组，在编组站通过该系统自动进行车辆追踪，快捷、方便、及时，极大地提高铁路运输管理效率。
一般的车号识别装置，当列车即将进站时，列车的第一个轮子压过开机磁钢时开始计数，大于等于6次时开启微波射频装置(微波射频装置在没有列车通过时保持关闭状态)。微波射频装置开启后，安装在轨道的地面天线开始工作，向急弛而过的列车每辆车厢底部的rfid标签发射微波载波信号，为标签提供能量使其开始工作。标签在微处理器控制下，将标签内信息通过编码器进行编码，通过调制器控制微带天线，开始向地面反射信息；地面天线立即接收反射回的标签内信息，并传送到铁路旁的探测机房；由机房内无人值守的地面读出计算机(工控机)将接收到的已调波信号进行解调、译码、处理和判别；然后将处理后的信息送入车站机房的集中管理系统。当列车的最后一节车厢的轮子压过关门磁钢后，关闭射频装置。
但是这种车号采集方式往往存在以下问题：
1、地面天线通过馈线将车号标签数据送入机房，由于馈线衰减射频信号的因素，常规状态馈线都不宜过长。较为良好的读取状态下一般要求馈线电缆不得超过30-50米，这为机房建设和设备安装带来较大限制。
2、列车的第一个轮子压过开机磁钢时，车号识别装置触发天线增益，当列车的最后一节车厢的轮子压过关门磁钢后，关闭射频装置。但一般状态下关门磁钢即对称安装的开门磁钢，其对于持续运动的进出站口，区间具有良好的判别效果，但是在某些货运车站末端或编组站的非匀速，时停时动的一些作业区列检时，就不一定能实现良好的天线增益触发了。
3、部分车号识别装置总是依赖计算机(工控机)将接收到的已调波信号进行解调、译码、处理和判别，这极大增加了设备部署的空间和复杂度。
4、一般车号识别装置总是只具备串行数据传输模式，向上一级处理系统或集中管理系统传递信息总是依赖其他设备转发或者通过计算机(工控机)的处理软件上传。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种电路结构设计新颖的基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置。
为了实现本实用新型的目的，本实用新型所采用的技术方案为：
设计一种基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置，其特征在于：它包括：
一微控制器，为本装置的控制中心；
一车辆触发信号及上下行判断信号采集模块，输入端连接外部磁钢设备，输出端与微控制器连接并用于采集车辆触发信号；
一射频模块，与微控制器连接并用于发出射频信号；
一电源电路，与微控制器连接并为本装置供电；
一通信接口，与微控制器连接并与外部网络实现通信。
所述通信接口包括均与微控制器连接的usb接口、rs232通信接口、rj45网络接口。
所述车辆触发信号及上下行判断信号采集模块包括一采集芯片，铁轨上的磁钢触发器通过此采集芯片与微控制器连接；其中，采集芯片的同相输入端a、同相输入端b通过接口与铁轨上的磁钢触发器连接，采集芯片的输出端ro、输出端re、输出端de、采集芯片的驱动器输入端di与微控制器连接。
所述射频模块包括依次串联连接的射频dac信号重构滤波电路、射频dac偏置电路、增益电路。
所述射频dac信号重构滤波电路包括两个滤波电路，滤波电路包括并联连接的电感l、电容c，两个滤波电路串联连接，其中，处于前端的滤波电路输入端连接有电感rt1，电感rt1的输入端为本射频dac信号重构滤波电路的输入端并与微控制器连接，电感rt1输出端还通过电容c3接地；
两个滤波电路之间通过电容c4接地，位于后端的滤波电路的输出端与射频dac偏置电路的输入端连接，且后端的滤波电路的输出端通过电容c5接地，同时，后端的滤波电路的输出端通过电阻rt2接地。
所述射频dac偏置电路包括放大器u1，放大器u1的反向输入端通过电阻r5与射频dac信号重构滤波电路的输出端连接，放大器u1的同相输入端与一参考电压连接；同时，放大器u1的的反向输入端通过电阻r6与放大器u1的的输出端连接，放大器u1的输出端连接有电阻r7，且电阻r7的输出端为射频dac偏置电路的输出端并与增益电路连接。
本实用新型的有益效果在于：
与一般车号自动识别装置增益相比，本设计的基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置优势在于：
1)本设计采用硬件触发加协议指令触发综合延时触发机制来完善车号识别装置天线增益的触发机制，对于天线增益的效果大有改善，满足更加复杂的车辆运动时车号识别。
2)本产品由于在设计上较为轻巧，设备不是必须安装在机房里，只需在天线附近使用设备柜即可轻松部署，解决了设备依赖计算机(工控机)造成的设备部署的空间和复杂度问题。
3)在通信方式上，本产品实现了usb、rs232、tcp三种方式同时传输数据，为车号数据采集提供了更丰富的传输方式，特别是tcp传输方式为设备物联网化管理，长距离部署带来了极大便利。
4)本产品还支持双上下行判断通道，四路磁钢触发，天线支持两路扩展，能实现双轨车号识别和某些末端作业的双轨进出识别。
附图说明
图1为本设计的基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置整体结构框图
图2为本装置中车辆触发信号及上下行判断信号采集模块电路原理图；
图3为本装置中射频dac信号重构滤波电路原理图；
图4为本装置中射频dac偏置电路原理图；
图5为本装置中增益电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：
实施例1：一种基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置，参见图1至图5。
它包括：
一微控制器，为本装置的控制中心；
一车辆触发信号及上下行判断信号采集模块，输入端连接外部磁钢设备，输出端与微控制器连接并用于采集车辆触发信号；
一射频模块，与微控制器连接并用于发出射频信号；
一电源电路，与微控制器连接并为本装置供电；
一通信接口，与微控制器连接并与外部网络实现通信。
具体来说，所述通信接口包括均与微控制器连接的usb接口、rs232通信接口、rj45网络接口。
所述车辆触发信号及上下行判断信号采集模块包括一采集芯片max3485，铁轨上的磁钢触发器通过此采集芯片max3485与微控制器连接；其中，采集芯片max3485的同相输入端a、同相输入端b通过接口p6与铁轨上的磁钢触发器连接，采集芯片max3485的输出端ro、输出端re、输出端de、采集芯片的驱动器输入端di与微控制器连接。
所述射频模块包括依次串联连接的射频dac信号重构滤波电路、射频dac偏置电路、增益电路。
具体的，所述射频dac信号重构滤波电路包括两个滤波电路，第一滤波电路包括并联连接的电感l1、电容c1，第二滤波电路包括并联连接的电感l2、电容c2，两个滤波电路串联连接，其中，处于前端的第一滤波电路输入端连接有电感rt1，电感rt1的输入端为本射频dac信号重构滤波电路的输入端并与微控制器连接，电感rt1输出端还通过电容c3接地；两个滤波电路之间通过电容c4接地，位于后端的第二滤波电路的输出端与射频dac偏置电路的输入端连接，且后端的第二滤波电路的输出端通过电容c5接地，同时，后端的滤波电路的输出端通过电阻rt2接地。
所述射频dac偏置电路包括放大器u1，放大器u1的反向输入端通过电阻r5与射频dac信号重构滤波电路的输出端连接，放大器u1的同相输入端与一参考电压连接；同时，放大器u1的的反向输入端通过电阻r6与放大器u1的的输出端连接，放大器u1的输出端连接有电阻r7，且电阻r7的输出端为射频dac偏置电路的输出端并与增益电路连接。
本电路中，增益电路使用现有技术中任意一款增益电路即可，本电路使用如图5所示的增益电路，如图所述，输入匹配网络的输入端与射频dac偏置电路的输出端连接，输出匹配网络的输出端为整个增益电路输出端，射频天线连接在此增益电路的输出端rfout输出接口上。
本设计的基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置在实现上其主要包括硬件系统和嵌入式应用程序两大部分构成，由上可知，硬件系统主要包括对过往车辆的射频天线数据进行采集，通过车辆触发信号及上下行判断信号采集电路采集车辆经过信息，为射频天线提供外触发增益信号以及产生车辆上下行判断数据，天线数据在被解析后将通过特定协议进行封装，封装好的数据。一方面通过串口和usb进行传输，另一方面通过以太网进行传输，这样既可以在近距离安装的集中处理系统读取数据，也可以与远程监测平台通信传递数据，而且它们支持同时连接，这可以为车号数据采集带来极大的便利。
而微控制器采用由st公司推出的stm32芯片及其核心外围电路组成，通过编写的嵌入式程序控制车号识别装置天线增益，识别车号，判断车辆上下行方向，与数据处理的上级系统或集中处理系统之间通过通信接口进行数据交换等。
具体来说，车辆触发信号及上下行判断信号采集模块使用485电路连接外部磁钢设备并作为，车辆触发信号及上下行判断信号采集电路，
射频模块在车辆经过时可与车辆上自带的射频模块进行匹配和识别，通过微控制器识别车辆车号等信息。
微控制器根据车辆触发信号及上下行判断信号采集模块和射频模块发送的数据信息并根据内部预先植入算法识别出当前经过铁路货车的车号及其他信息。
与一般车号自动识别装置增益相比，本设计的基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置优势在于：
1)本设计采用硬件触发加协议指令触发综合延时触发机制来完善车号识别装置天线增益的触发机制，对于天线增益的效果大有改善，满足更加复杂的车辆运动时车号识别。
2)本产品由于在设计上较为轻巧，设备不是必须安装在机房里，只需在天线附近使用设备柜即可轻松部署，解决了设备依赖计算机(工控机)造成的设备部署的空间和复杂度问题。
3)在通信方式上，本产品实现了usb、rs232、tcp三种方式同时传输数据，为车号数据采集提供了更丰富的传输方式，特别是tcp传输方式为设备物联网化管理，长距离部署带来了极大便利。
4)本产品还支持双上下行判断通道，四路磁钢触发，天线支持两路扩展，能实现双轨车号识别和某些末端作业的双轨进出识别。
本实用新型的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本实用新型的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本实用新型的精神，都在本实用新型的保护范围内。
1.一种基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置，其特征在于：它包括：
一微控制器，为本装置的控制中心；
一车辆触发信号及上下行判断信号采集模块，输入端连接外部磁钢设备，输出端与微控制器连接并用于采集车辆触发信号；
一射频模块，与微控制器连接并用于发出射频信号；
一电源电路，与微控制器连接并为本装置供电；
一通信接口，与微控制器连接并与外部网络实现通信。
2.如权利要求1所述的基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置，其特征在于：所述通信接口包括均与微控制器连接的usb接口、rs232通信接口、rj45网络接口。
3.如权利要求1所述的基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置，其特征在于：所述车辆触发信号及上下行判断信号采集模块包括一采集芯片，铁轨上的磁钢触发器通过此采集芯片与微控制器连接；其中，采集芯片的同相输入端a、同相输入端b通过接口与铁轨上的磁钢触发器连接，采集芯片的输出端ro、输出端re、输出端de、采集芯片的驱动器输入端di与微控制器连接。
4.如权利要求1所述的基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置，其特征在于：所述射频模块包括依次串联连接的射频dac信号重构滤波电路、射频dac偏置电路、增益电路。
5.如权利要求4所述的基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置，其特征在于：所述射频dac信号重构滤波电路包括两个滤波电路，滤波电路包括并联连接的电感l、电容c，两个滤波电路串联连接，其中，处于前端的滤波电路输入端连接有电感rt1，电感rt1的输入端为本射频dac信号重构滤波电路的输入端并与微控制器连接，电感rt1输出端还通过电容c3接地；
两个滤波电路之间通过电容c4接地，位于后端的滤波电路的输出端与射频dac偏置电路的输入端连接，且后端的滤波电路的输出端通过电容c5接地，同时，后端的滤波电路的输出端通过电阻rt2接地。
6.如权利要求5所述的基于rf-id的铁路货车车号自动识别装置，其特征在于：所述射频dac偏置电路包括放大器u1，放大器u1的反向输入端通过电阻r5与射频dac信号重构滤波电路的输出端连接，放大器u1的同相输入端与一参考电压连接；同时，放大器u1的反向输入端通过电阻r6与放大器u1的输出端连接，放大器u1的输出端连接有电阻r7，且电阻r7的输出端为射频dac偏置电路的输出端并与增益电路连接。
技术总结