RFID技術(shù)在高速公路不停車收費(fèi)管理中的應(yīng)用
2012-10-16 來源：作者：丁樹楷 來源：中國鳴網(wǎng)
交通的高速發(fā)展是促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。通過籌資建設(shè)道路橋梁,然后通過收取橋梁通行費(fèi)回收建設(shè)資金,實(shí)踐證明是發(fā)展交通的必要手段。但“收費(fèi)站塞車”現(xiàn)象已經(jīng)是一個(gè)較為普遍的社會(huì)現(xiàn)象,目前我國約有30%的高速公路是人工收費(fèi),其余基本上實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)收費(fèi)；只有少部分高速公路建立了監(jiān)控中心和通信中心。高速公路自動(dòng)化收費(fèi)是在車輛通過收費(fèi)站時(shí)領(lǐng)取該站點(diǎn)特定識(shí)別卡,現(xiàn)代化自動(dòng)收費(fèi)站在相關(guān)技術(shù)試驗(yàn)和具體實(shí)施過程中,采用了多種不同的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),如感應(yīng)線圈識(shí)別技術(shù)、聲表面波識(shí)別技術(shù)、條碼識(shí)別技術(shù)、紅外通信識(shí)別技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)等,但最終主流歸結(jié)到采用無線射頻識(shí)別技術(shù)作為不停車收費(fèi)系統(tǒng)的車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。
1、RFID系統(tǒng)組成
RFID是基于雷達(dá)技術(shù)發(fā)展起來的一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它利用射頻信號(hào)或空間耦合（電感或電磁耦合）的傳輸特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體或商品的自動(dòng)識(shí)別。一個(gè)典型的RFID系統(tǒng)包括標(biāo)簽、讀寫器和數(shù)據(jù)庫，如圖1。標(biāo)簽由耦合天線及芯片構(gòu)成，每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子產(chǎn)品代碼（EPC），附著在被標(biāo)識(shí)的物體或?qū)ο笊?。讀寫器讀取或擦寫標(biāo)簽信息，可外接天線，用于發(fā)送和接受射頻信號(hào)。中央信息系統(tǒng)（數(shù)據(jù)庫）包括了中間件、信息處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等，用以對(duì)讀寫器讀取的標(biāo)簽信息進(jìn)行處理，其功能涉及到具體的系統(tǒng)應(yīng)用，如實(shí)現(xiàn)信息加密和安全認(rèn)證等。其工作過程為：讀寫器在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的控制下發(fā)送出一定頻率的射頻信號(hào)，標(biāo)簽進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流從而獲得能量，并使用這些能量向讀寫器發(fā)送出自身的數(shù)據(jù)和信息，該信息被讀寫器接收并解碼后送至中央信息管理系統(tǒng)行相關(guān)的處理，信息的收集和處理過程都是以無線射頻通信方式進(jìn)行的。
2、高速公路不停車收費(fèi)的過程
高速公路收費(fèi)的特點(diǎn)是不僅要按照車型分類標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi),而且按照入出口的距離標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收費(fèi)。所以在高速公路收費(fèi)系統(tǒng)中比較特別的是有兩部分車道系統(tǒng)。高速公路入口的車道系統(tǒng)與出口的車道系統(tǒng)是有區(qū)別的。入口只向卡中寫入入口信息,出口則根據(jù)從卡中讀出的入口信息決定收費(fèi)額。
2.1系統(tǒng)工作情況描述
用戶首先到車載標(biāo)簽發(fā)行點(diǎn)（調(diào)整公路管理公司指定的銀行代辦）去辦理開戶手續(xù),交納卡押金及預(yù)交一筆橋費(fèi),預(yù)先交的過橋、路費(fèi),由銀行向用戶按活期存款提供利息,用戶得到的車載標(biāo)簽可以用來在提款機(jī)及儲(chǔ)蓄所查詢帳戶余額,交納通行費(fèi)及進(jìn)行有關(guān)掛失、轉(zhuǎn)讓等特殊操作,銀行可以根據(jù)用戶的信用情況給予用戶適當(dāng)?shù)耐钢?quán)利。當(dāng)開戶操作完成后,用戶便可以持車載標(biāo)簽駕車通過所有聯(lián)網(wǎng)車載標(biāo)簽的專用車道。
2.2電子收費(fèi)系統(tǒng)的運(yùn)行程序
第一步車輛自動(dòng)識(shí)別及計(jì)費(fèi)。當(dāng)汽車駛?cè)雽Ｓ密嚨?到達(dá)微波有效范圍的前端（有效范圍為6-8m）。設(shè)在地面的環(huán)形微波感應(yīng)線圈就會(huì)啟動(dòng)微波天線（收發(fā)器天線）,收發(fā)天線便讀取了車載標(biāo)簽中的信息,并傳遞至中央單元,通過中央單無的解釋給車道控制器進(jìn)行判別,認(rèn)定車輛車種并計(jì)算收費(fèi)額,若有其它異常情況（該車為違章車、欠款車、被通輯車等）將通過車道控制進(jìn)行報(bào)警、抓拍等處理。
第二步更新車載標(biāo)簽的數(shù)據(jù)（收費(fèi)）。若一切正常,收費(fèi)器通過微波進(jìn)行收費(fèi)或更新車載標(biāo)簽的數(shù)據(jù)（所通過收費(fèi)站的代碼、時(shí)間、金額等）在車上的車載標(biāo)簽與車道控制系統(tǒng)發(fā)生數(shù)據(jù)交換時(shí),系統(tǒng)可根據(jù)卡的實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作:
?。?）用戶合法且有足夠的預(yù)交費(fèi):車道信號(hào)燈亮綠燈,放行。
（2）用戶合法但已經(jīng)透支:車道信號(hào)燈亮+綠燈,放行。
?。?）用戶合法但預(yù)交費(fèi)已經(jīng)接近0（小于一規(guī)定值）:車道信號(hào)燈亮黃+綠燈,放行。
?。?）已經(jīng)由銀行指定止付:車道信號(hào)燈亮紅+紅燈,鳴響警報(bào),銀行止付的原因一般有惡意透支、掛失等原因。
（5）非法車載標(biāo)簽:車道信號(hào)燈亮紅+紅燈,鳴響警報(bào),非法卡一般指未發(fā)出或注銷卡,偽造卡或非本系統(tǒng)所用卡等。
在本系統(tǒng)中，為了提高識(shí)別精度，繳費(fèi)區(qū)的閱讀器根據(jù)車道分布情況分別架設(shè)在每個(gè)車道上方離地面有特定高度的橫桿上（如圖2所示）。通過這樣的閱讀器，可以對(duì)駛?cè)胩囟ㄜ嚨赖能囕v進(jìn)行單獨(dú)記錄，從而避免了因多車并行而可能產(chǎn)生的徑向干擾對(duì)天線信號(hào)接收的影響。該子系統(tǒng)把車輛電子碼發(fā)送給數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進(jìn)行信息處理，自動(dòng)完成收費(fèi)。
3、結(jié)語
基于RFID的不停車收費(fèi)技術(shù)非常適合在交通繁忙的高速公路或橋隧環(huán)境下保用。實(shí)施不停車收費(fèi),可以允許車輛在較高的速度之內(nèi)通過,故可大大提高公路的通行能力；不僅使公路收費(fèi)走向電子化,還可降低收費(fèi)管理的成本,有利于提高車輛的營運(yùn)效益。
