RFID技術在高速公路不停車收費管理中的應用
2012-10-16 來源：作者：丁樹楷 來源：中國鳴網
交通的高速發(fā)展是促進地區(qū)經濟發(fā)展的重要因素。通過籌資建設道路橋梁,然后通過收取橋梁通行費回收建設資金,實踐證明是發(fā)展交通的必要手段。但“收費站塞車”現(xiàn)象已經是一個較為普遍的社會現(xiàn)象,目前我國約有30%的高速公路是人工收費,其余基本上實現(xiàn)了半自動收費；只有少部分高速公路建立了監(jiān)控中心和通信中心。高速公路自動化收費是在車輛通過收費站時領取該站點特定識別卡,現(xiàn)代化自動收費站在相關技術試驗和具體實施過程中,采用了多種不同的自動識別技術,如感應線圈識別技術、聲表面波識別技術、條碼識別技術、紅外通信識別技術和射頻識別技術等,但最終主流歸結到采用無線射頻識別技術作為不停車收費系統(tǒng)的車輛自動識別技術。
1、RFID系統(tǒng)組成
RFID是基于雷達技術發(fā)展起來的一種自動識別技術，它利用射頻信號或空間耦合（電感或電磁耦合）的傳輸特性，實現(xiàn)對物體或商品的自動識別。一個典型的RFID系統(tǒng)包括標簽、讀寫器和數據庫，如圖1。標簽由耦合天線及芯片構成，每個標簽具有唯一的電子產品代碼（EPC），附著在被標識的物體或對象上。讀寫器讀取或擦寫標簽信息，可外接天線，用于發(fā)送和接受射頻信號。中央信息系統(tǒng)（數據庫）包括了中間件、信息處理系統(tǒng)、數據庫等，用以對讀寫器讀取的標簽信息進行處理，其功能涉及到具體的系統(tǒng)應用，如實現(xiàn)信息加密和安全認證等。其工作過程為：讀寫器在數據管理系統(tǒng)的控制下發(fā)送出一定頻率的射頻信號，標簽進入磁場時產生感應電流從而獲得能量，并使用這些能量向讀寫器發(fā)送出自身的數據和信息，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行的。
2、高速公路不停車收費的過程
高速公路收費的特點是不僅要按照車型分類標準收費,而且按照入出口的距離標準進行收費。所以在高速公路收費系統(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,出口則根據從卡中讀出的入口信息決定收費額。
2.1系統(tǒng)工作情況描述
用戶首先到車載標簽發(fā)行點（調整公路管理公司指定的銀行代辦）去辦理開戶手續(xù),交納卡押金及預交一筆橋費,預先交的過橋、路費,由銀行向用戶按活期存款提供利息,用戶得到的車載標簽可以用來在提款機及儲蓄所查詢帳戶余額,交納通行費及進行有關掛失、轉讓等特殊操作,銀行可以根據用戶的信用情況給予用戶適當的透支權利。當開戶操作完成后,用戶便可以持車載標簽駕車通過所有聯(lián)網車載標簽的專用車道。
2.2電子收費系統(tǒng)的運行程序
第一步車輛自動識別及計費。當汽車駛入專用車道,到達微波有效范圍的前端（有效范圍為6-8m）。設在地面的環(huán)形微波感應線圈就會啟動微波天線（收發(fā)器天線）,收發(fā)天線便讀取了車載標簽中的信息,并傳遞至中央單元,通過中央單無的解釋給車道控制器進行判別,認定車輛車種并計算收費額,若有其它異常情況（該車為違章車、欠款車、被通輯車等）將通過車道控制進行報警、抓拍等處理。
第二步更新車載標簽的數據（收費）。若一切正常,收費器通過微波進行收費或更新車載標簽的數據（所通過收費站的代碼、時間、金額等）在車上的車載標簽與車道控制系統(tǒng)發(fā)生數據交換時,系統(tǒng)可根據卡的實際狀態(tài)進行相應的動作:
（1）用戶合法且有足夠的預交費:車道信號燈亮綠燈,放行。
?。?）用戶合法但已經透支:車道信號燈亮+綠燈,放行。
?。?）用戶合法但預交費已經接近0（小于一規(guī)定值）:車道信號燈亮黃+綠燈,放行。
?。?）已經由銀行指定止付:車道信號燈亮紅+紅燈,鳴響警報,銀行止付的原因一般有惡意透支、掛失等原因。
?。?）非法車載標簽:車道信號燈亮紅+紅燈,鳴響警報,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，為了提高識別精度，繳費區(qū)的閱讀器根據車道分布情況分別架設在每個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，可以對駛入特定車道的車輛進行單獨記錄，從而避免了因多車并行而可能產生的徑向干擾對天線信號接收的影響。該子系統(tǒng)把車輛電子碼發(fā)送給數據庫系統(tǒng)進行信息處理，自動完成收費。
3、結語
基于RFID的不停車收費技術非常適合在交通繁忙的高速公路或橋隧環(huán)境下保用。實施不停車收費,可以允許車輛在較高的速度之內通過,故可大大提高公路的通行能力；不僅使公路收費走向電子化,還可降低收費管理的成本,有利于提高車輛的營運效益。
