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高速公路收费系统中的rfid应用

文章来源:博能科技 发布时间:2018-07-02 访问量:
    射频识别,RFID(Radio Frequency Identification)技术,又称无线射频识别,是一种通信技术,可以通过无线电讯号识别特定目标并且读写相关数据,而不需要识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。射频的话,一般是微波,1-100GHz,适用于短距离识别通信。



    RFID读写器也分移动式的跟固定式的,目前RFID技术应用非常广,如:图书馆,门禁系统,食品安全溯源等。
 


一、目前高速公路收费现状

1、通行速度问题
    随着中国人均汽车保有量的不断的提高,在重点交通路段,特别是进出市区的高速公路收费段。收费速度快慢极大影响着进出市区车辆的通行速度。很多时候就会发生,收费站一边是冗长的车辆等待交费通过,另一边是空荡路面少有车辆通行的尴尬局面。提高收费站工作效率成为人们日渐关心的问题。

2、通行道路的识别和交通费的拆分
    中国高速公路逐渐的成网,公路四通八达。不但在给车辆提供更多通行选择,也分散交通的压力。但随之产生的是采用何种标准对行驶于不同路段车辆收费的问题。因为高速公路投资是多方共同建设的结果,绝大多数道路收费是归属于不同利益的主体。现行收费制度对于这点的界定非常模糊,一面造成投资主体利益流逝,另一面也造成车主的通行费用的增加,更加重物流成本,影响地区经济的建设。因此,准确界定车辆行驶旅程及行驶路段,公正公平收费是车主、物流企业的共同呼声。

二、射频技术原理及特点
    射频技术是一种自动识别技术,简单射频技术是由射频卡与读写器组成的无线识别系统。射频卡跟读写器并不接触,通过无线电或微波进行数据传输,从而实现了相互识别的。最明显特点是可以从几厘米至十几米的距离进行信息的交换,可以在高速运行过程中、恶劣环境下互相通信。由于应用环境的不同,射频装置的构成不尽相同,但是射频装置基本配置有以下几部分:
 
1、应答器
    即射频卡,内有电子标签,主要包含了物体属性等信息。应答器是射频系统数据载体。应答器一般是由耦合元件和微电子芯片组成。应答器本身并不具备供电电源,但是在阅读器的响应范围内,应答器才可以利用电磁波作为能量。应答器工作时所利用的能量通过耦合单元传输到应答器。

2、阅读器
    也叫扫描器,是通过扫描应答器,得到电子标签中包含的数据的信息。考虑到具体应用环境的不同,采用结构跟技术不一,有读装置跟写装置之分。典型阅读器有发送器和接受部、控制单元和与耦合元件。许多阅读器数据接口便于截获的数据传输至计算机或他控制装置。

3、数据库软件
    管理收集数据,此部分没有特定要求,只要保证能够识别、存储并且输出数据即可,市面上商业数据库或特定的库存数据库系统。
 
4、射频系统的流程
    当射频卡进入阅读器工作区域时产生电流的时候,射频卡获得能量发射特定频率的射频信号;射频卡将已经存储的属性等信号经内置天线发送出去;从射频卡从出的载波信号,经调节器传送到阅读器,而阅读器对接收来的载波信号解密,并且送至后台系统进行处理;主系统依照逻辑运算确定射频卡的合法性,并且依照不同的设定做相应的控制和处理,并发送指令,控制执行单元采取相应的动作。

三、基于射频技术的不停车收费系统

1、不停车电子收费系统单元
    不停车电子收费系统的单元包括:数据采集单元、车道交通的管理、车道控制机以及结算网络接口单元、业主管理单元、查询系统单元。

    简单来讲,车辆驶进自动收费车道感线圈,生产感应而形成脉冲信号,脉冲信号启动射频系统将进站车辆的数据信息通过网络传送至收费分中心;收费分中心将数据信息判断收集来信息是否合法,并且将计算结果通过网络传送至收费管理中心;收费管理中心按照传送过来的数据,参考该数据的历史信息最初判断,并且将处理结果逆传输至收费站;收费站依据判断结果作出相应的动作。

2、不停车收费系统的几个关键性技术
    (1)行进中车辆识别:射频技术车辆识别系统的能够识别的距离远、识别的速度快。车辆能够在短时间内被识别出来。又因为是无源设计,避免因电源问题造成不能识别。车辆识别系统是由车载射频卡和阅读设备组成。射频技术是非接触通信方式,读写器跟射频卡通过无线通信收集数据,识别载体的属性特征。无源射频卡无需电池辅助为其提供能量,只需要经电感耦合的方式将微波能量转化为工作所需能量。

    (2)数据信息传输:保证传输数据安全是系统长期工作关键。是由于射频技术的数据传输只需要几分之一秒的时间,能被利用的时间段。并由于是微波辐射,频率低,被窃取的几率低。这就保证在数据采集阶段的安全性。

    在数据传送至处理中心的过程中,采用是专线传输方式,也可以保证数据传输的安全性。为保障数据传输的可靠性,不停车收费系统为保证传输数据安全、可靠,设计以光纤网为基础,无线网为补充的传输方式。

    (3)数据库的管理:系统库管理是系统功能中心,主要是分两部分:不停车收费系统数据管理单元与银行数据的管理单元。不停车收费系统数据管理承担车辆相关数据收集、费用的运算、系统安全管理、车辆通行费用的拆分、相关报表管理等工作;银行数据的管理承担同车载射频卡联名卡办理、扣缴通行费等服务。

    不停车收费系统采用了预付费方式,用户在射频卡联名储蓄卡中存储费用,在高速公路行驶的过程中从账户扣缴通行费。若银行卡存储金额小于规定金额,会提醒所有者充值。当然也能够使用信用卡付费,通过跟车载射频卡绑定的信用卡,所有人在高速公路行驶中产生费用的时候,系统会记载所产生的费用,定期同银行对账,实现高速公路的先消费后还款。

3、不停车收费系统的优势
    (1)减少电磁空间辐射:由于射频技术采用了微波辐射的方式运行,因此,电磁波间干扰是不得不考虑的问题之一。由于射频系统是依据收费站发出的射频信号作为能量供给,工作需要的能量信号要远低于一般设备发出辐射能量。极大减少了电磁波对与空间的辐射,可以有效的减少对附近设备的电磁波的干扰。

    (2)信息的可靠性高:因为射频卡采用的是微波辐射,信号频率低,且通讯时间近几分之一秒的时间,保证在数据通信过程中不被其他设备窃取。同时,因通讯的时间短,能够在车辆通过的几秒钟内,多次进行数据的读取和写入,数据中心可以对射频卡进行多次的校验,保障射频信号准确。

    (3)设备使用的寿命长:由于射频卡主要采用电磁波感应的供源,不需要存储电池。保证在两到五年内的使用时长。而收费站内的阅读器采用了无接触的运行方式,避免了外力损坏的可能。因此,系统一经采用,可以保证近十年的运营时间。同时考虑到我国一般公路收费时间通常为建成通车以后的十至二十年的时间,因此,若运行得当,能保证设备在整个收费期内的正常运转,减少运营的成本。

 (4)降低企业运营成本低:如前文所述,简单收费系统只需简单的射频卡、阅读器、感应圈、数据库等简单的系统单元既能组合成一个简单不停车收费系统。不管是硬件还是软件的采购成本大大的降低。尤其是该系统对于数据库系统无特别的要求,这就保证新系统对原有信息管理系统的有效兼容。对于采购企业来说,极大降低了设备升级换代的成本。

4、不停车收费系统问题
    因为我国幅员辽阔,高速公路路网络规模庞大,如要采取不停车收费系统,所需要建设规模也十分庞大,将会造成前期投资金额高,并且系统建设的周期很长,投资风险加大;很多收费站交通量很小,并且车道少,如果在每个车道上建设不停车收费系统,不能够保证利用率,也在资金投入上有很大的困难。如果不能保证整个网络全面覆盖,不停车收费系统将的可靠性跟实效性将不能保证。

四、结论

    不管是从交通运输还是物流成本的角度,基于射频技术为基础的高速公路不停车收费系统对于我国高速公路管理效率及交通服务水平的提高都有很大提升。根据国家关于信息技术推进传统产业技术进步的总体思路,电子收费等技术必将在我国逐步得到了运用,为高速公路收费问题的解决提供积极探索。
 
 
 


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