RFID技術(shù)在城市機(jī)動車監(jiān)管中的應(yīng)用

文｜中國電子工程設(shè)計(jì)院 李洪鵬

1 概述

作為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，RFID是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識別工作無須人工干預(yù)，可工作于各種惡劣環(huán)境。由于RFID技術(shù)可識別高速運(yùn)動物體并可同時(shí)操作多個(gè)標(biāo)簽，具有非接觸性、識讀距離遠(yuǎn)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、可存儲攜帶較多的信息、高速批量識讀的特點(diǎn)，被認(rèn)為本世紀(jì)十大技術(shù)趨勢之一。

RFID技術(shù)當(dāng)前已在工業(yè)自動化領(lǐng)域的生產(chǎn)管理與控制、交通管理、公共安全、現(xiàn)代物流與供應(yīng)鏈管理、軍事裝備可視化、防偽與資產(chǎn)管理、重大賽事與活動等領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用。

RFID作為一種新興的自動識別技術(shù)，在當(dāng)今得到了快速的發(fā)展，由其組成的RFID應(yīng)用系統(tǒng)可以具有自動識別、遠(yuǎn)距離檢測及可視化等功能，將其應(yīng)用在移動車輛的自動識別與管理方面，可將城市車輛通過RFID等信息采集傳感設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)車輛智能化識別和管理的網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建“車聯(lián)網(wǎng)”管理平臺，提供城市車輛監(jiān)督與管理相關(guān)的服務(wù)功能，有廣闊應(yīng)用前景。

2 RFID技術(shù)在國內(nèi)智能交通領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀

由于RFID系統(tǒng)的特性，其已成為智能交通領(lǐng)域重要應(yīng)用技術(shù)之一，正逐步與傳統(tǒng)智能交通技術(shù)融合，并得到較好應(yīng)用。其應(yīng)用包括：智能停車場管理、車輛智能交通管理、車輛調(diào)度管理、港口碼頭車輛管理、車輛智能稱重管理、智能公交管理、非法車輛稽查管理、海關(guān)車輛通關(guān)管理、機(jī)動車尾氣排放控制管理等。

隨著RFID芯片技術(shù)及工藝的發(fā)展，靈敏度不斷提高，使得粘貼在車內(nèi)前擋風(fēng)玻璃上的標(biāo)簽作為RFID電子車牌可靠信息源成為可能，并且與之相適配的RFID識讀器內(nèi)核技術(shù)的不斷升級，整個(gè)RFID前端信息采集系統(tǒng)性能大幅提高。當(dāng)車輛移動速度達(dá)到120km時(shí)，對RFID電子車牌的讀寫成為可能，使得無源RFID技術(shù)在城市內(nèi)交通監(jiān)管成為現(xiàn)實(shí)，大大降低了RFID電子車牌與RFID系統(tǒng)成本。

目前，國內(nèi)已有部分城市在機(jī)動車尾氣排放控制環(huán)保管理、路橋收費(fèi)管理、城市車輛緝查的智能化管理方面取得了較好的應(yīng)用，在提高道路車輛通行效率、減少車輛違法及違規(guī)現(xiàn)象、治理機(jī)動車尾氣排放等方面取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

但在應(yīng)用推廣中也存在一些問題，集中體現(xiàn)在以下兩方面：

（1）RFID電子標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)及RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全與保密問題，其將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的可靠與真實(shí)性，以及對運(yùn)營數(shù)據(jù)的保護(hù)問題。

（2）合理定義應(yīng)用，搭建多領(lǐng)域應(yīng)用平臺，使得“車聯(lián)網(wǎng)”為運(yùn)營提供高效管理與服務(wù)。

3 RFID系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全與保密

除了后臺應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲、傳輸安全外，整個(gè)RFID系統(tǒng)的安全還應(yīng)重點(diǎn)考慮以下四方面的問題：

（1）作為電子車牌的RFID電子標(biāo)簽芯片的數(shù)據(jù)安全。

（2）RFID電子標(biāo)簽的加密與授權(quán)。

（3）RFID讀寫設(shè)備的加密與授權(quán)。

（4）RFID讀寫設(shè)備對RFID電子標(biāo)簽的合法性驗(yàn)證。

對于RFID電子標(biāo)簽芯片的數(shù)據(jù)安全來說，需要綜合考慮EPC區(qū)、TID區(qū)、USER區(qū)、Reserved區(qū)的分工及操作功能，通過密鑰管理系統(tǒng)生成的密鑰及加密算法對存入標(biāo)簽的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字簽名，以及生成訪問車輛電子標(biāo)簽的訪問密碼，分散因子根據(jù)定義可以采用如EPC、TID區(qū)的數(shù)據(jù)，根據(jù)標(biāo)簽芯片的型號不同決定TID是否由廠家定制。

對于RFID讀寫設(shè)備、RFID電子標(biāo)簽的加密與授權(quán)，以及前者對后者合法性的驗(yàn)證，需要建立密鑰管理系統(tǒng)，并發(fā)行安全認(rèn)證密鑰卡來進(jìn)行保障，可以建立不同密鑰的版本，并根據(jù)不同功能或應(yīng)用定義不同應(yīng)用類型的密鑰。

4 基于RFID技術(shù)的城市機(jī)動車監(jiān)管系統(tǒng)方案

根據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)狀及存在的問題，筆者認(rèn)為基于RFID技術(shù)的城市機(jī)動車監(jiān)管系統(tǒng)的總體目標(biāo)應(yīng)是“多點(diǎn)快速非接觸采集數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)存儲與交換、構(gòu)建一個(gè)平臺、建立系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范、綜合多領(lǐng)域應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)機(jī)動車綜合監(jiān)管”。

機(jī)動車監(jiān)管系統(tǒng)往往是區(qū)域性、跨行業(yè)、多技術(shù)型的應(yīng)用平臺系統(tǒng)。因此，在架構(gòu)設(shè)計(jì)上將充分考慮到數(shù)據(jù)傳送的速度，數(shù)據(jù)的質(zhì)量、安全、整體業(yè)務(wù)流程的合理、各個(gè)環(huán)節(jié)接口規(guī)范性和擴(kuò)展性以及整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性。此外，不管由于網(wǎng)絡(luò)的原因還是系統(tǒng)服務(wù)器的原因，系統(tǒng)都應(yīng)該具有緊急應(yīng)變的能力。

系統(tǒng)應(yīng)形成從上牌、檢測、維護(hù)、使用、違章處理、報(bào)廢等全過程、全生命周期的管理，通過對車輛證照的電子化管理，完善車輛資料庫。電子標(biāo)簽作為電子車牌證照粘貼在機(jī)動車上，電子標(biāo)簽內(nèi)部存儲車輛監(jiān)管的綜合信息，通過RFID硬件監(jiān)管設(shè)備，分析識別問題車輛，實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)上發(fā)現(xiàn)問題，全網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)控，有效預(yù)防、打擊犯罪；通過RFID監(jiān)管平臺，使用新方法、新手段，解決行政管理工作中的交叉點(diǎn)和空白點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對機(jī)動車執(zhí)法的整體性、統(tǒng)一性、和諧性，使得管理從粗放型的管理走向綜合型管理，使得服務(wù)從單一領(lǐng)域到跨領(lǐng)域。

（1）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

從硬件設(shè)備的部署來看，首先建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)中心，對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析、處理、分發(fā)，支持各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)的日常運(yùn)行，針對應(yīng)用的不同，設(shè)置業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)器、接口服務(wù)器、中間件服務(wù)器、Web服務(wù)器等，對系統(tǒng)的負(fù)載進(jìn)行有效均衡，并通過防火墻等手段對設(shè)備的訪問安全予以保障。

末端節(jié)點(diǎn)的稽查設(shè)備采用移動和固定相結(jié)合的方式，固定稽查設(shè)備部署在城市道路、高速出入口、檢查站等場所，結(jié)合移動稽查手段形成城市動態(tài)網(wǎng)狀機(jī)動車監(jiān)管系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

機(jī)動車監(jiān)管采用固定為主，移動為輔的原則。在固定地點(diǎn)如，城市干道的出入口、繁華地點(diǎn)路段、機(jī)關(guān)、市委市府所在地等地點(diǎn)部署固定稽查設(shè)備，同時(shí)，采用移動稽查方式（車載、手持）作為機(jī)動稽查手段，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)動車實(shí)時(shí)在線監(jiān)測，對違規(guī)、違法車輛實(shí)現(xiàn)即時(shí)快速發(fā)現(xiàn)，有效控制并追蹤其行動路線、及時(shí)攔截執(zhí)法。

（2）系統(tǒng)組成

系統(tǒng)通過移動、固定、手持稽查設(shè)備以及攝像頭等完成數(shù)據(jù)采集，將動態(tài)圖像識別技術(shù)和RFID射頻識別技術(shù)融于一體，采用對物理車牌、車輛特征進(jìn)行圖像識別和對RFID電子標(biāo)簽遠(yuǎn)距離無線射頻識別的“雙電子眼”識別技術(shù)，形成車輛監(jiān)管信息數(shù)據(jù)庫中的基礎(chǔ)監(jiān)管信息數(shù)據(jù)。

監(jiān)管平臺管理系統(tǒng)由證照管理、交通信息管理、公共信息管理以及機(jī)動車稽查監(jiān)管等子系統(tǒng)組成，完成平臺系統(tǒng)與用戶的交互，系統(tǒng)管理維護(hù)，車輛監(jiān)查等功能。

中間件服務(wù)器是系統(tǒng)核心組件，在其統(tǒng)一調(diào)度、協(xié)調(diào)下，完成計(jì)費(fèi)、結(jié)算、流量統(tǒng)計(jì)、車輛稽查等諸多應(yīng)用功能。平臺系統(tǒng)通過安全網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與外部第三方接口的連接，例如環(huán)保、收費(fèi)管理、呼叫中心、指揮調(diào)度以及保險(xiǎn)、稅務(wù)、公安等應(yīng)用，如圖2所示。

另外，系統(tǒng)應(yīng)能自動鑒別下述車輛：盜搶、走私車輛，假、套牌車輛，違章未繳罰款車輛，肇事逃逸車輛，報(bào)廢車輛，逾期未年檢車輛，欠費(fèi)、欠稅車輛，未買強(qiáng)制第三者責(zé)任險(xiǎn)車輛，無牌車輛，未經(jīng)服務(wù)資格認(rèn)證的司機(jī)駕駛的車輛。

在政府的大力推導(dǎo)下，RFID技術(shù)在我國眾多應(yīng)用領(lǐng)域有了蓬勃的發(fā)展。RFID技術(shù)在城市機(jī)動車監(jiān)管中，不僅解決了傳統(tǒng)智能佳通技術(shù)的一些應(yīng)用缺陷，如不能識別假車牌等，而且使“車聯(lián)網(wǎng)”成為可能，為智慧的城市交通管理服務(wù)，應(yīng)用前景光明。

圖2 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖