鐵路車號多途徑綜合識別系統(tǒng)的設(shè)計

薛軍興，張景達

（深圳市遠望谷信息技術(shù)股份有限公司，深圳 518057）

目前的鐵路車號自動識別系統(tǒng)以射頻識別（RFID, Radio Frequency IDendi f icat ion）技術(shù)為基礎(chǔ)，通過在全路所有機車和車輛上安裝電子標(biāo)簽，在地面安裝標(biāo)簽讀出裝置來實現(xiàn)。

盡管射頻識別是一項非常先進的識別技術(shù)，但是由于列車所用的電子標(biāo)簽損壞、車底電磁干擾等因素，系統(tǒng)并不能保證完全正確識別所有車輛，即使通過改進識別系統(tǒng)性能、多點數(shù)據(jù)聯(lián)判等措施識別率有所提高，但是可挖掘的潛力已非常有限，在某些對車號信息準(zhǔn)確率要求非常高的場合仍然不能滿足要求。

本設(shè)計提供了一種將RFID車號自動技術(shù)與以往的人工抄錄車號的思路相結(jié)合，利用圖像識別與目前的車號信息綜合提高識別率的設(shè)計方法，同時提供便于人工核對的圖像為依據(jù)，提供可靠的車號信息。避免車號信息不正確情況下帶來的車輛運輸、生產(chǎn)流程的延誤。

本設(shè)計方便易行，能夠大大方便現(xiàn)場作業(yè)，提高生產(chǎn)效率。

1 設(shè)計思路和實現(xiàn)

1.1 設(shè)計思路

從手工抄錄車號和現(xiàn)在自動識別兩種工作方式可知，是通過完全不相同的信息源獲取車號信息；手工抄錄是抄錄車體側(cè)面所刷寫的車號信息；自動識別是識別車體底部安裝的電子標(biāo)簽的信息。如果能夠采取兩種方式同時采集車體側(cè)面的車號信息和電子標(biāo)簽的車號信息，將兩種信息進行融合。在電子標(biāo)簽沒有成功識別的情況下采用圖像識別的技術(shù)從車體側(cè)面的圖像中識別出車號，并且保存車體圖片的信息，在圖像識別仍然沒有成功識別出車號的情況下，采用人工的方法根據(jù)圖像信息補錄車號，這樣能夠充分有效的利用目前車體上的兩種信息源，相互補充，大幅減少漏識率，并且即使仍有極少量不能正確識別的情況。

1.2 系統(tǒng)方案

根據(jù)上述思路，這里介紹以目前在鐵路系統(tǒng)中普遍采用的XC型車號自動識別設(shè)備為基礎(chǔ)，通過增加圖像拍攝、識別模塊及信息融合軟件實現(xiàn)上述設(shè)計思路的設(shè)計方法。

XC型車號自動識別設(shè)備主要由車號自動識別主機、射頻天線、車輪傳感器（磁鋼）等模塊組成，采用射頻識別技術(shù)識別車體底部安裝的電子標(biāo)簽，如圖1灰色方框中所示。其中，車輪傳感器（磁鋼）用于感知車輪經(jīng)過，并將該信息送給自動識別主機，主機確認(rèn)列車經(jīng)過時，控制射頻模塊打開功放，通過射頻天線讀取電子標(biāo)簽，主機同時接收車輪傳感器的信息和通過射頻通道接收的電子標(biāo)簽的信息，進行測速、計軸、判輛、匹配標(biāo)簽等處理。列車經(jīng)過后，關(guān)閉射頻模塊，形成包含有電子標(biāo)簽車號信息的數(shù)據(jù)報文，發(fā)送給其他系統(tǒng)。

XC型車號自動識別設(shè)備能夠自動檢測列車到來、并提供計軸判輛等圖像處理所需要的重要的基礎(chǔ)信息；在此設(shè)備的基礎(chǔ)上增加動態(tài)效果較好的圖像拍攝設(shè)備（列車運行中車體運行速度和軌邊設(shè)備的振動等因素對圖象拍攝設(shè)備有較高的要求）和識別的模塊，如圖1。

圖1 多途徑綜合車號自動識別系統(tǒng)組成

1.3 工作原理

采用上述連接方案設(shè)計，其工作原理如下：

（1）車號識別設(shè)備仍然按照原有的方式識別、匹配電子標(biāo)簽。

（2）車號識別設(shè)備檢測到列車到來時，向圖像拍攝模塊發(fā)送命令通知其開始拍攝，列車經(jīng)過后，發(fā)送結(jié)束拍攝的命令。綜合視頻信息處理計算機根據(jù)自動識別主機的命令將會拍攝到整列列車經(jīng)過的視頻信息。

（3）車號識別設(shè)備主機在根據(jù)車輪傳感器信息計軸判輛的過程中，形成每節(jié)車輛經(jīng)過圖像拍攝點的時間信息，列車經(jīng)過后，該時間信息與其識別到的車號、車輛數(shù)等信息一并發(fā)送給綜合視頻信息處理計算機。

綜合視頻信息處理計算機結(jié)合自己拍攝的視頻圖像和車號識別設(shè)備主機輸出的電子標(biāo)簽信息、時間信息等，采用軟件進行處理，自動確定每節(jié)車輛所對應(yīng)圖像片斷。對于沒有正確識別到電子標(biāo)簽信息的車輛，采用圖像識別的方法識別其車號信息；同時，綜合視頻信息處理計算機還提供人工通過圖像核對車號信息的操作界面，進一步保證車號的正確性。

2 應(yīng)用效果分析

基于上述設(shè)計的多途徑車號自動識別系統(tǒng)已經(jīng)在眾多鋼鐵企業(yè)成功應(yīng)用。下面以某礦業(yè)公司應(yīng)用為例說明。

某礦業(yè)公司物流信息化管理系統(tǒng)對安裝在廠區(qū)與國鐵的交界口處的車號自動識別系統(tǒng)提出了很高的要求。由于該位置車輛的出入涉及到進出物資的管理、清算等很多重要數(shù)據(jù)，所以要求車號自動識別系統(tǒng)具有高可靠性、高識別率。

該項目采用本設(shè)計方案，利用RFID車號自動識別和圖象識別技術(shù)相結(jié)合提高識別率，同事在識別實效或車號信息有疑問的的情況下要能夠采取人工的方式根據(jù)圖像及時補錄核對，確保車號信息的及時、準(zhǔn)確性，確保整個物流系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)效率。其中，在自動識別（RFID識別、圖像識別）完成后，提供給車號人員根據(jù)圖像信息核對車號數(shù)據(jù)的操作界面如圖2。

圖2 多途徑綜合車號自動識別系統(tǒng)可視化操作終端界面

從實際的運行效果來看，通過RFID自動識別的車號超過99.8%，極少數(shù)車輛由于標(biāo)簽損壞等原因不能正確識別，可以通過圖像進行識別，但是圖像識別因受環(huán)境、天氣、照明、車速等因素限制限制，識別的正確率只能達到70%左右。為了可靠期間，我們對圖像識別到的車號做了標(biāo)注，并建議車號工作人員重點核對。

采用多途徑綜合識別的方案設(shè)計的車號自動識別系統(tǒng)在鋼鐵企業(yè)應(yīng)用中中得到了用戶很好的評價，RFID與圖像識別相結(jié)合提高了車號識別的正確率，同時，將車號信息和圖像結(jié)合起來提供給車號人員，在車號沒有被正確自動識別或?qū)囂栃畔⒂幸蓡柕那闆r下，車號人員可以直接回顧圖像補充、核對車號，不用再等列車停止后到車跟前抄錄車號，車號信息可以及時提供給后續(xù)系統(tǒng)使用，大幅提高了物流流程的效率，也大大減輕了車號人員的工作量。

3 結(jié)束語

在鐵路車號自動識別系統(tǒng)的改進設(shè)計中，充分有效的利用列車車輛上安裝的電子標(biāo)簽和車體側(cè)面刷寫的車號信息，在現(xiàn)有的車號自動識別設(shè)備上增加圖像拍攝的功能，采用RFID和圖像識別兩種技術(shù)從兩個不同的信息源識別車號，并對識別結(jié)果進行融合，能夠有效提高鐵路車號的識別率。在對識別率要求非常高的場合，將自動識別的結(jié)果和拍攝的圖像信息相結(jié)合，為車號工作人員提供車號核對和補錄的功能，可以保證車號信息的正確性和實時性。

在目前鐵路網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)非常良好的情況下，采用這種設(shè)計方法對提高鐵路正線路局交界口及其他關(guān)鍵位置車號信息識別的正確率、保障鐵路信息系統(tǒng)的正常運行方面有很好的參考價值。

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