智慧社區(qū)之“RFID+手機(jī)”車輛身份識別系統(tǒng)①

陳皓

摘 要：“RFID+手機(jī)”車輛身份識別系統(tǒng)是“智慧社區(qū)”傳感安防公共服務(wù)平臺系統(tǒng)中一個重要組成部分，建立車輛身份識別系統(tǒng)管理子系統(tǒng)，采用RFID與圖像識別技術(shù)的社區(qū)車輛身份識別，采用基于智能手機(jī)的無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)手機(jī)號碼及ID識別，用以鑒別駕駛車輛人員身份。從而實(shí)現(xiàn)對車輛進(jìn)行車身及車主雙重識別，對車輛和駕車人員的識別真正做到了一一對應(yīng)以及車輛與駕車人員的對應(yīng)，使社區(qū)安保車輛識別更加完善；使社區(qū)居民享受現(xiàn)代科技成果，體驗(yàn)生活品質(zhì)的提高，彰顯社區(qū)服務(wù)系統(tǒng)對居民生活、健康、安全的全方位呵護(hù)。

關(guān)鍵詞：智慧社區(qū) 智能安防 智能家居 RFID射頻識別

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0008-03

智能車輛安防管理是智能安防的一個重要組成部分，時代的發(fā)展人們居住環(huán)境已由過去分散型居住，逐漸演變?yōu)楝F(xiàn)在更為集中的小區(qū)式居住。聚集式的居住方式，也給防火、防盜等安全問題帶來了一定的隱患。物業(yè)管理在現(xiàn)在的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著重要的作用。機(jī)動車輛和非機(jī)動車輛的安防管理對社區(qū)或小區(qū)內(nèi)工作、生活人員至關(guān)重要，其自動化水平直接決定了智能安防的水平?，F(xiàn)在的小區(qū)大部分已經(jīng)規(guī)劃了停車場收費(fèi)管理系統(tǒng)，對機(jī)動車的安全防范有一定的保障，但主要還是依靠物業(yè)管理人員的看管和肉眼識別，特別是在非機(jī)動車和電動車的管理上還是依賴人工看管。由于現(xiàn)在小區(qū)的住戶多，車輛進(jìn)出頻繁給物管人員增加了很多工作壓力也不能完全杜絕車輛被盜事件，使業(yè)主和物業(yè)之間矛盾加劇。

因此結(jié)合車輛檢測設(shè)備和控制設(shè)備，完成對車輛信息的識別，以及相關(guān)人員的信息管理、使用記錄、事故等信息統(tǒng)一管理，進(jìn)一步提高車輛管理、使用效率和安全保障，做到車輛狀態(tài)有案可查、有據(jù)可依，實(shí)現(xiàn)車輛的科學(xué)化、自動化管理的車輛管理系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生了。針對車輛信息的識別我們采用最新的射頻識別（RFID）技術(shù)，它是從20世紀(jì)80年代走向成熟的一項(xiàng)自動識別技術(shù)，近年來發(fā)展十分迅速。射頻識別（RFID）系統(tǒng)應(yīng)用的范圍廣闊，可被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造、商業(yè)供應(yīng)鏈管理、公共交通管理、商品防偽、身份識別以及安全和軍事等眾多領(lǐng)域。射頻識別（RFID）技術(shù)可以用來識別和跟蹤幾乎所有物理對象，并由此可以構(gòu)建一個容納和連接世界上所有物品的廣泛的智能網(wǎng)絡(luò)。RFID射頻識別系統(tǒng)由讀寫器、微波天線、電子標(biāo)簽三部分組成，以天線進(jìn)行無線電波的傳播。電子標(biāo)簽通常是存有數(shù)據(jù)的小型電子標(biāo)簽，它具有智能讀寫及加密通信的能力。其主要優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、不受風(fēng)雪、冰雹、灰塵等的影響，可全天候、無接觸地完成自動識別、跟蹤與管理，且可穿透非金屬物體進(jìn)行識別，抗干擾能力強(qiáng)。因此，RFID技術(shù)成為我們項(xiàng)目開發(fā)的首選車輛信息識別技術(shù)。

該系統(tǒng)結(jié)合RFID技術(shù)，在此設(shè)計供一套完善的機(jī)動車輛和非機(jī)動車輛的社區(qū)管理系統(tǒng)，車輛使用電子標(biāo)簽由全向遠(yuǎn)距離讀卡器進(jìn)行車輛身份識別，同時結(jié)合車輛視頻識別技術(shù)對車型和車牌識別，增加車輛識別的可靠性，減少誤動作和利用系統(tǒng)RFID標(biāo)簽識別技術(shù)進(jìn)行智能盜竊，同時開發(fā)設(shè)計手機(jī)號碼及手機(jī)ID識別軟件，通過藍(lán)牙技術(shù)或WIFI技術(shù)，在手機(jī)端開發(fā)智能軟件，和在物業(yè)管理系統(tǒng)門禁管理系統(tǒng)中安裝基于藍(lán)牙技術(shù)或WIFI技術(shù)傳輸?shù)氖謾C(jī)身份識別單元，當(dāng)車輛進(jìn)出門是，門禁系統(tǒng)首先識別車輛身份，通過RFID標(biāo)簽識別和視頻影像識別確認(rèn)車輛身份。若不是該社區(qū)車輛禁止自行進(jìn)出，必須由工作人員授權(quán)，發(fā)放臨時RFID標(biāo)簽和采集車輛影像信息后方可進(jìn)入，收回臨時RFID標(biāo)簽方可使出。如若是該社區(qū)或小區(qū)車輛，啟動駕駛?cè)藛T身份識別，為了方便用戶進(jìn)出采用手機(jī)號碼及手機(jī)ID識別，不在單獨(dú)發(fā)放RFID標(biāo)簽，減輕用戶使用負(fù)擔(dān)。系統(tǒng)只有同時識別到車輛身份和駕駛員身份與車輛在物業(yè)管理中心注冊的信息一致時方可自動出門，否則要物業(yè)管理人員人為授權(quán)，增加系統(tǒng)對車輛管理的安全性和方便性。

該系統(tǒng)以傳感安防為手段，進(jìn)行車輛防盜方面探索平臺的建立方法，研制相應(yīng)的管理平臺，服務(wù)于科技社區(qū)、智慧社區(qū)、和諧社區(qū)的建設(shè)。

1 該系統(tǒng)適用對象

該系統(tǒng)適用于任何需要進(jìn)行車輛進(jìn)出管理的單位、部門、社區(qū)、小區(qū)或大廈。進(jìn)行進(jìn)出機(jī)動車輛限制、授權(quán)和管理，同時實(shí)現(xiàn)非機(jī)動車輛的進(jìn)出管理。對于單位和部門或大廈等辦公或公共場所，可以實(shí)現(xiàn)車輛身份和人員身份管理，提高場所的安保等級，降低安全隱患，同時可以實(shí)現(xiàn)職員訪客或消費(fèi)者的車輛財產(chǎn)安全管理，避免其承受車輛失竊損失。

系統(tǒng)的最終客戶是智慧城市的智慧社區(qū)的居民或單位，實(shí)現(xiàn)在社區(qū)全部實(shí)現(xiàn)安防智能化，是智慧社區(qū)居民享受智慧城市的高科技成果。

目前國內(nèi)很多社區(qū)或小區(qū)實(shí)現(xiàn)了“智慧社區(qū)”管理，但功能還不完善，離“智慧”還有一定差距。多數(shù)只是實(shí)現(xiàn)智慧物業(yè)管理，針對智慧化社區(qū)的特點(diǎn)，集成物業(yè)管理的相關(guān)系統(tǒng)，例如：停車場管理、閉路監(jiān)控管理、門禁系統(tǒng)、智能消費(fèi)、電梯管理、保安巡邏、遠(yuǎn)程抄表，自動噴淋等相關(guān)社區(qū)物業(yè)的智能化管理，實(shí)現(xiàn)社區(qū)各獨(dú)立應(yīng)用子系統(tǒng)的融合，進(jìn)行集中運(yùn)營管理。但未涉及到車輛智能防盜，特別是非機(jī)動車輛的智能防盜技術(shù)，該系統(tǒng)研究的項(xiàng)目內(nèi)容具有良好的應(yīng)用前景。在國內(nèi)外均未見使用RFID識別技術(shù)+手機(jī)ID識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛身份識別和駕駛車輛人員識別的報道或應(yīng)用，該系統(tǒng)是一個全新的研究課題，具有腎炎的研究價值和應(yīng)用價值，其相應(yīng)成果具有技術(shù)先進(jìn)性，應(yīng)用適用性和推廣前景關(guān)闊性，其具有很強(qiáng)的抗競爭性。

2 該系統(tǒng)重點(diǎn)解決的問題

“智慧社區(qū)”傳感安防公共服務(wù)平臺系統(tǒng)中，建立車輛身份識別系統(tǒng)管理子系統(tǒng)，采用RFID與圖像識別技術(shù)的社區(qū)車輛身份識別（非機(jī)動車只使用RFID識別技術(shù)），采用基于智能手機(jī)的無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)手機(jī)號碼及ID識別，用以鑒別駕駛車輛人員身份。從而實(shí)現(xiàn)對車輛進(jìn)行車身及車主雙重識別，對車輛和駕車人員的識別真正做到了一一對應(yīng)以及車輛與駕車人員的對應(yīng)，社區(qū)安保車輛識別更加完善。

系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，系統(tǒng)將圖像識別技術(shù)與合RFID技術(shù)相結(jié)合，能可靠識別車輛；使用智能手機(jī)開發(fā)識別支持軟件，結(jié)合車輛安保支持服務(wù)系統(tǒng)的手機(jī)識別軟件可以實(shí)現(xiàn)車輛駕駛者身份識別。

安保系統(tǒng)根據(jù)識別結(jié)果控制如圖2所示雙向道閘進(jìn)行通行控制。車輛進(jìn)入時，如果車輛身份識別通過，系統(tǒng)可以自動控制道閘打開允許車輛進(jìn)入；不通過需要人工登記發(fā)放臨時標(biāo)簽和登記車牌及人員信息，之后方可人工打開入口道閘允許車輛進(jìn)入。車輛使出小區(qū)時，車輛身份識別未通過，需人工核實(shí)車輛信息和系統(tǒng)運(yùn)行情況，人工處理，若車輛身份識別通過還需同時識別到與車輛對應(yīng)的合法駕駛者的手機(jī)信息，即識別到合法的駕駛者信息時，系統(tǒng)可以自動控制道閘打開允許車輛使出，否則需要人工核實(shí)車輛駕駛者，手動開關(guān)道閘進(jìn)行車輛使出來控制。同時系統(tǒng)對車輛進(jìn)出的信息識別結(jié)果和管理人員管理控制信息進(jìn)行存儲，方便用戶和相關(guān)部門時候調(diào)閱查詢。

具體需要解決的關(guān)鍵技術(shù)如下。

（1）防沖突讀卡。

RFID識別技術(shù)中要防止沖突發(fā)生，采用防沖突算法，算法實(shí)現(xiàn)是根據(jù)ISO/IEC 18000-6C防沖突算法，針對讀寫器特定的應(yīng)用要求，完成防沖突讀卡號。首先讀寫器發(fā)送選擇指令，場區(qū)內(nèi)符合條件的標(biāo)簽返回就緒狀態(tài)接著發(fā)送查詢指令開啟新盤存周期，符合條件的標(biāo)簽進(jìn)入仲裁狀態(tài)經(jīng)過多次查詢系列指令后，計數(shù)器槽變?yōu)?的標(biāo)簽進(jìn)入應(yīng)答狀態(tài)并返回16bit密鑰，讀寫器解碼正確后，用其特有16bit密鑰對其進(jìn)行讀寫操作，其他標(biāo)簽返回就緒狀態(tài)，不再進(jìn)行防沖突過程，繼續(xù)讀卡；讀卡完成后，已讀取標(biāo)簽退出盤存周期，對剩下的標(biāo)簽進(jìn)行防沖突讀卡；如果連續(xù)5次沒有回波相應(yīng)，則認(rèn)為場區(qū)無卡，結(jié)束防沖突讀卡。

（2）數(shù)字加密技術(shù)。

加密技術(shù)是電子信息交換的安全使用。加密技術(shù)分為兩類，即對稱加密和非對稱加密。對稱加密又稱私鑰加密，即信息的發(fā)送方和接收方用同一個密鑰去加密和解密數(shù)據(jù)。它的最大優(yōu)勢是加/解密速度快，適合于對大數(shù)據(jù)量進(jìn)行加密，但密鑰管理困難。如果進(jìn)行通信的雙方能夠確保專用密鑰在密鑰交換階段未曾泄露，那么機(jī)密性和報文完整性就可以通過這種加密方法加密機(jī)密信息、隨報文一起發(fā)送報文摘要或報文散列值來實(shí)現(xiàn)。非對稱加密又稱公鑰加密，使用一對密鑰來分別完成加密和解密操作，其中一個公開發(fā)布（即公鑰），另一個由用戶自己秘密保存（即私鑰）。信息交換的過程是：甲方生成一對密鑰并將其中的一把作為公鑰向其他交易方公開，得到該公鑰的乙方使用該密鑰對信息進(jìn)行加密后再發(fā)送給甲方，甲方再用自己保存的私鑰對加密信息進(jìn)行解密。

（3）智能手機(jī)電話號碼及手機(jī)ID識別。

設(shè)計手機(jī)WIFI或藍(lán)牙數(shù)據(jù)通信軟件，手機(jī)通信軟件后臺運(yùn)行，自動識別社區(qū)或小區(qū)WIFI連接，并與社區(qū)或小區(qū)車輛管理數(shù)據(jù)中心建立數(shù)據(jù)通信連接。當(dāng)車輛管理中心通過RFID讀卡器讀取車載RFID標(biāo)簽ID值后，通過WIFI讀取已連接手機(jī)的ID信息，如手機(jī)串號、SIM卡串號、WIFI的MAC地址或Ethernet MAC地址的等，將RFID標(biāo)簽和視覺識別到的車牌等圖像信息進(jìn)行比對識別車輛身份，查詢相應(yīng)車輛注冊的手機(jī)ID信息，確認(rèn)手機(jī)ID信息是否相符。只有當(dāng)車輛信息識別到并確認(rèn)為該社區(qū)或小區(qū)授權(quán)車輛，方可自動開啟道閘放行進(jìn)入，否則必須人為授權(quán)登記之后才能人為開啟道閘放行進(jìn)入。只有當(dāng)車輛信息識別正確并且手機(jī)識別為該車輛注冊的合法駕駛?cè)藛T方可自動開啟道閘放行駛出小區(qū)，否則必須人為授權(quán)和開啟道閘放行。

（4）小區(qū)“車輛身份識別管理系統(tǒng)”。

在社區(qū)車輛管理中心設(shè)計完善的“車輛身份識別管理系統(tǒng)”，系統(tǒng)能夠?qū)囕v信息進(jìn)行注冊，包括車牌、車型和車載RFID信息等，行能夠?qū)囕v的相應(yīng)合法駕駛?cè)藛T進(jìn)行注冊，只要包括人員的身份信息和手機(jī)ID信息，用以車輛身份識別管理。系統(tǒng)可以連接高頻遠(yuǎn)距離RFID讀卡器讀取車載RFID信息；連接攝像頭采集車輛影像和車牌號碼，進(jìn)行車輛身份識別；連接WIFI讀取識別區(qū)域內(nèi)的手機(jī)ID信息，以確定車輛的駕駛者是否與車輛注冊的合法駕駛者相符；可以同步記錄系統(tǒng)運(yùn)行的過程數(shù)據(jù)，包括物業(yè)管理人員的操作過程和系統(tǒng)的自動識別與操作過程；系統(tǒng)同時支持信息查詢，用以事后信息統(tǒng)一與事故鑒定。

3 該項(xiàng)采用的技術(shù)路線

第一步：設(shè)計硬件系統(tǒng)如圖3，系統(tǒng)由RFID數(shù)據(jù)讀寫單元+視頻采集單元+手機(jī)數(shù)據(jù)通信單元+道閘控制單元+車輛身份識別處理計算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。車輛身份識別處理計算機(jī)系統(tǒng)使用服務(wù)計算機(jī)通過無線通信網(wǎng)絡(luò)（如Zigbee、藍(lán)牙、WIFI等）或有線通信網(wǎng)絡(luò)與RFID數(shù)據(jù)讀寫單元和道閘控制單元以及視覺采集單元和用戶手機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理分析、存儲以及控制報警信號輸出。

第二步：設(shè)計系統(tǒng)支持軟件，系統(tǒng)支持軟件分三個層次，分感知層，信息傳遞層即網(wǎng)絡(luò)通信層和應(yīng)用層。

第1層即感知部分設(shè)計，就是把各種物體的信息能夠感知出來。設(shè)計讀卡器程序，讀取車載RFID卡信息，設(shè)計視頻采集程序?qū)崿F(xiàn)含有車輛外觀及車牌信息的影像獲取；設(shè)計智能手機(jī)ID讀取軟件，該手機(jī)軟件在與車輛識別中心建立連接后根據(jù)識別請求發(fā)送手機(jī)相應(yīng)ID信息。

第2層是信息傳遞部分設(shè)計，承擔(dān)信息的傳輸，在RFID讀卡器、視頻采集器和智能手機(jī)ID讀取軟件中設(shè)計與車輛識別中心的數(shù)據(jù)通信程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳；設(shè)計道閘控制器的控制信號傳輸程序，實(shí)現(xiàn)道閘開啟與關(guān)閉控制。

第3層是應(yīng)用層設(shè)計，上層應(yīng)用通過網(wǎng)絡(luò)獲取感知部分采集到的物體信息，完成信息的分析處理和決策。實(shí)現(xiàn)通過視頻圖像進(jìn)行車牌識別和車型識別，將RFID信息、車牌信息、車型信息、手機(jī)ID信息和管理信息進(jìn)行信息綜合與比對、決策，產(chǎn)生車輛身份識別結(jié)果控制輸出和報警控制。同時建立完善的信息管理系統(tǒng)。如圖4所示。

在應(yīng)用系統(tǒng)中，同時引入中間件系統(tǒng)來處理物體信息的通信，以電子編碼為信息源在本地的對象名解析ONS服務(wù)器上獲取信息的服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)地址，查詢到信息進(jìn)行相應(yīng)的計算處理后經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綉?yīng)用終端。

根據(jù)上面的電路結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計水的三層架構(gòu)，應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計包括前端數(shù)據(jù)的采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、后端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，每個系統(tǒng)的功能都是明確的，系統(tǒng)間相互銜接和支撐，更有利于系統(tǒng)應(yīng)用的部署和實(shí)施。

4 結(jié)語

“RFID+手機(jī)”車輛身份識別系統(tǒng)，以傳感安防為手段，進(jìn)行車輛防盜方面探索平臺的建立，研制相應(yīng)的管理平臺，服務(wù)于科技社區(qū)、智慧社區(qū)、和諧社區(qū)的建設(shè)。面向城市的各個社區(qū)或小區(qū)，使社區(qū)居民享受現(xiàn)代科技成果，體驗(yàn)生活品質(zhì)的提高，彰顯社區(qū)服務(wù)系統(tǒng)對居民生活、健康、安全的全方位呵護(hù)。該系統(tǒng)的研究方向在國內(nèi)尚屬于新課題，系統(tǒng)軟件的開發(fā)立足高起點(diǎn)，具有較高的技術(shù)含量，該系統(tǒng)可促進(jìn)信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為智慧城市及智慧社區(qū)提供技術(shù)支持，為社會平安出力。

系統(tǒng)在當(dāng)前社會管理的新形式下，創(chuàng)新生活方式，創(chuàng)新社會管理，具有較好的產(chǎn)業(yè)化前景和社會價值。

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