基于RFID 電子車牌的特種車輛監(jiān)管系統(tǒng)研究

王 昆

(蘇交科集團(tuán)股份有限公司 智能交通設(shè)計(jì)研究所，南京 210017)

0 引言

在城市交通管理中， 特種車輛進(jìn)出城的管理對于城市交通管理具有極其重要的作用[1]。由于現(xiàn)狀特種車輛的日常運(yùn)營依靠音頻通話及人工手動簽單等模式， 監(jiān)控效率低， 準(zhǔn)確性差， 造成特種車輛通行過程中常常遇到阻礙。 因此， 開展基于電子車牌的特種車輛監(jiān)管系統(tǒng)的研究，對提高城市交通的運(yùn)營效率具有重要意義。

1 電子車牌車輛定位監(jiān)管技術(shù)

電子車牌由國家公安部制定并予以推廣， 是用于全國車輛真實(shí)身份識別的一套完整的系統(tǒng)。 由公安部交通管理局統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一推行，統(tǒng)一管理，與汽車車輛號牌并存，并且設(shè)計(jì)法律效力等同于車輛號牌[2]。

電子車牌的技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要基于物聯(lián)網(wǎng)超高頻無源射頻識別(UHF RFID)技術(shù)，將車牌號碼等信息存儲在射頻標(biāo)簽中，能夠自動、非接觸、不停車地完成車輛的識別和監(jiān)控，是物聯(lián)網(wǎng)射頻識別技術(shù)在智慧交通領(lǐng)域的延伸。電子車牌技術(shù)突破了原有交通信息采集技術(shù)的瓶頸， 實(shí)現(xiàn)車輛交通信息的分類采集、精確化采集、海量采集、動態(tài)采集，依托于公安部無錫科研所“基于RFID 技術(shù)的機(jī)動車管控服務(wù)平臺”應(yīng)用示范項(xiàng)目，提供對車輛的精準(zhǔn)化、智能化管理、 路網(wǎng)動態(tài)分配和異常事件智能報(bào)警等實(shí)戰(zhàn)功能，實(shí)現(xiàn)公安交管體系在更大范圍、更深層次的延伸、拓展，提高在城市交通管控能力。

近年來，部分科研機(jī)構(gòu)、高新技術(shù)公司利用電子車牌技術(shù)來解決車輛身份識別問題。 各大科技企業(yè)都躋身車輛身份識別系統(tǒng)的研究，并發(fā)布了相關(guān)的產(chǎn)品[3]。 在國家層面，2017 年12 月29 日， 國家標(biāo)準(zhǔn)管理委員會正式發(fā)布電子車牌(汽車電子標(biāo)識)系列國家標(biāo)準(zhǔn)，并確定該系列標(biāo)準(zhǔn)將于2018 年7 月1 日起開始實(shí)施[4-9]。

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了為油罐車、?；愤\(yùn)輸車、120 急救車等車輛開發(fā)的監(jiān)控管理調(diào)度平臺，自90 年代初，各國陸續(xù)針對涉及特種運(yùn)輸車輛監(jiān)管方面的研究，建立了特種車輛監(jiān)管平臺，監(jiān)控中心可以實(shí)時掌握特種車輛狀態(tài)，迅速下達(dá)調(diào)度命令。日本、加拿大等國家，也很重視特種車輛監(jiān)管問題，并出臺了相應(yīng)的規(guī)范。

目前， 車輛定位監(jiān)管一般使用GPS 或北斗定位技術(shù)[10]。 從應(yīng)用來看，大多使用GPS 定位、車輛行駛記錄儀兩種技術(shù)，未能實(shí)現(xiàn)城市重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)車輛預(yù)警、研判功能，不能有效提高交警、運(yùn)管等部門綜合處理各種信息的能力。 隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的發(fā)展，利用電子車牌、超高頻閱讀器等技術(shù)，為危化品等特種車輛監(jiān)管提供支撐，建立智能化的大數(shù)據(jù)監(jiān)管平臺，將有效減少城市重點(diǎn)區(qū)域內(nèi)，?；奋囕v的安全隱患。 本文基于電子車牌的檢測技術(shù)， 監(jiān)控特種車輛在城市主城區(qū)的進(jìn)出過程，為交管部門提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，優(yōu)化城市交通。

2 特種車輛管控系統(tǒng)總體架構(gòu)

管控系統(tǒng)總體按照信源層、 網(wǎng)絡(luò)傳輸層、 數(shù)據(jù)平臺層、服務(wù)支撐層和應(yīng)用層架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，車輛管控的流程如圖1 所示。

信源層為電子車牌標(biāo)簽， 信息采集系統(tǒng)采集車輛過車信息、視頻圖像信息、公安交管部門的交警業(yè)務(wù)信息及社會面的信息等。 網(wǎng)絡(luò)傳輸層主要是指前端信源層的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)層，他們之間交換信息的公安網(wǎng)、視頻圖像專網(wǎng)、社會專網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)鏈路層以及內(nèi)外網(wǎng)安全接入平臺等。 數(shù)據(jù)平臺層是采用大數(shù)據(jù)平臺和傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)集市， 還包括數(shù)據(jù)匯聚工具、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)挖掘等。服務(wù)支撐層是在支撐層的基礎(chǔ)上為應(yīng)用業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供服務(wù)、接口、任務(wù)調(diào)度及運(yùn)維等方面的支撐。 應(yīng)用層主要體現(xiàn)與平臺相配套的應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)， 主要包括設(shè)備管理系統(tǒng)、 車輛管理系統(tǒng)、通行證管理等應(yīng)用系統(tǒng)。 對車輛通行信息進(jìn)行處理，并進(jìn)行可視化展示及告知和警示。

圖1 車輛管控流程

電子車牌系統(tǒng)由電子車牌標(biāo)簽、天線、讀寫設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、發(fā)卡系統(tǒng)及后臺應(yīng)用系統(tǒng)組成。 電子車牌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

3 車輛管控系統(tǒng)建設(shè)方案

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

泰州市實(shí)施智慧交通建設(shè)，是響應(yīng)“智慧城市”發(fā)展戰(zhàn)略號召，保障城市交通暢通與安全，推動城市管理在交通方面創(chuàng)新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)交通出行高效、智能、綠色的重要舉措，有效提升城市道路交通綜合服務(wù)能力。結(jié)合泰州市海陵區(qū)內(nèi)路網(wǎng)和交通現(xiàn)狀，建立電子車牌圍欄系統(tǒng)。選擇泰州市海陵區(qū)主城區(qū)路網(wǎng)，作為電子車牌建設(shè)范圍，項(xiàng)目現(xiàn)場見圖3。

圖3 泰州城區(qū)現(xiàn)場調(diào)研圖片

圍繞海陵主城區(qū)邊界交叉口設(shè)置電子車牌系統(tǒng)，結(jié)合電子警察桿件安裝于特定路口的特定方向， 實(shí)現(xiàn)邊界的無盲點(diǎn)監(jiān)控。部分無電子警察或智能卡口的點(diǎn)位，新立桿件安裝電子車牌系統(tǒng)的同時安裝公路智能車輛記錄監(jiān)測系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)對特種車輛的動態(tài)管控，構(gòu)建城區(qū)特種車輛管控區(qū)，實(shí)現(xiàn)被管控車輛誘導(dǎo)、限行和報(bào)警等功能。 泰州市海陵區(qū)主城區(qū)邊界如圖4 所示。

圖4 泰州市海陵區(qū)主城區(qū)范圍

根據(jù)電子車牌系統(tǒng)目前城市應(yīng)用狀況， 結(jié)合泰州市交通管控現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)特種車輛的管控需求。基于車輛通行信息對通行車輛，包括執(zhí)勤車輛、客運(yùn)車輛、?；愤\(yùn)輸車輛等進(jìn)行監(jiān)管和提醒。按區(qū)域、按道路等方式顯示各類特種車輛通行數(shù)量和通行頻次， 并通過熱力圖等方式在地圖上進(jìn)行展現(xiàn)。同時，根據(jù)時間維度分析各類特種車輛通行規(guī)律，掌握各時段內(nèi)特種車輛通行情況。

4 應(yīng)用實(shí)例

選擇泰州市禁區(qū)各入口為研究對象， 通過電子車牌采集的數(shù)據(jù)與人工采集的數(shù)據(jù)對比， 分析本文系統(tǒng)的可靠性。泰州市海陵區(qū)邊界交叉口基本數(shù)據(jù)如表1 所示，通過調(diào)查和分析各交叉口的現(xiàn)狀運(yùn)行狀況， 計(jì)算系統(tǒng)的車輛監(jiān)管能力和識別能力。

表1 調(diào)查交叉口基本數(shù)據(jù)

現(xiàn)以迎賓路與金馬路交叉口為例， 說明特種車輛管控系統(tǒng)的監(jiān)控流程。該交叉口為十字交叉口，現(xiàn)已安裝電子警察，主線雙向6 車道，支線雙向4 車道，通過在該路口添加電子車牌系統(tǒng)， 可以檢測到進(jìn)出主城區(qū)邊界的車輛。 在通行高峰期(16∶00-19∶00)對該交叉口進(jìn)行人工調(diào)查， 并通過電子車牌系統(tǒng)調(diào)出與人工調(diào)查時間相同的車輛行駛數(shù)據(jù)，然后對特種車輛的到達(dá)數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以人工檢測結(jié)果為基準(zhǔn)，結(jié)果如表2 所示。

表2 迎賓路與金馬路交叉口車輛出入城情況

在表2 中可以看出， 通過本文方法得到的車輛識別率都處于合理范圍，由此可知，文中提供的方法能夠準(zhǔn)確確定車輛的進(jìn)出城需求，為城市交通管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

電子車牌具有安裝方便、數(shù)據(jù)采集靈敏度高、精度高等優(yōu)點(diǎn)， 通過本文方法得到的車輛識別率誤差率約3.59%，將有效的解決危險品、120 車輛、消防車輛等的身份識別、監(jiān)控、告警等主要問題，有助于減少安全隱患，促進(jìn)廣大人民群眾出行安全，預(yù)防和減少道路交通事故，提高城市綜合管理水平。

本文主要針對泰州海陵區(qū)主城區(qū)邊界范圍的電子車牌，后續(xù)方案中將加入海陵區(qū)內(nèi)部主要交叉口，并通過分析城市其他交通影響因素， 進(jìn)一步探討電子車牌系統(tǒng)在城市交通管理中的應(yīng)用方向。