基于雙RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的非機(jī)動車防盜系統(tǒng)研究與應(yīng)用

鄒浩　胡志勇　余道敏　張松

摘? ?要：針對當(dāng)前非機(jī)動車數(shù)量快速增加，盜竊問題日益突出，傳統(tǒng)防盜措施力度不足的問題，設(shè)計(jì)了基于射頻識別物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的非機(jī)動車防盜系統(tǒng)，從實(shí)質(zhì)上規(guī)避非機(jī)動車的防盜問題。系統(tǒng)中的智能檢測算法具有較高準(zhǔn)確度和性能，且基于RFID技術(shù)有較低誤識率和拒識率。在實(shí)際應(yīng)用中，平臺還擁有自動和遠(yuǎn)距離識別能力，在監(jiān)測到被盜非機(jī)動車時觸會發(fā)聯(lián)動報(bào)警，從而保障民眾的財(cái)產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：雙RFID;物聯(lián)網(wǎng);非機(jī)動車防盜平臺;聯(lián)動報(bào)警;

中圖分類號：TP311.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： With the rapid increase of the number of non-motor vehicles，the problem of theft is becoming more and more prominent，and the traditional anti-theft measures are insufficient. The paper designs a non-motor vehicle anti-theft system based on RFID technology，which essentially avoids non-motorized vehicles. Anti-theft problem. The intelligent detection algorithm in the system has higher accuracy and performance，and has lower misrecognition rate and rejection rate based on RFID technology. In practical applications，the platform also has automatic and long-distance recognition capabilities，and when it detects stolen non-motor vehicles，it will trigger a linkage alarm to protect the property security of the people.

Key words：dual RFID;Internet of Things;non-motor vehicle anti-theft platform;linkage alarm;

伴隨時代信息科技的飛速進(jìn)步，智能化的安防技術(shù)已經(jīng)與計(jì)算機(jī)全面結(jié)合。以計(jì)算網(wǎng)路為基礎(chǔ)，結(jié)合無線通信等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對特定對象的監(jiān)測和處理就是物聯(lián)網(wǎng)的作用。其中射頻識別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）是隸屬于通信技術(shù)，它在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮著極其重要的作用，它的優(yōu)勢包括較強(qiáng)的防水性、防磁性、耐高溫、遠(yuǎn)程識別、不易損壞及數(shù)據(jù)加密等[1]，這些都顯示出非接觸自動識別技術(shù)的先進(jìn)性，人們所熟知的電子標(biāo)簽或電子條碼等均為RFID卡。目前市場上針對非機(jī)動車被盜問題，大體上有兩種解決方案：一是單一的振動感應(yīng)報(bào)警系統(tǒng)，其以單片機(jī)作為控制單元，彈簧開關(guān)（振動傳感器）作為信號觸發(fā)，蜂鳴器作為報(bào)警裝置。通過觸發(fā)系統(tǒng)中振動傳感器工作，檢測車體是否有人觸碰，進(jìn)而控制系統(tǒng)報(bào)警，通過報(bào)警器模塊震懾偷盜者 [2，3];二是在非機(jī)動車上安裝可以發(fā)射GPRS或GSM信號的裝置，實(shí)時監(jiān)測車輛的位置信息，如果車輛發(fā)生了位移，就產(chǎn)生告警信息并報(bào)告最新位置信息。這兩種防盜措施都存在一些不足，對于第一種方案，僅僅只能起到震懾盜竊人員的作用，而且要求車主本身不能離開太遠(yuǎn)，車輛被盜后也無法鎖定具體位置。對于第二種方案，安裝GPRS或GSM信號裝置的費(fèi)用和后期維護(hù)成本都較高，并且當(dāng)車輛處于地下室等對信號有屏蔽的場所時，將無法產(chǎn)生及時有效的告警信息。

在過去的幾年中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從無到有，從少數(shù)行業(yè)運(yùn)用到逐漸被推廣到各個領(lǐng)域，因此借助物聯(lián)網(wǎng)被推廣應(yīng)用的大趨勢，從目前非機(jī)動車防盜措施存在的缺點(diǎn)入手，并能充分發(fā)揮RFID物聯(lián)網(wǎng)的作用，提出了一種基于雙RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的非機(jī)動車防盜系統(tǒng)。

1? ?雙RFID防盜系統(tǒng)的特點(diǎn)及優(yōu)勢

系統(tǒng)采用雙RFID卡配置，為非機(jī)動車配置固定RFID車卡，同時也為用戶配置對應(yīng)的RFID人卡，通過預(yù)設(shè)雙卡關(guān)聯(lián)的相關(guān)邏輯，實(shí)現(xiàn)對不同使用場景下的使用情形進(jìn)行防盜報(bào)警、軌跡追尋等。其中人卡還可以與車卡隔離開來使用，即采用單RFID卡配置，使得應(yīng)用場景進(jìn)一步擴(kuò)大，例如可以開啟電子圍欄設(shè)置，車輛駛出半徑范圍立即產(chǎn)生告警信息，或者用來防止老人和小孩走丟。

依附于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要優(yōu)勢如下：

（1）構(gòu)建了非機(jī)動車的管理和報(bào)警平臺，基于自動化的識別機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了轄區(qū)內(nèi)大量非機(jī)動車的統(tǒng)一管理和規(guī)劃。

（2）系統(tǒng)的可靠性高，信號傳輸穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。采用了有源RFID卡，識別距離可達(dá)50米，滿足了絕大部分路口對識別范圍的要求。讀卡器擁有自備電源，采用GPRS傳輸信號，在不長時間停電的情況下，可滿足持續(xù)讀取數(shù)據(jù)的要求。

（3）系統(tǒng)具有主動防范能力，產(chǎn)生報(bào)警信息后，可以將報(bào)警信息直接推送給110警務(wù)中心，大大的提高了車輛被追回的概率。

（4）采用自動化的報(bào)警識別平臺，減少了人力和物力消耗，不需要安排專人值守，平臺管理便捷。

（5）部署便捷，只需要在小區(qū)大門口和轄區(qū)內(nèi)各個卡口安裝RFID的讀卡器設(shè)備即可。

（6）車主使用方便，只需前期綁定安裝RFID卡片，經(jīng)過路口時無需任何操作。

（7）平臺具有99%的識別率。

2? ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和基本架構(gòu)

該系統(tǒng)以非接觸式射頻卡（RFID卡）為電動車設(shè)定電子標(biāo)簽，同時車主身上配備關(guān)聯(lián)RFID卡，通過軟件系統(tǒng)將車卡和人卡進(jìn)行綁定。在小區(qū)出入口、社區(qū)主要路口的紅綠燈桿、路燈桿等現(xiàn)有"桿"資源上安裝讀卡設(shè)備。當(dāng)配備有RFID電子標(biāo)簽的非機(jī)動車或攜帶RFID卡片的車主通過路口時，讀卡器會自動識RFID信號并經(jīng)由通信網(wǎng)上報(bào)到管理平臺，實(shí)現(xiàn)對車輛行蹤的管控。

2.1? ?系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

在非機(jī)動車防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，采用的是B/S/D 的分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，該模式包含了數(shù)據(jù)采集模塊、檢測服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)庫模塊、告警推送模塊等。以局域網(wǎng)為網(wǎng)路傳輸基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)采集模塊搜集經(jīng)過路口的非機(jī)動車信息，將數(shù)據(jù)上傳給服務(wù)中心。檢測服務(wù)模塊按照預(yù)先設(shè)定的檢測規(guī)則對數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選過濾，出現(xiàn)報(bào)警信息時，將信息經(jīng)過報(bào)警推送模塊推送到相應(yīng)的報(bào)警終端上。數(shù)據(jù)庫模塊主要是存放上報(bào)的非機(jī)動車信息，以及數(shù)據(jù)處理產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)和保存處理完的結(jié)果信息。系統(tǒng)整體架如圖1所示：

2.2? ?系統(tǒng)的軟件架構(gòu)

非機(jī)動車防盜系統(tǒng)的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)分為基礎(chǔ)層、中心處理模塊、應(yīng)用支撐及數(shù)據(jù)中心、應(yīng)用系統(tǒng)、表示層五個層次?；A(chǔ)層的RFID檢測設(shè)備能自動識別經(jīng)過的非機(jī)動車，設(shè)備的中心處理模塊實(shí)時計(jì)算正確的狀態(tài)位置等信息，然后將上傳的數(shù)據(jù)在應(yīng)用支撐及數(shù)據(jù)中心中進(jìn)行處理。應(yīng)用支撐及數(shù)據(jù)中心包括流程引擎、規(guī)則引擎、計(jì)算引擎、任務(wù)引擎、電子地圖、車輛基本信息和位置等動態(tài)信息以及負(fù)責(zé)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫之間交互數(shù)據(jù)的API接口[4]，實(shí)現(xiàn)了對上傳數(shù)據(jù)的操作處理，最后調(diào)用消息引擎，將需要報(bào)警的信息經(jīng)過權(quán)限管理分模塊別推送給相應(yīng)用戶，使得用戶在各自的門戶端看到需要的信息。詳細(xì)內(nèi)容如圖2所示。

3? ?智能檢測算法設(shè)計(jì)分析

智能檢測算法主要是指讀卡器能自動識別RFID卡發(fā)出的信號，并能驅(qū)動完成相應(yīng)的工作。讀卡器的工作原理決定了開啟讀卡器設(shè)備后，會對通過路口的RFID卡信號進(jìn)行不間斷的實(shí)時掃描，已經(jīng)掃描得到的卡信息還會進(jìn)行再一次的掃描。在實(shí)際應(yīng)用中，一臺主機(jī)往往需要完多臺讀卡器設(shè)備的連接，一般系統(tǒng)都會為每臺讀卡器完成一個相對的資源池設(shè)置，設(shè)置資源池主要的作用就是完成各臺/組內(nèi)讀卡器讀到的 RFID 卡號的有效保存[5]。圖3是本系統(tǒng)的智能檢測流程圖。

由于本系統(tǒng)采用了雙RFID卡配置，且可以設(shè)置為單RFID卡工作模式，所以首先考慮到三個場景：

3.1? ?場景一：雙RFID卡模式下先識別車卡

在識別到車卡之后，在一定時間間隔內(nèi)，系統(tǒng)會檢測與車卡關(guān)聯(lián)的人卡是否被識別到，一般情況下時間間隔為30秒，讀卡器掃描一次為2秒內(nèi)。如果在時間間隔內(nèi)檢測到了相關(guān)聯(lián)的車卡和人卡，表明該非機(jī)動車是正常駛過路口，此時系統(tǒng)不會產(chǎn)生告警信息，但是通信記錄會被記錄到通行記錄表中，方便后續(xù)對車輛的路徑信息追溯和查詢。如果超過時間間隔內(nèi)沒有掃描到對應(yīng)的車卡和人卡，則系統(tǒng)會產(chǎn)生告警信息，并以微信或短信的形式通知車主，由車主決定是否產(chǎn)生報(bào)警，同時數(shù)據(jù)庫中會記錄相應(yīng)的報(bào)警信息。

3.2? ?場景二：雙RFID卡模式下先識別到了人卡

在識別到人卡之后，在一定的時間間隔內(nèi)，系統(tǒng)會檢測與人卡關(guān)聯(lián)的車卡信息是否被識別到，時間間隔一般也為30秒，讀卡器掃描一次時間間隔為2秒之內(nèi)。在有效時間間隔內(nèi)雙卡都被檢測到則判定車輛為正常通信狀態(tài)，系統(tǒng)不會做出及時響應(yīng)，通信記錄被正常記錄在數(shù)據(jù)庫中。如果超過了時間間隔系統(tǒng)只識別到了人卡沒有是被到車卡，系統(tǒng)也不會做出及時響應(yīng)。

由于開啟后的讀卡器會處于連續(xù)掃描狀態(tài)，所以從識別到RFID卡開始的的一定時間間隔內(nèi)，對于上述兩個場景模式，具體的操作邏輯如下：

（1）同一組內(nèi)識別到的新車卡與人卡進(jìn)行比對，成功則跳轉(zhuǎn)（2），否則跳轉(zhuǎn)（3）。

（2）開啟成功標(biāo)識。

（3）進(jìn)行下一次掃描，判斷是否識別到新車卡[6]。

（4）識別到新車卡則跳轉(zhuǎn)到（1）。

（5）沒有識別到新卡則跳轉(zhuǎn)到（3）。

（6）識別到已存在的車卡則跳轉(zhuǎn)到（3）。

（7）沒有識別到已存在的車卡，則將沒有識別到的車卡刪除，跳轉(zhuǎn)到（3）[7]。

3.3? ?場景三：采用單RFID卡模式

用戶可以在APP端開啟電子圍欄并設(shè)置圍欄半徑，非機(jī)動車一旦駛出圍欄半徑，并且被半徑外其他讀卡器識到就會產(chǎn)生告警信息，告警信息會被推送給車主、物業(yè)甚至警方，為及時響應(yīng)處置贏得時間。

4? ?結(jié)? ?論

依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，基于RFID的應(yīng)用場景也越發(fā)廣泛。本系統(tǒng)解決了當(dāng)前非機(jī)動車輛數(shù)量越來越多與防盜措施力度不足并且被盜后追回概率不高等現(xiàn)存問題間的矛盾。以RFID技術(shù)為切入點(diǎn)，在充分發(fā)揮RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的各個優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，完成了非機(jī)動車智能防盜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。隨著未來系統(tǒng)的有效部署和實(shí)施，一定可以為人民的財(cái)產(chǎn)保駕護(hù)航。

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