射頻識(shí)別技術(shù)在收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用

射頻識(shí)別" target="_blank">射頻識(shí)別，RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)，又稱無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。射頻的話，一般是微波，1-100GHz，適用于短距離識(shí)別通信。

RFID讀寫器也分移動(dòng)式的和固定式的，目前RFID技術(shù)應(yīng)用很廣，如：圖書館，門禁系統(tǒng)，食品安全溯源等。

一、目前高速公路收費(fèi)現(xiàn)狀

1、通行速度問題

隨著中國(guó)人均汽車保有量的不斷提高，在重點(diǎn)交通路段，特別是進(jìn)出市區(qū)的高速公路收費(fèi)段。收費(fèi)速度的快慢極大的影響著進(jìn)出市區(qū)車輛的通行速度。很多時(shí)候會(huì)發(fā)生，收費(fèi)站一邊是冗長(zhǎng)的車輛等待交費(fèi)通過，另一邊是空蕩的路面少有車輛通行的尷尬局面。提高收費(fèi)站的工作效率成為人們?nèi)諠u關(guān)心的問題。

2、通行道路的識(shí)別和交通費(fèi)的拆分

中國(guó)高速公路逐漸成網(wǎng)，公路四通八達(dá)。不僅在給車輛提供更多通行選擇，也分散了交通壓力。但是隨之產(chǎn)生的是采用何種標(biāo)準(zhǔn)對(duì)行駛于不同路段的車輛收費(fèi)的問題。因?yàn)楦咚俟返耐顿Y是多方共同建設(shè)的結(jié)果，絕大多數(shù)道路的收費(fèi)是歸屬于不同的利益主體?，F(xiàn)行的收費(fèi)制度對(duì)于這點(diǎn)的界定非常模糊，一面造成投資主體利益的流逝，另一面也造成車主的通行費(fèi)用的增加，更加重了物流成本，影響地區(qū)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。因此，準(zhǔn)確界定車輛行駛旅程及行駛路段，公正公平收費(fèi)是車主、物流企業(yè)的共同呼聲。

二、射頻技術(shù)原理及特點(diǎn)

射頻技術(shù)是一種自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，簡(jiǎn)單的射頻技術(shù)是由射頻卡與讀寫器組成的無(wú)線識(shí)別系統(tǒng)。射頻卡與讀寫器并不接觸，通過無(wú)線電或者微波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)相互識(shí)別的。最明顯的特點(diǎn)是可以從幾厘米至十幾米的距離進(jìn)行信息交換，能夠在高速運(yùn)行過程中、惡劣環(huán)境下互相通信。由于應(yīng)用環(huán)境不同，射頻裝置的構(gòu)成不盡相同，但射頻裝置基本配置有以下幾部分：

1、應(yīng)答器

即射頻卡，內(nèi)有電子標(biāo)簽，主要包含物體的屬性等信息。應(yīng)答器是射頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體。應(yīng)答器一般由耦合元件和微電子芯片組成。應(yīng)答器本身并不具備供電電源，但在閱讀器的響應(yīng)范圍內(nèi)，應(yīng)答器才能利用電磁波作為能量。應(yīng)答器工作時(shí)所利用的能量通過耦合單元傳輸至應(yīng)答器。

2、閱讀器

也叫掃描器，通過掃描應(yīng)答器，得到電子標(biāo)簽中包含的數(shù)據(jù)信息?？紤]到具體應(yīng)用環(huán)境不同，采用的結(jié)構(gòu)和技術(shù)不一，有讀裝置和寫裝置之分。典型閱讀器有發(fā)送器和接受部、控制單元和與耦合元件。許多閱讀器數(shù)據(jù)接口便于截獲的數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)或其他控制裝置。

3、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件

管理收集的數(shù)據(jù)，此部分沒有特定的要求，只要保證能夠識(shí)別、存儲(chǔ)并輸出數(shù)據(jù)即可，市面上的商業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)或特定的庫(kù)存數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

4、射頻系統(tǒng)的流程

當(dāng)射頻卡進(jìn)入閱讀器工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生電流時(shí)，射頻卡獲得能量發(fā)射特定頻率的射頻信號(hào);射頻卡將已存儲(chǔ)的屬性等信號(hào)經(jīng)內(nèi)置天線發(fā)送出去;從射頻卡從出的載波信號(hào)，經(jīng)調(diào)節(jié)器傳送至閱讀器，而閱讀器對(duì)接收來(lái)的載波信號(hào)解密，并送至后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行處理;主系統(tǒng)依照邏輯運(yùn)算確定射頻卡的合法性，并依照不同的設(shè)定做相應(yīng)的控制和處理，并發(fā)送指令，控制執(zhí)行單元采取相應(yīng)動(dòng)作。

三、基于射頻技術(shù)的不停車收費(fèi)系統(tǒng)

1、不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)單元

不停車電子收費(fèi)系統(tǒng)單元包括：數(shù)據(jù)采集單元、車道交通的管理、車道控制機(jī)及結(jié)算網(wǎng)絡(luò)接口單元、業(yè)主管理單元、查詢系統(tǒng)單元。

簡(jiǎn)單的講，車輛駛進(jìn)自動(dòng)收費(fèi)車道的感線圈，生產(chǎn)感應(yīng)而形成脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)啟動(dòng)射頻系統(tǒng)將進(jìn)站的車輛的數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送至收費(fèi)分中心;收費(fèi)分中心將數(shù)據(jù)信息判斷收集來(lái)的信息是否合法，并將計(jì)算結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳送至收費(fèi)管理中心;收費(fèi)管理中心按照傳送過來(lái)的數(shù)據(jù)，參考該數(shù)據(jù)的歷史信息最初判斷，并將處理結(jié)果逆?zhèn)鬏斨潦召M(fèi)站;收費(fèi)站依據(jù)判斷結(jié)果作出相應(yīng)動(dòng)作。

2、不停車收費(fèi)系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)

(1)行進(jìn)中車輛的識(shí)別：射頻技術(shù)的車輛識(shí)別系統(tǒng)的能夠識(shí)別的距離遠(yuǎn)、識(shí)別的速度快。車輛能夠在短時(shí)間內(nèi)被識(shí)別出來(lái)。又因?yàn)槭菬o(wú)源設(shè)計(jì)，避免因電源問題造成的不能識(shí)別。車輛識(shí)別系統(tǒng)由車載射頻卡和閱讀設(shè)備組成。射頻技術(shù)是非接觸通信方式，讀寫器和射頻卡通過無(wú)線通信收集數(shù)據(jù)，識(shí)別載體的屬性特征。無(wú)源射頻卡無(wú)需電池輔助為其提供能量，只需經(jīng)電感耦合的方式將微波能量轉(zhuǎn)化為工作所需能量。

(2)數(shù)據(jù)信息的傳輸：保證傳輸數(shù)據(jù)安全是系統(tǒng)長(zhǎng)期工作的關(guān)鍵。由于射頻技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸只需要幾分之一秒的時(shí)間，能夠被利用的時(shí)間段。并且由于是微波輻射，頻率低，被竊取的幾率低。這就保證了在數(shù)據(jù)采集階段的安全性。在數(shù)據(jù)傳送至處理中心的過程中，采用的是專線傳輸方式，也能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。為保障?shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，不停車收費(fèi)系統(tǒng)為保證傳輸數(shù)據(jù)的安全、可靠，設(shè)計(jì)以光纖網(wǎng)為基礎(chǔ)，無(wú)線網(wǎng)為補(bǔ)充的傳輸方式。(3)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理：系統(tǒng)庫(kù)管理是系統(tǒng)功能的中心，主要分兩部分：不停車收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理單元與銀行數(shù)據(jù)的管理單元。不停車收費(fèi)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理承擔(dān)車輛相關(guān)數(shù)據(jù)收集、費(fèi)用的運(yùn)算、系統(tǒng)安全的管理、車輛通行費(fèi)用的拆分、相關(guān)報(bào)表管理等工作;銀行數(shù)據(jù)的管理承擔(dān)同車載射頻卡聯(lián)名卡辦理、扣繳通行費(fèi)等服務(wù)。不停車收費(fèi)系統(tǒng)采用預(yù)付費(fèi)方式，用戶在射頻卡聯(lián)名儲(chǔ)蓄卡中存儲(chǔ)費(fèi)用，在高速公路行駛的過程中從賬戶扣繳通行費(fèi)。若銀行卡存儲(chǔ)的金額小于規(guī)定金額，會(huì)提醒所有者充值。當(dāng)然也可以使用信用卡付費(fèi)，通過與車載射頻卡綁定的信用卡，所有人在高速公路行駛中產(chǎn)生費(fèi)用時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)記載所產(chǎn)生的費(fèi)用，定期同銀行對(duì)賬，實(shí)現(xiàn)了高速公路的先消費(fèi)后還款。

3、不停車收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

(1)減少電磁的空間輻射：由于射頻技術(shù)采用微波輻射的方式運(yùn)行，因此，電磁波間的干擾是不得不考慮的問題之一。由于射頻系統(tǒng)是依據(jù)收費(fèi)站的發(fā)出的射頻信號(hào)作為能量供給，其工作需要的能量信號(hào)要遠(yuǎn)低于一般設(shè)備發(fā)出的輻射能量。極大的減少了電磁波對(duì)與空間的輻射，能夠有效的減少對(duì)附近設(shè)備的電磁波干擾。

(2)信息可靠性高：因?yàn)樯漕l卡采用的是微波輻射，信號(hào)頻率低，且通訊時(shí)間近幾分之一秒的時(shí)間，保證了在數(shù)據(jù)通信過程中不被其他設(shè)備竊取。同時(shí)，因通訊時(shí)間短，可以在車輛通過的幾秒鐘內(nèi)，多次進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和寫入，數(shù)據(jù)中心能夠?qū)ι漕l卡進(jìn)行多次的校驗(yàn)，保障射頻信號(hào)的準(zhǔn)確。

(3)設(shè)備使用壽命長(zhǎng)：由于射頻卡主要采用電磁波感應(yīng)供源，無(wú)需存儲(chǔ)電池。能夠保證在兩到五年內(nèi)的使用時(shí)長(zhǎng)。而收費(fèi)站內(nèi)的閱讀器采用無(wú)接觸的運(yùn)行方式，也避免了外力損壞的可能。因此，該系統(tǒng)一經(jīng)采用，能夠保證近十年的運(yùn)營(yíng)時(shí)間。同時(shí)考慮到我國(guó)一般公路收費(fèi)時(shí)間通常為建成通車后的十至二十年的時(shí)間，因此，若運(yùn)行得當(dāng)，能夠保證設(shè)備在整個(gè)收費(fèi)期內(nèi)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，減少了運(yùn)營(yíng)成本。

(4)降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本低：如前文所述，簡(jiǎn)單的收費(fèi)系統(tǒng)只需簡(jiǎn)單的射頻卡、閱讀器、感應(yīng)圈、數(shù)據(jù)庫(kù)等簡(jiǎn)單的系統(tǒng)單元既能組合成一個(gè)簡(jiǎn)單的不停車收費(fèi)系統(tǒng)。不論是硬件還是軟件的采購(gòu)成本大大的降低。特別是該系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)無(wú)特別的要求，這就保證了新系統(tǒng)對(duì)原有信息管理系統(tǒng)的有效兼容。對(duì)于采購(gòu)企業(yè)來(lái)說(shuō)，極大的降低了設(shè)備升級(jí)換代的成本。

4、不停車收費(fèi)系統(tǒng)的問題

因?yàn)槲覈?guó)幅員遼闊，高速公路路網(wǎng)絡(luò)規(guī)模龐大，如要采取不停車收費(fèi)系統(tǒng)，所需要建設(shè)的規(guī)模也十分龐大，將造成前期投資金額高，且系統(tǒng)建設(shè)的周期很長(zhǎng)，投資風(fēng)險(xiǎn)加大;很多收費(fèi)站的交通量很小，且車道少，如果在每個(gè)車道上建設(shè)不停車收費(fèi)系統(tǒng)，不能保證利用率，也在資金投入上有很大的困難。如果不能保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋，不停車收費(fèi)系統(tǒng)將的可靠性和實(shí)效性將不能保證。

四、結(jié)論

不管從交通運(yùn)輸還是物流成本的角度，基于射頻技術(shù)為基礎(chǔ)的高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)對(duì)于我國(guó)高速公路管理效率及交通服務(wù)的水平的提高都有很大的提升。根據(jù)國(guó)家關(guān)于信息技術(shù)推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的總體思路，電子收費(fèi)等技術(shù)必將在我國(guó)逐步得到運(yùn)用，為高速公路的收費(fèi)問題的解決提供積極的探索。