引言
截至2010年年底，全國已有20個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市） 實現了高速公路聯網監(jiān)控，高速公路經營企業(yè)和行業(yè)管理部門 可以借助高速公路監(jiān)控聯網監(jiān)控掌握各路段的交通流量分布情 況、交通事件發(fā)生情況、路段周邊氣象情況等。但是，這種聯 網監(jiān)控需要人工肉眼觀察攝像頭采集的信息，識別效率不高, 智能監(jiān)控程度不高；尤其是車輛多的時候，無法對每個車輛 逐一分析，監(jiān)控的工作量大。
而采用物聯網RFID技術，最多可以每秒掃描幾十個車輛, 識讀效率高；且可以對特定車輛進行行駛軌跡跟蹤；可以進 行自動流量數據統(tǒng)計；并能智能分析、自動生成監(jiān)管部門所需 要的各種報表，節(jié)省大量人力分析工作。
1組網分析
高速公路通領域內的電子車牌、高速公路采集點等項目中, 為了解決多站點覆蓋的問題，各個讀寫器節(jié)點都采用星型組網 方式進行數據上報，其組網方法如下：
（1）每個超高頻讀寫器通過網線連接到中間件（例如： 工控機），然后通過中間件連接到交通控制中心的方法，來解 決重要道路的覆蓋問題；
（2）每個超高頻讀寫器通過網線連接交換機，然后交換 機通過網線或光纖連接到控制中心；
（3）每個讀寫器通過無線方式（例如:GPRS）進行組網， 將數據上傳給交通控制中心。
采用第一種方法的缺點是：中間件一般采用工控機等設 備，設備比較昂貴。每個超高頻讀寫器附近都要附加一個中 間件，如果站點較多、距離較遠，則需要的中間件數量較多、 線纜很長，導致整體投入比較昂貴，且如果網線出現故障，則有可能丟失數據。所以，采用星型網絡的話，數據傳輸路徑沒 有冗余設計，傳輸存在不可靠問題；
采用第二種方法的缺點是：某個鏈路出現問題，那么這 個鏈路上的超高頻讀寫器數據就無法上傳。鏈型網雖然能夠 解決中間件太貴的問題，但是不能解決某個鏈路出現問題導 致該鏈路上超高頻讀寫器數據無法上傳的問題。而且在對數 據傳輸質量要求比較高的交通上，必須為超高頻讀寫器上傳 數據預留備用線路，而星型網和鏈型網不能解決這個問題；
采用第三種方法的缺點是：無線網絡需要租借運營商的 網絡，且運營商網絡存在無線信號覆蓋問題和信號質量問題, 有時候會導致數據上傳受限（例如：GPRS只能上傳幾Kb/s速 率）、傳輸距離受限、數據丟失等問題。
2新型組網方法
2.1新型組網
本文提到的方法能夠解決上述三種方法的缺陷。從而提 供一種更加安全可靠的交通監(jiān)控網絡。圖1所示是本文要介紹 的新型組網方法圖。
采用本文提到的組網方式的前提是所用到的UHF（頻 段840 MHz~960 MHz）讀寫器具備2個可選配的模塊：第 一是無線上網模塊采用USB接口通用無線上網模塊，例如： GPRS無線模塊、WCDMA/HSDPA無線模塊、TD無線模塊。由于采用通用的無線模塊，所以可以實現自由選擇配置。當然, USB接口的無線模塊的結構殼體外面要帶有室外防護的塑料 蓋子，既能防水、又能通過無線信號；第二則是光模塊：即 每個讀寫器上有2個光口，光模塊可以進行選配。需要使用 2個光模塊，就插入2個光模塊。然后光纖可以插入光模塊, 進行光纖通訊。同樣，該接口也有防水保護的結構設計、方 便室外應用。光纖傳輸距離遠，可以解決高速公路長距離傳 輸問題。
2.2新型組網步驟
有了無線通訊模塊和光模塊接口后，本文提到的組網步 驟如下：
步驟1 ：第2a?2n個讀寫器中每個超高頻讀寫器配置 數據透傳的三個接口（光口 1、光口 2、無線接口）；
步驟2 :第2a?2n個讀寫器分別通過各自的兩個光口依 次連接，形成具有兩個鏈路端部光接口的讀寫器鏈路。同時, 第三個接口（無線通訊接口）通過無線網絡傳輸信號至交通控 制中心。
步驟3 :通過把兩個鏈路端部光接口分別連接至交通控 制中心的第一個光接口和第二個光接口，使所述讀寫器鏈路連 接到所述交通控制中心，形成環(huán)形網。同時，無線信號接入到 第三個無線接口。
其中，交通控制中心經由所述第一光接口（光接口 1）、第 二光接口（光接口 2）、第三接口（無線接口），向讀寫器鏈路中 的每個超高頻讀寫器同時發(fā)送下行數據或信令；并經由所述 第一光接口（光接口 1）、第二光接口（光接口 2）、第三接口（無 線接口）分別接收所述讀寫器鏈路中的每個超高頻讀寫器發(fā) 送的上行數據，并選用質量最佳的所述上行數據。
另外，通過在超高頻讀寫器的兩個光接口中的第一光接 口與第二光接口之間設置數據透傳路徑實現數據和信令的透 傳。
2.3數據和信令的接收
每個超高頻讀寫器按以下步驟處理從所述兩個接口接收 下行數據和信令:
（1）對來自所述第一光接口的下行數據幀依次進行解幀 和下行數據處理，分別得到第一下行解幀數據；
（2）對來自所述第二光接口的下行數據幀依次進行解幀 和下行數據處理，分別得到第二下行解幀數據；
（3）對來自所述第三接口（無線接口）的下行數據幀依次 進行解幀和下行數據處理，分別得到第三下行解幀數據；
（4）選用所述第一下行數據、第二下行數據、第三下行 數據中質量最佳的下行數據；
（5）將第一下行解幀數據和本機上行數據進行成幀處理 后，經由所述第二光接口發(fā)出，實現第一方向的數據透傳；
（6）將第二下行解幀數據和本機上行數據進行成幀處理 后，經由所述第一光接口發(fā)出，實現第二方向的數據透傳；
（7） 同時，將本機上行數據通過第三接口（無線接口）進 行數據上傳。
每個超高頻讀寫器還接收和處理來自所述交通控制中心 的兩個光接口的數據中的時鐘標志信息，根據第一時鐘標志信 息和第二時鐘標志信息，判斷時鐘優(yōu)先級，并選用第一時鐘 和第二時鐘中優(yōu)先級最高的時鐘。當連接所述第一光接口或 連接所述第二光接口的線路發(fā)生故障時，所述超高頻讀寫器 將來自對應線路故障的接口的時鐘標志信息中的優(yōu)先級修改為 最低，并進行透傳。
2.4交通控制中心
交通控制中心主要具有以下功能模塊：
（1）并行發(fā)送模塊，用于經由所述第一光接口、第二光接口、 第三接口（無線接口），向讀寫器鏈路中的每個超高頻讀寫器 同時發(fā)送下行數據或信令；
（ 2）最優(yōu)接收模塊，用于經由所述第一光接口、第二光 接口、第三接口（無線接口）分別接收所述讀寫器鏈路中的每 個超高頻讀寫器發(fā)送的上行數據，并選用質量最佳的所述上 行數據。圖2所示是交通控制中心的數據收發(fā)示意圖，圖3 所示是系統(tǒng)中光口的時鐘提取示意圖。
另外，超高頻讀寫器的第一光接口與第二光接口之間還設 有實現數據或信令透傳的透傳路徑模塊。具體如圖4所示。
在圖4所示的透傳路徑模塊中：透傳數據和透傳信令為 雙向透傳，其單方向具體透傳方式為:透傳數據時，數據經過 與第一接口連接的第一成幀/解幀器解幀后，將數據傳送給透 傳路徑模塊中第一轉發(fā)數據交換模塊，第一轉發(fā)數據交換模塊將數據傳送給第二成幀/解幀器成幀后通過第二接口發(fā)送 出去；透傳信令時，信令經過與第一接口連接的第一成幀/解 幀器解幀后，傳送給透傳路徑模塊中第一信令解析緩存模塊, 第一信令解析緩存模塊將信令傳送給第一信令調度模塊，第 一信令調度模塊將信令傳送給第二成幀/解幀器成幀后通過 第二接口發(fā)送出去。
通常數據選擇模塊根據鏈路告警碼和誤碼率完成數據的 最優(yōu)接收。圖5所示是數據選擇模塊的示意框圖。
2.5閱讀器配置
圖6所示為系統(tǒng)中閱讀器的ID配置圖。
本文提出采用軟件配置的方式下發(fā)閱讀器的ID (Reader_ ID), Reader_ID的數據結構參照圖6,每個數據塊攜帶級聯 的所有閱讀器的ID號，同時帶一個索引號。主控處理器通 過地址提取模塊，根據索引號從相應的位置取自身的ID號。 Reader ID是從交通控制中心發(fā)出的，初始索引值為0，經過 每一級Reader，索引號會自動加1。
3與現有組網方案的比較
與現有的組網方案相比較，本文的有益成果在于以下幾 點：
(1)本文通過在超高頻讀寫器上設置能夠數據透傳的兩 個光接口，并將各個超高頻讀寫器依次級聯，最后與控制中 心的兩個光接口連接，組成環(huán)形網，使控制中心對外只需要兩 個光接口，節(jié)省了大量外接口 ；各個超高頻讀寫器與控制中心 有兩條鏈路，當某一鏈路出現故障時，可以切換到另一鏈路 傳輸數據，支持了超高頻讀寫器的冗余保護；整個環(huán)形鏈路 可以不使用中間件，節(jié)省了成本。同時，具備了第三個接口(無 線接口)，可以提供第三條數據傳輸通道，更加提高了數據傳 輸的可靠性；
控制中心通過三個接口并行向每個超高頻讀寫器發(fā) 送數據，通過三個接口接收每個超高頻讀寫器發(fā)送的數據， 并選擇質量最佳的上行數據，從而在控制中心支持超高頻讀寫 器的環(huán)形組網冗余保護；在超高頻讀寫器內有實現數據和信 令透傳路徑，便于每個超高頻讀寫器與控制中心之間的讀寫 器鏈路數據傳輸；
本文還根據超高頻讀寫器光纖環(huán)形組網特點設置相 關時鐘參考源的選擇，保證了超高頻讀寫器與控制中心時鐘同 步；而且本文還在超高頻讀寫器內設置數據信令轉發(fā)保護模 塊，保證了傳輸的數據和信令在超高頻讀寫器內正確識別接 收和透傳；
對于室外比較荒涼的道路，可以使用太陽能對讀寫 器供電；對于信號傳輸，可以選擇2種方案：一種方案是采 用光纖，傳輸距離遠；另一種方案是采用無線通訊方式。第 二種方案時，需要附近有基站；然后讀寫器根據基站的類型 確定安裝何種類型的無線上網模塊。
4結語
同時具備上述優(yōu)勢后，交通公路上的車輛監(jiān)控可靠性、 實時性、智能性將大大提高，也有助于解決公路上車速超標 實時檢測、套牌車實時監(jiān)測、交通擁堵實時發(fā)現、特定車輛 的軌跡自動跟蹤上報、高速公路上監(jiān)控閱讀器可以布局更多更 遠、二義性路徑識別、車輛非法行駛、高度路口不停車收費等 一系列交通問題。如果再有云計算、大數據處理的支撐，就 能提前預測出一些車輛未來的動態(tài)趨勢，提前做出預案，便可 避免信息滯后帶來的擁堵或危害。
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