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浅谈基于RFID技术上的高速公路ETC收费系统

发布日期:2018-10-31 11:34 信息来源:河北交通报 访问量:? 字体 :[ 大 ][ 中 ][ 小 ]

摘要:本文论述了ETC收费系统在高速公路发展中的重要性以及RFID技术的基本原理和特点,将其与ETC系统有效的结合,设计了高速公路不停车收费系统。

随着我国经济的高速发展,人均汽车保有量的不断提高,高速公路通车里程的飞速增加,提供高品质的服务,提高车道的通行效率,减少车辆因拥堵在收费站车道而造成的尾气污染,减少收费人员配置,降低高速公路管理的运营成本,应是高速公路管理者思考和探讨的主要方向。为解决收费站口这一“瓶颈问题”,ETC不停车收费系统得以普及应用与快速的发展。

一、ETC的发展形势

在目前智能交通建设中,随着ETC(电子不停车收费)技术飞跃式的快速发展与成熟,为凸显提供更快、更好、更便捷的高速通行理念,ETC电子不停车系统作为一种主流形势在高速公路中普遍应用。自2015年9月28日,高速公路电子不停车收费系统(ETC)已初步实现全国联网开始,截至2017年2月底,全国29个联网省份(西藏、海南除外)累计建成ETC专用车道14285条。 ETC用户数突破了4767.44万, 交易量日均810万笔,占高速公路通行量的31.17%。2017年3月23日,交通运输部召开例行发布会,ETC全国联网以后,交通运输部一直在有序推进相关后续工作,不断提升服务水平,我们的总体设想是加快推进ETC系统拓展应用,争取到‘十三五’末全国客车ETC用户使用率不低于50%。”。

二、RFID技术简介

1、技术简介

RFID技术简介RFID(radio frequency identification),无线射频识别技术,产生于美国,由雷达技术的改进催生,是一种非接触的识别技术,其基本原理就是利用射频信号和空间耦合(电感或电磁耦合)传输特性,实现对被识别物体的自动识别。20世纪70年代后期,与计算机、声光电等成为一体,得到了快速的发展,实现了数据的自动采集、自动输入,是计算机实时处理数据的重要保证。

基本的RFID系统有射频卡与读写器组成,射频卡与读写器之间可以利用低频无线电波、高频无线电波、微波等进行数据通信,通过自动识别射频型号的方式,达到获取目标对象所携带的相关信息的目的。常见的射频识别系统由射频卡以及读写器两个模块构成,同时还有其他的一些辅助构建,如天线、智能控制设备等。射频卡是基于射频技术的智能卡片,是一种通过无线模式传输数据的集成电路,其优势在于数据处理的安全认证。读写器也被称为收发器,由发射模块、接收模块以及信号处理模块等构成。读写器通过天线向射频卡发送射频调制信号,通过天线接收到射频卡返回的信号,经过处理后传递给智能控制设备。天线实现射频型号是的发射与接收,也是射频卡同阅读器之间的数据传输与接收装置。智能控制设备,完成RFID信号的控制与处理,有计算机与自动控制单元两个模块,即有计算机的功能,同时还可以实现自用控制自动控制。

RFID技术应用于高速公路ETC收费系统中,基本原理是通过在车辆前档分玻璃内侧安装一张用于存储车辆身份数据的RFID电子标签(又称“汽车电子标识”),将该RFID电子车牌作为车辆信息的载体,与在公路上已经布设的授权的电子车牌高速读写设备进行通信,可对RFID电子车牌内的数据进行读写,实现自动、非接触、不停车收费。

2、射频技术的优势

射频可读标签具有携带方便、质量优良、存储空间大、可反复读取的特点,支持快速读写、跟踪管理、定位等管理模式,最突出的优点是在于非接触识别,可以识别高速运动的物体,抵抗外部的恶劣环境。在很多领域得到了应用。

3、基于RFID技术的ETC系统的优点

在高速公路拥堵的问题日益凸显的当前,RFID技术这种可远距离快速识别的技术,可以实现收费站出入口的快速通行,达到管理有序,提高效率的目的。基于RFID技术上的ETC收费系统最大的优点是:

(1)将RFID技术应用在在高速公路运行管理中,不但可以大幅提高车道通行率,缓解收费站口拥堵的情况,保护环境,降低高速公路运行成本,提高资源使用率。实现高速公路的科学化、现代化长远高效发展。

(2)高准确采集、高灵敏度,在车速120km以下可达到99.95%的准确读取率,读写器距离车辆可达距离为12m以上。

(3)成本控制,在高速公路建设大力发展的今天,在保质保量的完成高速公路建设的同时,有效的控制和降低成本,对于提高高速公路的经济效益和社会效益意义重大。

(4)信息管理和交通管控,采集到的各种信息量将涉及收费信息、机动车通行信息、客户信息。将机动车通行过程中的有效记录形成信息档案,经过处理分析形成各种的统计数据,高速信息管控中心可以依靠大量的数据分析对路况通行情况以及各种特殊事件进行分析处理,从而有效的达到路况管控的目的。

三、基于RID技术的ETC收费系统的构成

射频自动识别不停车收费系统按功能分为自动识别控制子系统、自动判别性子系统、数据采集子系统、车辆检测子系统、闭路电视子系统和信号控制子系统等。

1、自动识别控制子系统主要由射频自动识别读写器、UHF射频自动识别卡、微波天线、车道栏杆机、车道工控机组成,它是整个收费系统的核心,承担着“CPU”的角色,同时也是最基本的管理单元。负责控制不停车收费车道所有设备的运行、收费业务操作以及与收费站计算机的通讯和数据交换。

2、自动判断型子系统主要由光栅、高度检测器、轴数检测器等组成,它通过采集车辆的高度和轴数等参数,经综合分析比较来判别车辆的车型,该子系统至少可以判别三种以上车型。

3、数据采集子系统主要由射频电子标签卡构成。射频电子标签被安装在汽车挡风玻璃上内侧的上方,在电子标签上写有标签编号、车主信息、车号、车型、应缴金额、剩余金额等信息内容。微波天线被安装在收费岛的前端,他通过微波技术从射频电子标签卡上读取有关信息,并同步传送给车道控制机。

4、闭路电视系统主要由车道摄像机和是收费站的监视器组成。车道摄像机被安装在收费岛的前端,主要用于拍摄非法通过的违章车辆。

四、系统基本工作流程

当车辆进入收费车道入口读写器工作区时,处于休眠的射频标签由于受到门禁系统发出的微波信号,开始进行工作,射频标签响应RIFD读写器的请求,发出标签标识信息及所携带的车辆信息:RFID读写器对射频卡所发送的信息通过辨认并确认有效后,向射频卡发送入口代码,射频卡对信息进行接收并存储;当车辆进入收费车道出口读写器工作区时,车道RFID读写器通过读取射频卡中的信息,并将信息上传给车道控制器,控制器确认账户有效,进行扣费,并将数据上传至收费站管理系统,然后收费站管理系统对数据确认后上传至上一级管理部门,同时,控制器开启栏杆,车辆正常通行。当无效频卡或者无卡的车辆时,RFID读写器通过对射频卡的确认,栏杆不抬起,对车辆进行拦截。转人工车道进行收费业务处理。

以上阐释使大家对于基于FRID技术上的ETC收费系统有了一个大致的了解,ETC推广与建设对于我国高速公路建设有着重要的实际意义,为进一步促进我国高速公路智能化建设的蓬勃发展做出贡献。(李华)

(审核专家 戴忠华)

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