射頻識別技術(shù)在公交站車輛管理中的應(yīng)用

　　一、概述

　　目前，信息化在國內(nèi)外經(jīng)濟(jì)、政治、文化等各個領(lǐng)域受到的重視和推廣說明信息科學(xué)技術(shù)在各個行業(yè)扮演了非常重要的角色。信息科學(xué)技術(shù)的革命為建立城市公共交通智能化和網(wǎng)絡(luò)化管理體系的建設(shè)提供了基礎(chǔ)技術(shù)和必備的先決條件，射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification，縮寫簡稱為RFID)已被廣泛應(yīng)用于具有“點(diǎn)式定位”特點(diǎn)的交通運(yùn)輸、物流等行業(yè)，射頻識別技術(shù)在公交站場智能化管理方面也可扮演重要的角色。

　　二、射頻識別技術(shù)的構(gòu)成、工作原理及優(yōu)勢

　　(一)構(gòu)成及工作原理

　　射頻識別技術(shù)是通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，由射頻 、讀卡器和信號發(fā)射天線三個基本部分組成。其工作原理是：當(dāng)射頻卡進(jìn)入收發(fā)天線區(qū)域后，發(fā)出的加密載波信號被天線接收，經(jīng)RFID射頻讀卡器裝置接收處理后，向通信模塊發(fā)送獲取的卡信息。

　　(二)射頻識別頻率

　　RFID發(fā)送的頻率稱為RFID系統(tǒng)的工作頻率或載波頻率，藎本有四個范圍：低頻(30～300kHz)、高頻(3～30MHz)、超高頻(300～2．45GHz)和微波系統(tǒng)(2．45 5．8GHz)。目前市場上常用的載波頻率有低頻125kHz與133kH 高頻13．56 MHz、超高頻902～928 MHz和微波2．45GHz與5．8GHz等。后面系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主要是采用2．45GHz-2.483GHz頻段。 

　　(三)射頻識別技術(shù)具備的優(yōu)勢

　　射頻識別技術(shù)目前的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，應(yīng)用推廣的領(lǐng)域也逐漸增多，應(yīng)用在公交站場對車輛管理方面，具有其它識別或定位系統(tǒng)所 具備的優(yōu)勢，土要體現(xiàn)在以_卜幾點(diǎn)：

　　1．全雙工穩(wěn)定、可靠的無線數(shù)據(jù)通信．誤碼率幾乎為零。

　　2．載波信號穿透力和繞射力極強(qiáng)，標(biāo)簽可固定安裝在車輛的任何物體的表面，包括金屬、非金屬、玻璃的表面等。

　　3．射頻卡讀寫區(qū)域無方向性，接收和發(fā)射天線無需對準(zhǔn)被讀取的射頻卡。

　　4．具有信息防沖撞功能，可同時識別多輛并排、串道、跨線、爬頭等 按規(guī)定行走的車載卡，無論車道上前后左右的車輛大小、高低、彼此遮擋，各 均能可靠識別，單套設(shè)備可同時讀取10個車道通行的 載射頻卡信息。

　　5．射頻卡超低能耗設(shè)計(jì)，高能鋰電可反復(fù)、連續(xù)讀寫高達(dá)700萬次。

　　6．射頻}÷具有低壓檢測及低壓信號報送后臺計(jì)算機(jī)的管理功能。

　　7．射頻卡的感應(yīng)范圍(可達(dá)300米左右)和通過速度(可達(dá)120kM／h)可根據(jù)管理需要進(jìn)行靈活調(diào)整，而無需增加設(shè)備投資或?qū)υO(shè)備作大的改動

　　8．射頻卡的正常工作不受任何天氣變化的影響，適應(yīng)風(fēng)沙、雨雪、粉塵、鹽霧、灰塵、油污、加油站、加氣站等防爆和非防爆的環(huán)境。

　　三、射頻識別技術(shù)在公交站場車輛管理中的應(yīng)用

　　射頻識別技術(shù)這種基于“點(diǎn)式定位”的系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于公交站場營運(yùn)公交車輛進(jìn)場、 場、落客、候車、加油、加氣、洗車、檢修、自動抄號識別及電子站牌等方面的管理，實(shí)現(xiàn)公交車輛管理的無人值守，有利于協(xié)助公交車輛運(yùn)營體系達(dá)到信息通透，將更好地實(shí)現(xiàn)“有效監(jiān)管”和“高效服務(wù)”的統(tǒng)一。

　　在公交站場實(shí)時采集通過車輛所攜帶的射頻卡信息，并與公交站場的地址信息、運(yùn)營單位信息、車牌信息、車輛到達(dá)公交站場的時間信息捆綁在一起，有效對通行車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程自動抄 號和聯(lián)網(wǎng)監(jiān)管，將實(shí)時采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)公交站場與監(jiān)管中心之間電予數(shù)據(jù)實(shí)時交互，使到達(dá)公交站場的車輛信息與監(jiān)管方對車輛信息的管理實(shí)現(xiàn)精確同步，進(jìn)而提高對公交車輛運(yùn)營管理的自動化水平。

　　在此之前，我國人口密集、交通比較擁堵的北京、上海、廣州、武漢等城市都在公交站場建設(shè)中嘗試采用了RFID技術(shù)。

　　四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

　　(一)系統(tǒng)組成

　　主要南車載卡射頻卡、近端信息采集傳輸設(shè)備、遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、后臺數(shù)據(jù)分析／管理／發(fā)布服務(wù)器和應(yīng)用客戶端五個主要部分組成。

　　1．車載射頻卡

　　車載射頻卡安裝在公交車輛上，用于存儲運(yùn)營車輛的信息。它是由天線、電源、微處理器和存儲器組成。相關(guān)技術(shù)要求如下：

　　(1)采用是有源的，工作頻率為2．45GHz～2．483GHz，工作時間>5年。

　　(2)車載卡存儲固定的ID編碼信息。該編碼與車輛的信息一一對應(yīng)。

　　(3)車載卡在收發(fā)天線感應(yīng)區(qū)采用不斷發(fā)送卡號信息的工作模式。

　　(4)無線識別距離30m左右(可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的公交站場環(huán)境給予調(diào)整)。

　　(5)當(dāng)車載射頻卡工作電壓低于工F常使用電壓時，數(shù)據(jù)交換同時主動向遠(yuǎn)端服務(wù)器發(fā)送低壓報警信息。

　　2．近端信息采集傳輸設(shè)備

　　近端信息采集傳輸設(shè)備主要由RFID無線射頻讀卡器裝置、前置通信模塊、室外設(shè)備機(jī)箱等部分組成(如圖1所示)。RFID無線射頻讀卡器裝置由收發(fā)天線及射頻讀卡器構(gòu)成。其工作原理是：當(dāng)車載射頻卡進(jìn)入收發(fā)天線區(qū)域后，車載射頻卡發(fā)出的加密載波信號被天線接收，經(jīng)RFID射頻讀卡器裝置接收處理后，向前置通信模塊發(fā)送獲取的車載射頻卡信息；前置通信模塊將接收到的卡號、時間、地址信息通過無線方式與遠(yuǎn)端的讀卡服務(wù)器建立通信連接。

圖l近端信息采集傳輸設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

　　前置通信模塊具有GPRS無線通信、IP地址設(shè)置、讀卡數(shù)據(jù)緩存ILL對 E本地卡號限制過濾、遠(yuǎn)程通信超時／異常告警、時鐘／卡號集／異常告警短信遠(yuǎn)程設(shè)置等功能。為確保GPRS無線通信的穩(wěn)定性和可靠性，前置通信模塊要求提供熱備份的GPRS工作模塊為第二信道。室外設(shè)備機(jī)箱具備適應(yīng)風(fēng)沙、雷雨、粉塵、灰霾、灰塵、油污、加油站、加氣站等防爆和非防爆的作業(yè)環(huán)境條件。

　　3．遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

　　遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)庫服務(wù)器擁有固定的、永久性的IP地址，并通過Internet接入，實(shí)現(xiàn)和GPRS的內(nèi)嵌TC~IP協(xié)議棧與地面識別設(shè)備的前置通信模塊建立通信連接，其主要任務(wù)是接收、存儲地面識別設(shè)備無線傳送來的車載卡數(shù)據(jù)信息。

　　4．后臺數(shù)據(jù)分析／管理／發(fā)布服務(wù)器

　　(1)主要存儲多個地面識別設(shè)備進(jìn)行集中管理，提供讀卡記錄和通信異常記錄的設(shè)備。

　　(2)具車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)分析、管理和信息發(fā)布能力，含為公眾提供公變信息服務(wù)，為管理者提供實(shí)時系統(tǒng)狀態(tài)查詢、歷史數(shù)據(jù)分析服務(wù)，制定交通發(fā)展策略及規(guī)劃的宏觀信息分析等。

　　5．應(yīng)用客戶端

　　采用幾前成熟的Web技術(shù)，提供公交站越簿；； 場營運(yùn)公交車輛進(jìn)出信息的記錄、查詢、統(tǒng)計(jì)、檢索、分析等功能的操作平臺。 

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

 　　五、應(yīng)用對比

　　與目前采用最多的GPS衛(wèi)星定位公交智能交通技術(shù)相比，RFID技術(shù)具有其獨(dú)到之處。GPS衛(wèi)星定位雖然可以識別車輛，例如廣州市在這方面也進(jìn)行了很長時間的試點(diǎn)運(yùn)行，但仍然存在較多問題，主要是GPS車載設(shè)備在一些有頂棚或者有遮掩體的公交站場信號不穩(wěn)定、設(shè)備價格昂貴等。而在公交站場采用RFID技術(shù)，就可以解決這些問題的困擾?！?nbsp;GPS的應(yīng)用需要結(jié)合GIS地理信息系統(tǒng)才能發(fā)揮較大的效用，但GIS的開發(fā)增加了應(yīng)用的成本，而RFID技術(shù)不需要復(fù)雜的GIS系統(tǒng)配合。RFID與GPS相比的缺點(diǎn)在于靈活性方面．但RFID目前的技術(shù)完全能夠滿足公交車輛在固定公交站場進(jìn)出營運(yùn)的特點(diǎn)及行業(yè)需求。在公交站場內(nèi)公交營運(yùn)路線固定、實(shí)現(xiàn)同樣功能的前提下，在公交站場車輛管理中采用射頻識別技術(shù)，成本將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于采用GPS技術(shù)。

　　六、總結(jié)

　　針對我國目前大城市公交系統(tǒng)的特征，采用射頻識別技術(shù)的“點(diǎn)式定位”方式，能克服GPS在公交領(lǐng)域應(yīng)用中的一些不足，減少資金投入。射頻識別技術(shù)在公變站場車輛管理中的應(yīng)用，把射頻識別技術(shù)、GPRS無線通訊技術(shù)、TCP／IP數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)應(yīng)用為一體，有利于整合其它服務(wù)信息，為公交站場營運(yùn)公交車輛的調(diào)度、管理、信息發(fā)布等綜合服務(wù)提供基礎(chǔ)條件，是一 種新型的交通信息采集傳輸?shù)墓芾硎侄危休^好的推廣應(yīng)用前景。隨著我國公共交通事業(yè)的發(fā)展．射頻識別技術(shù)在公交領(lǐng)域的應(yīng)用將日益廣泛，這必然是我國公交智能化建設(shè)的重要方面之一。