射頻識別技術(shù)在高速公路收費系統中應用

　　一、目前高速公路收費現狀

　　1、通行速度問(wèn)題

　　隨著(zhù)中國人均汽車(chē)保有量的不斷提高，在重點(diǎn)交通路段，特別是進(jìn)出市區的高速公路收費段。收費速度的快慢極大的影響著(zhù)進(jìn)出市區車(chē)輛的通行速度。很多時(shí)候會(huì )發(fā)生，收費站一邊是冗長(cháng)的車(chē)輛等待交費通過(guò)，另一邊是空蕩的路面少有車(chē)輛通行的尷尬局面。提高收費站的工作效率成為人們日漸關(guān)心的問(wèn)題。

　　2、通行道路的識別和交通費的拆分

　　中國高速公路逐漸成網(wǎng)，公路四通八達。不僅在給車(chē)輛提供更多通行選擇，也分散了交通壓力。但是隨之產(chǎn)生的是采用何種標準對行駛于不同路段的車(chē)輛收費的問(wèn)題。因為高速公路的投資是多方共同建設的結果，絕大多數道路的收費是歸屬于不同的利益主體?，F行的收費制度對于這點(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(chē)主的通行費用的增加，更加重了物流成本，影響地區的經(jīng)濟建設。因此，準確界定車(chē)輛行駛旅程及行駛路段，公正公平收費是車(chē)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)識別技術(shù)，簡(jiǎn)單的射頻技術(shù)是由射頻卡與讀寫(xiě)器組成的無(wú)線(xiàn)識別系統。射頻卡與讀寫(xiě)器并不接觸，通過(guò)無(wú)線(xiàn)電或者微波進(jìn)行數據傳輸，從而實(shí)現相互識別的。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，能夠在高速運行過(guò)程中、惡劣環(huán)境下互相通信。由于應用環(huán)境不同，射頻裝置的構成不盡相同，但射頻裝置基本配置有以下幾部分：

　　1、應答器

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

　　2、閱讀器

　　也叫掃描器，通過(guò)掃描應答器，得到電子標簽中包含的數據信息?？紤]到具體應用環(huán)境不同，采用的結構和技術(shù)不一，有讀裝置和寫(xiě)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。許多閱讀器數據接口便于截獲的數據傳輸至計算機或其他控制裝置。

　　3、數據庫軟件

　　管理收集的數據，此部分沒(méi)有特定的要求，只要保證能夠識別、存儲并輸出數據即可，市面上的商業(yè)數據庫或特定的庫存數據庫系統。

　　4、射頻系統的流程

　　當射頻卡進(jìn)入閱讀器工作區域時(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;射頻卡將已存儲的屬性等信號經(jīng)內置天線(xiàn)發(fā)送出去;從射頻卡從出的載波信號，經(jīng)調節器傳送至閱讀器，而閱讀器對接收來(lái)的載波信號解密，并送至后臺系統進(jìn)行處理;主系統依照邏輯運算確定射頻卡的合法性，并依照不同的設定做相應的控制和處理，并發(fā)送指令，控制執行單元采取相應動(dòng)作。

　　三、基于射頻技術(shù)的不停車(chē)收費系統

　　1、不停車(chē)電子收費系統單元

　　不停車(chē)電子收費系統單元包括：數據采集單元、車(chē)道交通的管理、車(chē)道控制機及結算網(wǎng)絡(luò )接口單元、業(yè)主管理單元、查詢(xún)系統單元。

　　簡(jiǎn)單的講，車(chē)輛駛進(jìn)自動(dòng)收費車(chē)道的感線(xiàn)圈，生產(chǎn)感應而形成脈沖信號，脈沖信號啟動(dòng)射頻系統將進(jìn)站的車(chē)輛的數據信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送至收費分中心;收費分中心將數據信息判斷收集來(lái)的信息是否合法，并將計算結果通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送至收費管理中心;收費管理中心按照傳送過(guò)來(lái)的數據，參考該數據的歷史信息最初判斷，并將處理結果逆傳輸至收費站;收費站依據判斷結果作出相應動(dòng)作。

　　2、不停車(chē)收費系統的幾個(gè)關(guān)鍵性技術(shù)

　　(1)行進(jìn)中車(chē)輛的識別：射頻技術(shù)的車(chē)輛識別系統的能夠識別的距離遠、識別的速度快。車(chē)輛能夠在短時(shí)間內被識別出來(lái)。又因為是無(wú)源設計，避免因電源問(wèn)題造成的不能識別。車(chē)輛識別系統由車(chē)載射頻卡和閱讀設備組成。射頻技術(shù)是非接觸通信方式，讀寫(xiě)器和射頻卡通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信收集數據，識別載體的屬性特征。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化為工作所需能量。

　　(2)數據信息的傳輸：保證傳輸數據安全是系統長(cháng)期工作的關(guān)鍵。由于射頻技術(shù)的數據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。這就保證了在數據采集階段的安全性。在數據傳送至處理中心的過(guò)程中，采用的是專(zhuān)線(xiàn)傳輸方式，也能夠保證數據傳輸的安全性。為保障數據傳輸的可靠性，不停車(chē)收費系統為保證傳輸數據的安全、可靠，設計以光纖網(wǎng)為基礎，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)為補充的傳輸方式。(3)數據庫的管理：系統庫管理是系統功能的中心，主要分兩部分：不停車(chē)收費系統的數據管理單元與銀行數據的管理單元。不停車(chē)收費系統的數據管理承擔車(chē)輛相關(guān)數據收集、費用的運算、系統安全的管理、車(chē)輛通行費用的拆分、相關(guān)報表管理等工作;銀行數據的管理承擔同車(chē)載射頻卡聯(lián)名卡辦理、扣繳通行費等服務(wù)。不停車(chē)收費系統采用預付費方式，用戶(hù)在射頻卡聯(lián)名儲蓄卡中存儲費用，在高速公路行駛的過(guò)程中從賬戶(hù)扣繳通行費。若銀行卡存儲的金額小于規定金額，會(huì )提醒所有者充值。當然也可以使用信用卡付費，通過(guò)與車(chē)載射頻卡綁定的信用卡，所有人在高速公路行駛中產(chǎn)生費用時(shí)，該系統會(huì )記載所產(chǎn)生的費用，定期同銀行對賬，實(shí)現了高速公路的先消費后還款。

　　3、不停車(chē)收費系統的優(yōu)勢

　　(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行，因此，電磁波間的干擾是不得不考慮的問(wèn)題之一。由于射頻系統是依據收費站的發(fā)出的射頻信號作為能量供給，其工作需要的能量信號要遠低于一般設備發(fā)出的輻射能量。極大的減少了電磁波對與空間的輻射，能夠有效的減少對附近設備的電磁波干擾。

　　(2)信息可靠性高：因為射頻卡采用的是微波輻射，信號頻率低，且通訊時(shí)間近幾分之一秒的時(shí)間，保證了在數據通信過(guò)程中不被其他設備竊取。同時(shí)，因通訊時(shí)間短，可以在車(chē)輛通過(guò)的幾秒鐘內，多次進(jìn)行數據的讀取和寫(xiě)入，數據中心能夠對射頻卡進(jìn)行多次的校驗，保障射頻信號的準確。

　　(3)設備使用壽命長(cháng)：由于射頻卡主要采用電磁波感應供源，無(wú)需存儲電池。能夠保證在兩到五年內的使用時(shí)長(cháng)。而收費站內的閱讀器采用無(wú)接觸的運行方式，也避免了外力損壞的可能。因此，該系統一經(jīng)采用，能夠保證近十年的運營(yíng)時(shí)間。同時(shí)考慮到我國一般公路收費時(shí)間通常為建成通車(chē)后的十至二十年的時(shí)間，因此，若運行得當，能夠保證設備在整個(gè)收費期內的正常運轉，減少了運營(yíng)成本。

　　(4)降低企業(yè)的運營(yíng)成本低：如前文所述，簡(jiǎn)單的收費系統只需簡(jiǎn)單的射頻卡、閱讀器、感應圈、數據庫等簡(jiǎn)單的系統單元既能組合成一個(gè)簡(jiǎn)單的不停車(chē)收費系統。不論是硬件還是軟件的采購成本大大的降低。特別是該系統對于數據庫系統無(wú)特別的要求，這就保證了新系統對原有信息管理系統的有效兼容。對于采購企業(yè)來(lái)說(shuō)，極大的降低了設備升級換代的成本。

　　4、不停車(chē)收費系統的問(wèn)題

　　因為我國幅員遼闊，高速公路路網(wǎng)絡(luò )規模龐大，如要采取不停車(chē)收費系統，所需要建設的規模也十分龐大，將造成前期投資金額高，且系統建設的周期很長(cháng)，投資風(fēng)險加大;很多收費站的交通量很小，且車(chē)道少，如果在每個(gè)車(chē)道上建設不停車(chē)收費系統，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(chē)收費系統將的可靠性和實(shí)效性將不能保證。

　　四、結論

　　不管從交通運輸還是物流成本的角度，基于射頻技術(shù)為基礎的高速公路不停車(chē)收費系統對于我國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。根據國家關(guān)于信息技術(shù)推進(jìn)傳統產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的總體思路，電子收費等技術(shù)必將在我國逐步得到運用，為高速公路的收費問(wèn)題的解決提供積極的探索。