基于RFID技術(shù)的高速公路不停車(chē)收費系統
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高速路收費站ETC通道采用智能型遠距離非接觸RFID閱讀器，當車(chē)輛駛抵收費站ETC通道入口時(shí)，RFID閱讀器將收費站入口信息數據寫(xiě)入車(chē)載RFID電子標簽內。該車(chē)輛在駛至下個(gè)收費站ETC通道出口時(shí)，RFID讀寫(xiě)器讀取出車(chē)載RFID電子標簽的信息并將讀取到的信息傳送到ETC后臺管理系統。經(jīng)ETC后臺收費管理系統核對無(wú)誤后完成一次網(wǎng)上銀行的自動(dòng)收費，并開(kāi)啟綠燈或其他放行信號，控制道閘抬桿，指示車(chē)輛正常通過(guò)。如果核對該車(chē)輛通行合法性有誤，則維持紅燈或其他停車(chē)信號，指示該車(chē)輛屬于非正常通行車(chē)輛，同時(shí)安裝的高速攝像系統能將車(chē)輛的有關(guān)信息數據快速記錄下來(lái)并通過(guò)管理人員進(jìn)行處理。該系統的工作流程如下：
(1)車(chē)主辦理ETC通行以及網(wǎng)上銀行業(yè)務(wù)。車(chē)主到高速公路管理部門(mén)購置RFID電子標簽。由發(fā)行系統向RFID電子標簽輸入車(chē)輛識別碼，并在數據庫中存入該車(chē)輛的全部有關(guān)信息，并在銀行系統開(kāi)通網(wǎng)上銀行業(yè)務(wù)，使銀行賬戶(hù)與車(chē)主信息綁定。
(2)車(chē)輛信息入庫。發(fā)行系統將上述車(chē)主、車(chē)輛信息輸入收費計算機系統。RFID電子標簽貼在車(chē)上相應的部位，可以立即使用。
(3)收費站ETC通道入口寫(xiě)信息。當車(chē)輛通過(guò)高速公路ETC通道入口時(shí)，該站的收費系統的RFID閱讀器發(fā)出射頻信號，由RFID電子標簽的天線(xiàn)接收射頻信號，激活RFID電子標簽后，該RFID讀寫(xiě)器同時(shí)還向RFID電子標簽寫(xiě)入入口信息。寫(xiě)入信息也由電子標簽的天線(xiàn)接收，寫(xiě)入RFID電子標簽芯片中。
(4)收費站ETC通道出口讀信息。當車(chē)輛通過(guò)高速公路ETC通道出口時(shí)，該站的收費系統的RFID閱讀器發(fā)出射頻信號，由RFID電子標簽的天線(xiàn)接收射頻信號，激活RFID電子標簽后，RFID讀寫(xiě)器讀寫(xiě)出RFID電子標簽中存儲的入口信息。
(5)車(chē)輛處理。收費計算機系統向執行機構輸出執行信號。當網(wǎng)上銀行的儲值，即結余金額足夠支付過(guò)站的費用時(shí)，出站口綠燈亮，給予放行；若結余金額已不多，處于警告值以下，則黃燈亮，提示車(chē)主應再購買(mǎi)儲值，但仍予以放行；若結余金額不足或已無(wú)余款，則紅燈亮，不予放行。對于闖紅燈的車(chē)輛，將由站內攝像機自動(dòng)攝下站牌號，并由計算機系統記錄沖紅燈的時(shí)間，以便追究其責任。
(6)收費完成。上述過(guò)程，均于瞬間完成，ETC系統可保證車(chē)輛高速通過(guò)收費站，收費計算機系統將通過(guò)該站的車(chē)輛識別碼及其新儲值等信息，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò )，送至有關(guān)中心與其他收費系統中。
3 關(guān)鍵技術(shù)研究
項目采用的主要技術(shù)包括：RFID技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )數據傳輸安全技術(shù)和處理數據的RFID中間件技術(shù)等。本文著(zhù)重介紹處理數據的RFID中間件技術(shù)。
3．1 RFID中間件模型的建立
RFID中間件在上位機應用程序和讀寫(xiě)器的數據采集之間扮演著(zhù)樞紐的角色，其為上層應用程序提供的一組通用應用程序接口(API)，應用程序能實(shí)現到RFID讀寫(xiě)器的透明連接。RFID中間件是在物聯(lián)網(wǎng)三層架構中的應用層實(shí)現具體的功能，主要分為三個(gè)層次：數據采集層、事件處理層、信息發(fā)布層。中間件數據采集層負責感知車(chē)載RFID電子標簽的信息，整個(gè)系統的可用性、可靠性都以此為基礎；中間件事件處理層是RFID中間件至關(guān)重要的一層，在該層中對采集到的RFID電子標簽信息進(jìn)行歸納整理，從無(wú)意義的數據中，提取出含有一定實(shí)際意義的事件信息。并且進(jìn)一步封裝RFID電子標簽返回信息包，為上層應用提供更全面的信息與服務(wù)；中間件信息發(fā)布層負責為上位機軟件提供安全可靠的數據。就如何實(shí)時(shí)地對巨量RFID數據進(jìn)行處理，如何充分挖掘RFID數據所包含的有用信息方面建立了模型。RFID中間件模型架構圖如圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/154775.htm
3．2 中間件算法實(shí)現
在項目的具體應用中，由于讀寫(xiě)器讀取RFID電子標簽信息的間隔是幾十毫秒，所以讀寫(xiě)器獲取的信息數量巨大、雜亂無(wú)章、冗余的。這些原始的巨量RFID數據對上位機應用管理系統是無(wú)效的，把原始巨量的RFID數據變成對上位機應用管理系統有意義、有價(jià)值的數據是設計并實(shí)現算法的最終目的。RFID事件處理過(guò)程示意圖如圖4所示。
感知層感知的數據上傳給傳輸層，傳輸層得到數據后并沒(méi)對數據做任何處理，而是把數據傳輸給應用層的中間件。中間件首先對上傳的數據消除冗余，再進(jìn)一步判斷數據對本系統來(lái)說(shuō)是不是有效的數據。對于RFID中間件判斷感知數據是不是對本系統有效的，本文提出兩種方案：
(1)在本系統的注冊環(huán)節，把所有有效數據綁定RFID電子標簽的EPC(Electronic Product Code，電子產(chǎn)品代碼)編碼后存入后臺數據庫。對于這種方案，RFID中間件并不對消除冗余后的數據進(jìn)行處理，而是把數據上傳給上層應用軟件，應用軟件可根據中間件上傳的RFID電子標簽EPC信息查詢(xún)數據庫，依次判斷感知層感知的數據對本系統是不是有效的。在此方案中RFID中間件對感知層感知的數據只是做了消除冗余、上傳數據的功能。上層應用軟件則完成了對數據是否為有效數據的判斷。
(2)根據一定的編碼規則對本系統使用的所有RFID電子標簽，在信息注冊環(huán)節重新寫(xiě)入RFID電子標簽內存儲EPC信息，例如：可以向RFID電子標簽內寫(xiě)入以下EPC信息：ETC000000000000000000001，ETC000000000000000000002，ETC00000000000000000003，ETC000000000000000 000004等。對于這種方案，RFID中間件首先對感知層感知的數據進(jìn)行消除冗余處理。然后RFID中間件會(huì )獲取感知到每個(gè)RFID電子標簽EPC編碼的前三位，判斷是不是ETC，進(jìn)而判斷感知到的RFID電子標簽是不是本系統的電子標簽，感知的數據是不是有效的，最后再把有效的數據傳輸給上層應用軟件。
對于以上RFID中間件對判斷感知數據是否有效提出的兩種方案各有各的特點(diǎn)，對于具體應用應該采用哪種處理機制，應根據上次應用軟件的應用特點(diǎn)來(lái)判斷。
基于RFID技術(shù)的電子不停車(chē)收費系統由于采用了滿(mǎn)足該項目具體要求的RFID中間技術(shù)，使得上位機應用軟件得到了所需要的數據。本文已經(jīng)實(shí)現用簡(jiǎn)潔的算法實(shí)現RFID中間件處理巨量的RFID數據，挖掘應用系統有用信息的功能，進(jìn)而緩解了網(wǎng)絡(luò )和處理器處理信息的壓力。
4 結論
RFID由單一識別向多功能識別發(fā)展的同時(shí)，將結合射頻識別、計算機網(wǎng)絡(luò )、信息處理以及自動(dòng)控制等技術(shù)，實(shí)現跨地區、跨行業(yè)的應用。而基于RFID無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)的ETC系統與傳統的收費系統相比，有著(zhù)絕對的發(fā)展優(yōu)勢，隨著(zhù)RFID無(wú)線(xiàn)射頻識別技術(shù)的發(fā)展，ETC系統也會(huì )逐漸得到完善，在高速公路收費系統中得到廣泛應用。
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