射頻識別技術在公交站車輛管理中的應用

　　一、概述

　　目前，信息化在國內外經濟、政治、文化等各個領域受到的重視和推廣說明信息科學技術在各個行業扮演了非常重要的角色。信息科學技術的革命為建立城市公共交通智能化和網絡化管理體系的建設提供了基礎技術和必備的先決條件，射頻識別技術(Radio Frequency Identification，縮寫簡稱為RFID)已被廣泛應用于具有“點式定位”特點的交通運輸、物流等行業，射頻識別技術在公交站場智能化管理方面也可扮演重要的角色。

　　二、射頻識別技術的構成、工作原理及優勢

　　(一)構成及工作原理

　　射頻識別技術是通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，由射頻 、讀卡器和信號發射天線三個基本部分組成。其工作原理是：當射頻卡進入收發天線區域后，發出的加密載波信號被天線接收，經RFID射頻讀卡器裝置接收處理后，向通信模塊發送獲取的卡信息。

　　(二)射頻識別頻率

　　RFID發送的頻率稱為RFID系統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(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。后面系統實現主要是采用2．45GHz-2.483GHz頻段。 

　　(三)射頻識別技術具備的優勢

　　射頻識別技術目前的發展已經比較成熟，應用推廣的領域也逐漸增多，應用在公交站場對車輛管理方面，具有其它識別或定位系統所 具備的優勢，土要體現在以_卜幾點：

　　1．全雙工穩定、可靠的無線數據通信．誤碼率幾乎為零。

　　2．載波信號穿透力和繞射力極強，標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．射頻卡讀寫區域無方向性，接收和發射天線無需對準被讀取的射頻卡。

　　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．射頻卡超低能耗設計，高能鋰電可反復、連續讀寫高達700萬次。

　　6．射頻}÷具有低壓檢測及低壓信號報送后臺計算機的管理功能。

　　7．射頻卡的感應范圍(可達300米左右)和通過速度(可達120kM／h)可根據管理需要進行靈活調整，而無需增加設備投資或對設備作大的改動

　　8．射頻卡的正常工作不受任何天氣變化的影響，適應風沙、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境。

　　三、射頻識別技術在公交站場車輛管理中的應用

　　射頻識別技術這種基于“點式定位”的系統可廣泛應用于公交站場營運公交車輛進場、 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，實現公交車輛管理的無人值守，有利于協助公交車輛運營體系達到信息通透，將更好地實現“有效監管”和“高效服務”的統一。

　　在公交站場實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、運營單位信息、車牌信息、車輛到達公交站場的時間信息捆綁在一起，有效對通行車輛進行遠程自動抄 號和聯網監管，將實時采集到的數據通過GPRS線網絡，實現公交站場與監管中心之間電予數據實時交互，使到達公交站場的車輛信息與監管方對車輛信息的管理實現精確同步，進而提高對公交車輛運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中嘗試采用了RFID技術。

　　四、系統實現

　　(一)系統組成

　　主要南車載卡射頻卡、近端信息采集傳輸設備、遠端數據庫服務器、后臺數據分析／管理／發布服務器和應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。相關技術要求如下：

　　(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。

　　(3)車載卡在收發天線感應區采用不斷發送卡號信息的工作模式。

　　(4)無線識別距離30m左右(可根據實際應用的公交站場環境給予調整)。

　　(5)當車載射頻卡工作電壓低于工F常使用電壓時，數據交換同時主動向遠端服務器發送低壓報警信息。

　　2．近端信息采集傳輸設備

　　近端信息采集傳輸設備主要由RFID無線射頻讀卡器裝置、前置通信模塊、室外設備機箱等部分組成(如圖1所示)。RFID無線射頻讀卡器裝置由收發天線及射頻讀卡器構成。其工作原理是：當車載射頻卡進入收發天線區域后，車載射頻卡發出的加密載波信號被天線接收，經RFID射頻讀卡器裝置接收處理后，向前置通信模塊發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端的讀卡服務器建立通信連接。

圖l近端信息采集傳輸設備結構圖

　　前置通信模塊具有GPRS無線通信、IP地址設置、讀卡數據緩存ILL對 E本地卡號限制過濾、遠程通信超時／異常告警、時鐘／卡號集／異常告警短信遠程設置等功能。為確保GPRS無線通信的穩定性和可靠性，前置通信模塊要求提供熱備份的GPRS工作模塊為第二信道。室外設備機箱具備適應風沙、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環境條件。

　　3．遠端數據庫服務器

　　遠端數據庫服務器擁有固定的、永久性的IP地址，并通過Internet接入，實現和GPRS的內嵌TC~IP協議棧與地面識別設備的前置通信模塊建立通信連接，其主要任務是接收、存儲地面識別設備無線傳送來的車載卡數據信息。

　　4．后臺數據分析／管理／發布服務器

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

　　(2)具車輛運行數據分析、管理和信息發布能力，含為公眾提供公變信息服務，為管理者提供實時系統狀態查詢、歷史數據分析服務，制定交通發展策略及規劃的宏觀信息分析等。

　　5．應用客戶端

　　采用幾前成熟的Web技術，提供公交站越簿；； 場營運公交車輛進出信息的記錄、查詢、統計、檢索、分析等功能的操作平臺。 

系統結構圖

 　　五、應用對比

　　與目前采用最多的GPS衛星定位公交智能交通技術相比，RFID技術具有其獨到之處。GPS衛星定位雖然可以識別車輛，例如廣州市在這方面也進行了很長時間的試點運行，但仍然存在較多問題，主要是GPS車載設備在一些有頂棚或者有遮掩體的公交站場信號不穩定、設備價格昂貴等。而在公交站場采用RFID技術，就可以解決這些問題的困擾。· GPS的應用需要結合GIS地理信息系統才能發揮較大的效用，但GIS的開發增加了應用的成本，而RFID技術不需要復雜的GIS系統配合。RFID與GPS相比的缺點在于靈活性方面．但RFID目前的技術完全能夠滿足公交車輛在固定公交站場進出營運的特點及行業需求。在公交站場內公交營運路線固定、實現同樣功能的前提下，在公交站場車輛管理中采用射頻識別技術，成本將遠遠小于采用GPS技術。

　　六、總結

　　針對我國目前大城市公交系統的特征，采用射頻識別技術的“點式定位”方式，能克服GPS在公交領域應用中的一些不足，減少資金投入。射頻識別技術在公變站場車輛管理中的應用，把射頻識別技術、GPRS無線通訊技術、TCP／IP數據傳輸網絡等技術應用為一體，有利于整合其它服務信息，為公交站場營運公交車輛的調度、管理、信息發布等綜合服務提供基礎條件，是一 種新型的交通信息采集傳輸的管理手段，有較好的推廣應用前景。隨著我國公共交通事業的發展．射頻識別技術在公交領域的應用將日益廣泛，這必然是我國公交智能化建設的重要方面之一。