RFID技術(shù)在交通、港口領(lǐng)域中的典型應(yīng)用分析
RFID技術(shù)在交通、港口領(lǐng)域中的典型應(yīng)用分析
一、引言
RFID系統(tǒng)是利用感應(yīng)、無線電波或微波能量進(jìn)行非接觸雙向通信，實(shí)現(xiàn)識(shí)別和交換數(shù)據(jù)目的的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無需人工干預(yù)。作為條形碼的無線版本，RFID技術(shù)具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離遠(yuǎn)、標(biāo)簽上數(shù)據(jù)可以加密、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)容量更大、存儲(chǔ)信息更改自如等優(yōu)點(diǎn)。射頻識(shí)別技術(shù)是從20 世紀(jì)80 年代走向成熟的一項(xiàng)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，進(jìn)入90 年代以來得到了極為迅速的發(fā)展。如今RFID 的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，如人員出入門禁監(jiān)控管制、可回收資產(chǎn)管理、物流運(yùn)輸?shù)呢浳锕芾?、不停車收費(fèi)、公交智能卡等等。
二、RFID技術(shù)及系統(tǒng)
典型的射頻識(shí)別系統(tǒng)包括兩部分：它們是射頻卡、讀寫器。射頻卡也稱應(yīng)答器或電子標(biāo)簽，它的幾個(gè)主要模塊集成到一塊芯片中、完成與讀寫器通信，芯片上有內(nèi)存部分用來儲(chǔ)存識(shí)別號(hào)碼或其他數(shù)據(jù)，如車牌號(hào)、車型、車主姓名等。芯片外圍僅需連接天線，可以作為人員的身份識(shí)別卡或貨物的標(biāo)識(shí)卡。讀寫器也稱收發(fā)器或詢問器，它由發(fā)射單元、接收單元、信號(hào)處理控制單元和電源等組成。它通過天線向RFID卡發(fā)送射頻調(diào)制信號(hào)(也稱詢問信號(hào))，同時(shí)通過天線接收從RFID 卡返回的載有RFID 卡中信息的射頻調(diào)制信號(hào)( 也稱應(yīng)答信號(hào))，經(jīng)處理后傳給智能控制設(shè)備。射頻識(shí)別系統(tǒng)的基本工作流程是:閱讀器通過發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。閱讀器的控制單元的功能包括: 與應(yīng)用系統(tǒng)軟件進(jìn)行通信，并執(zhí)行應(yīng)用系統(tǒng)軟件發(fā)來的命令；控制與射頻卡的通信過程( 主一從原則) ；信號(hào)的編解碼。對(duì)一些特殊的系統(tǒng)還有執(zhí)行反碰撞算法，對(duì)射頻卡與閱讀器間要傳送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，以及進(jìn)行射頻卡和閱讀器間的身份驗(yàn)證等附加功能。
三、RFID技術(shù)在交通、港口中的典型應(yīng)用案例
1．深圳海關(guān)車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)工程應(yīng)用案例
深圳海關(guān)是中國主要口岸海關(guān)之一。所有在海關(guān)的備案車輛，均按規(guī)定安裝固定的寫有車輛身份信息的電子車牌，所有備案司機(jī)都領(lǐng)用一張寫有司機(jī)身份信息的司機(jī)卡。車輛在到達(dá)進(jìn)（出）境地海關(guān)時(shí)，系統(tǒng)通過微波讀寫器（Reader）自動(dòng)獲取電子車牌、司機(jī)卡信息，通過電子地磅獲取車輛重量信息（如果載貨，則同時(shí)通過條碼閱讀器獲取載貨清單的條形碼信息），然后數(shù)據(jù)加密傳至海關(guān)主機(jī)，與海關(guān)主機(jī)中數(shù)據(jù)庫資料核對(duì)確認(rèn)后，再返回查驗(yàn)信息。如果通關(guān)車輛為合法車輛，系統(tǒng)自動(dòng)放行，同時(shí)向電子車牌實(shí)時(shí)寫入車輛通關(guān)信息。如果通關(guān)車輛為異常車輛，系統(tǒng)報(bào)警并攔截，等待關(guān)員處理，關(guān)員處理完畢后，向系統(tǒng)發(fā)出車輛放行指令或到車檢場進(jìn)行查驗(yàn)。使用電子車牌通關(guān)系統(tǒng)后，車輛可不停車過關(guān)，通過帶稱重地磅的通道驗(yàn)放地段只需要20秒，驗(yàn)放通道每道最大通關(guān)速度可達(dá)到150輛次/小時(shí)，驗(yàn)放速度提高了八倍，通道數(shù)量減少75%，大大提高了效益，節(jié)約了人力，排除了人工漏讀、誤讀、不讀等人為因素的干擾，解除了口岸車輛堵塞日趨嚴(yán)重的現(xiàn)象，有效克服了海關(guān)“嚴(yán)密監(jiān)管”與“快速通關(guān)”的矛盾。深圳采用RFID標(biāo)簽作為車輛和駕駛員身份信息載體的通道型應(yīng)用項(xiàng)目得到了充分的驗(yàn)證。“電子車牌”因此得到海關(guān)總署的認(rèn)可，成為陸路、海關(guān)通關(guān)車輛的“法定技術(shù)裝備”，并在全國海關(guān)逐步推廣。
該應(yīng)用的主要特點(diǎn)： 電子車牌（ R F I D 標(biāo)簽） 使用U H F（902～928MHz）頻段的無源卡，可免維護(hù)長期、多次反復(fù)使用。電子車牌采用防拆動(dòng)技術(shù)安裝在車輛前風(fēng)擋玻璃，與車形成了唯一對(duì)應(yīng)關(guān)系，成為該車唯一的電子身份標(biāo)志，車輛的身份信息被嚴(yán)格固聯(lián)在車上。使用雙卡微波耦合技術(shù)，使安裝在車輛上的玻璃介質(zhì)的電子車牌和空氣介質(zhì)的司機(jī)卡能在同一個(gè)微波環(huán)境下同步工作，即實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的監(jiān)管，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)對(duì)司機(jī)的監(jiān)管，并實(shí)現(xiàn)了人、車對(duì)應(yīng)的合法性對(duì)比驗(yàn)證。
2．湖南省區(qū)域性車輛自動(dòng)識(shí)別管理系統(tǒng)（HNAVIM）案例
“湖南省區(qū)域性車輛自動(dòng)識(shí)別管理系統(tǒng)”經(jīng)省政府批準(zhǔn)作為全國“金盾工程”統(tǒng)一規(guī)劃中湖南區(qū)域的一部分，成為湖南省公安、信息的一個(gè)覆蓋全省的基礎(chǔ)性建設(shè)項(xiàng)目。湖南省區(qū)域性車輛自動(dòng)識(shí)別管理系統(tǒng)是利用技術(shù)團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的RFID資源型應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)，在湖南全省行政區(qū)領(lǐng)域內(nèi)的道路交通網(wǎng)中勘測、確立信息資源點(diǎn)，建設(shè)起由數(shù)千計(jì)基站所構(gòu)成的“AVIM”基站網(wǎng)絡(luò)，對(duì)全省境內(nèi)行駛的汽車免費(fèi)統(tǒng)一配裝“車用無源電子標(biāo)識(shí)卡”（電子車牌），并利用這一基站網(wǎng)絡(luò)，全方位、多層面、無接觸地管控境內(nèi)行駛的車輛和實(shí)行路網(wǎng)交通監(jiān)控。同時(shí)采集、管控由此得到的全省涉車、涉駕信息資源，并利用這些資源對(duì)全省33種用戶完成34個(gè)智能交通系統(tǒng)用戶服務(wù)項(xiàng)目。通過本項(xiàng)目的建設(shè)，在湖南同期建立起“汽車專戶”清分結(jié)算平臺(tái)，為系統(tǒng)內(nèi)車主提供“非現(xiàn)金不停車交易服務(wù)”，促進(jìn)全省電子金融在道路交通領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展。在湖南全境運(yùn)行的所有汽車無償配裝“汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源”也稱“電子車牌”，并使其成為湖南公安交通管理的“前端技術(shù)平臺(tái)”。全系統(tǒng)由如下幾大部分組成：建設(shè)覆蓋管控全省道路網(wǎng)所需的“系統(tǒng)基站網(wǎng)絡(luò)”，建設(shè)系統(tǒng)運(yùn)行管控中心和分中心（含系列數(shù)據(jù)庫），建設(shè)系統(tǒng)營運(yùn)管理中心和分中心，建設(shè)全省“汽車專戶型清分結(jié)算平臺(tái)”，建設(shè)滿足33種用戶使用的商用基站群等。項(xiàng)目的總建成規(guī)模為：配裝全省150萬輛車的“電子車牌”（含過境車臨時(shí)卡10萬張）；建成六類、八型基站2700個(gè)，組成“系統(tǒng)基站網(wǎng)絡(luò)”；建成一個(gè)運(yùn)行管控中心、四個(gè)分中心和數(shù)據(jù)庫；建成一個(gè)運(yùn)營管理中心、四個(gè)分中心；建成一個(gè)服務(wù)全省的、以建設(shè)銀行為基礎(chǔ)的“清分結(jié)算”平臺(tái)。
3．上?？诎秶H集裝箱電子車牌識(shí)別系統(tǒng)案例
上海口岸國際集裝箱電子車牌識(shí)別系統(tǒng)的電子車牌的發(fā)放涉及500多家運(yùn)輸企業(yè)，12000余輛車的登記、制卡、貼卡、一次查驗(yàn)，以及港口的自動(dòng)化作業(yè)和司機(jī)的培訓(xùn)。針對(duì)面對(duì)的對(duì)象多、要求響應(yīng)時(shí)間快的特點(diǎn)。因此，上海的現(xiàn)有碼頭港口都已采用了RFID的自動(dòng)化應(yīng)用；同時(shí)，上海洋山港危險(xiǎn)品區(qū)、蘆潮查驗(yàn)區(qū)的電子車牌識(shí)別系統(tǒng)建設(shè)也將全面展開。這對(duì)上海地區(qū)所有運(yùn)營車輛電子車牌的推廣和上海RFID車輛自動(dòng)識(shí)別應(yīng)用項(xiàng)目的推廣具有極其重要的影響和意義。
四、RFID技術(shù)應(yīng)用所面臨的機(jī)遇及挑戰(zhàn)
隨著RFID技術(shù)的廣泛應(yīng)用，特別是非接觸公交卡、校園卡等項(xiàng)目在各地的推廣，培養(yǎng)了一批芯片、封裝、讀寫終端和系統(tǒng)集成廠商，這些國內(nèi)廠商已經(jīng)掌握了成熟的技術(shù)，初步形成了國內(nèi)的RFID產(chǎn)業(yè)鏈。RFID產(chǎn)業(yè)鏈主要由以下幾個(gè)部分組成：標(biāo)準(zhǔn)制定、芯片設(shè)計(jì)、標(biāo)簽封裝（含天線設(shè)計(jì)）、識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)、系統(tǒng)集成與管理軟件開發(fā)。就目前而言，國內(nèi)的系統(tǒng)集成廠商具有一定的大型系統(tǒng)的集成能力，但是使用的還主要是國外的軟件產(chǎn)品。RFID系統(tǒng)軟件處理和分析由RFID系統(tǒng)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，提供用戶真正有用的信息，是關(guān)系到RFID能否順利推廣的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是未來RFID產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈上最高的一段。與國外大型軟件公司努力進(jìn)行RFID系統(tǒng)軟件開發(fā)相比，國內(nèi)軟件公司相對(duì)很少介入RFID系統(tǒng)軟件開發(fā)，在這一點(diǎn)上，國內(nèi)的能力與國外相差很大。
五、結(jié)論與展望
在國內(nèi)，有關(guān)政府部門已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到RFID技術(shù)的重要性，并且給予了該產(chǎn)業(yè)大力的支持。雖然在RFID芯片設(shè)計(jì)上，國內(nèi)芯片公司的起步較晚，但隨著國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)業(yè)在最近10年中的長足發(fā)展，縮小了與國際芯片設(shè)計(jì)水平的差距，國內(nèi)公司在RFID芯片設(shè)計(jì)上完全有機(jī)會(huì)趕上，甚至超過國外芯片公司的技術(shù)水平。相信，隨著中國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，RFID技術(shù)的應(yīng)用前景將更加廣闊。
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