电子车牌在交通拥堵费管理中的应用研究

李 江，盛会平，侯著荣

（1.军械工程学院计算机工程系，河北石家庄 050003；2.91640部队，广东湛江 524064）

电子车牌在交通拥堵费管理中的应用研究

李 江1，盛会平2，侯著荣1

（1.军械工程学院计算机工程系，河北石家庄 050003；2.91640部队，广东湛江 524064）

电子车牌将车牌号码等信息存储在射频标签中，能够自动、非接触、不停车地完成车辆的识别和监控，是构建智能交通系统的基础。针对目前提出的征收交通拥堵费缓解交通拥堵的方案，本文研究了基于电子车牌的交通拥堵费管理系统，分析了系统的工作原理、总体结构和软件框架。应用该系统能够实现交通拥堵费管理的自动化、智能化，有效提高交通管理的信息化水平。

电子车牌；射频识别技术；交通拥堵费

随着我国社会经济的快速发展，城市车辆在近几年不断剧增，使有限的交通资源面临巨大的压力，交通拥堵成为一个日益严重的社会问题。为了减轻拥堵，很多城市相继开始采取一系列措施，如限行限号、控制车辆的增加等。其中，征收交通拥堵费是许多城市正在考虑实施的一项措施。就目前的情况，实施交通拥堵费，在确定拥堵路段、时段、记录车辆、计算拥堵费等诸多环节，需要大量的人力、物力，对交通管理是个巨大的挑战。如何应用物联网技术，建立智能交通管理系统，为交通拥堵费管理提供信息化的手段和工具，是解决上述问题的根本方法。

笔者研究了基于射频识别技术（RFID）的电子车牌系统的工作原理，将其应用于交通拥堵费管理系统中，研究了交通拥堵费管理系统的总体结构和软件框架，以实现交通拥堵费管理的自动化、智能化。

1 电子车牌工作原理

电子车牌实际上是一种射频电子标签。标签中含有唯一的标识符，可以保存一定的数据，比如车牌号码、车主等信息，通过阅读器就可以非接触地读取和写入标签信息。电子车牌是射频识别技术在车辆识别中的一种应用形式。射频识别技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，其工作原理如图1所示［1］。

图1 射频识别系统工作原理

射频识别系统一般包含射频标签、阅读器和信息管理系统三部分。系统工作时，先由阅读器发送射频信号，处于读写范围内的射频标签被激活，通过电感耦合或者电磁耦合进行能量耦合，使射频标签获得能量，并向阅读器发送存储在芯片中的信息。阅读器读取信息后，通过网络或者接口，与计算机系统进行通信，将数据传递给信息管理系统进行存储和处理［1］。

电子车牌的优点非常突出，非接触式识别，识别距离可达到几十米，车牌在污损、覆盖等情况下识别效果不受影响，可以识别高速运动的物体等。这些特点可以很好地解决城市交通管理中，车辆自动、快速识别的问题，保证车辆在正常行驶的过程中，就可以完成标签信息的获取，而不需要司机停车或者其他人员干预，极大的提高车辆信息采集的效率和准确度。射频标签的厚度一般只有几毫米，有的只有硬币大小，可以安装在汽车挡风玻璃上，也可以嵌入汽车牌照中，这种牌照与普通的汽车牌照没有差别，其安装和使用与普通牌照没有区别［2］。

2 系统总体结构

系统主要由阅读器、电子车牌、监控摄像系统以及信息管理系统等组成，如图2所示。在城市拥堵路段的入口处安装阅读器，阅读器可以安装在交通监控摄像头附近，与现有的城市交通监控摄像系统相结合。阅读器获取车辆信息，监控摄像系统拍摄提取图像。系统依托现有的城市交通信息网络，与交通监控中心互连，进行信息传输。

图2 系统结构图

交通监控中心的服务器上，运行交通拥堵费信息管理系统，控制协调整个系统的运作。阅读器在非拥堵时段处于关闭状态，此时，管理系统采用正常的摄像监控方式工作。在拥堵时段，阅读器开始工作，当车辆驶入拥堵路段，电子车牌进入阅读器的读取范围，阅读器读取电子车牌信息，监控摄像系统同时拍摄图片，电子车牌信息和照片通过网络传输到监控中心，由管理系统进行存储和处理。

3 信息管理系统软件功能结构

信息管理系统部署在交通监控中心，主要功能是实施电子车牌注册管理，控制各个路口的射频监控系统，接受网络传送过来的信息，将拍摄的图片与识别的车牌信息存储在系统数据库中，自动计算车辆拥堵费等。其整体功能结构如图3所示。

图3 交通拥堵费管理系统功能结构

3.1 系统维护模块

系统维护模块包含设置使用单位、用户管理、权限管理、操作监控等功能，主要实现对系统的维护与管理。拥堵计费涉及驾驶人的切身利益，管理不当极易发生纠纷。系统即要为不同的人员提供灵活开放的功能，也要防止误操作、恶意操作等情况出现。驾驶人员能够查询自己的拥堵费，提取详细的计费次数、时间、地点以及图片等信息。管理员应具有设定参数、审核拥堵费等功能。系统通过权限管理、操作监控等模块实现系统的安全性，兼顾系统的灵活性。用户登录时，系统会根据用户的操作权限对其开放特定的功能模块。操作监控模块记录用户登录系统后进行的各种操作，包括用户进入的模块及执行的操作等。

拥堵路段设置用来设置交通管理部门指定的拥堵路段、拥堵时间段，通过设置路段起止位置的阅读器来确定拥堵路段。在拥堵时间内，进入拥堵路段的车辆将被阅读器识别并记录。

3.2 电子车牌管理模块

电子车牌管理模块对电子车牌进行注册管理，与普通车牌管理类似，但是新增了对射频识别标签的管理。电子车牌注册是将车牌与电子标签挂钩。电子标签具有唯一的ID属性，一个电子标签对应一个车牌号码。电子车牌在制作时，将车牌号码等信息写入电子标签中，阅读器就能够直接读取车辆的牌号信息。需要进一步查询数据时，通过管理系统数据库，详细查询车辆发动机号、车辆注册、车主姓名等其它信息。

电子车牌注销则是将该电子车牌收回，在数据库中注销该电子车牌相关信息。系统提供灵活的查询功能，管理员可选择查询条件，如车牌号码、车主姓名、电子车牌ID号等，查询电子车牌相关信息，可对其进行修改。

3.3 拥堵费管理模块

拥堵费管理模块完成进入拥堵路段的车辆记录、费用审核以及缴费管理等功能。各路口阅读器获取的车辆信息，传送至系统后，系统将信息自动存入数据库。系统采用自动计费与人工审核相结合的方法，既提高系统的自动化水平，也增强系统的灵活性。

自动计费有两种工作状态，一种是路口尚未进入拥堵计费时段，此时在系统控制下，阅读器不工作，也不向系统发送数据，只有视频监控模块传送视频图像至控制中心，这种状态与普通的道路监控状态一样。当路口进入拥堵计费时段，系统自动启动各路口阅读器，阅读器将读取到的电子车牌实时返回，系统接收后自动计算拥堵费用。拥堵费的计费过程是完全自动的，无人工干预的。系统以滚动方式，在显示屏中不断刷新计费车辆的车牌号码、进入时间、路口标识及视频系统拍摄的图像。管理人员可以通过显示屏监控计费过程。

人工审核模块中，管理员可以按照路口、时间段或者车牌号码等多种方法，定位搜索计费记录。选定一条拥堵费计费记录后，系统显示相应的车牌号码、射频标签ID、计费时间、地点等信息，同时提取拍摄的图像，以便管理人员参考。根据审核结果，将计费记录标识为“计费”或者“不计费”。系统提供批量审核功能，可以将查询到的计费记录统一设置为“计费”或者“不计费”。未审核的计费记录在一定的时间段后，自动按照“计费”处理。

缴费管理记录车辆的拥堵费缴纳情况，已缴费的记录将被置为“已缴费”状态。

3.4 信息查询模块

信息查询提供功能强大的查询、统计与汇总功能。根据管理需要，系统提供各种查询条件，可以根据时间段、路段、车牌号码等查询拥堵费详细计费记录，也可进行统计汇总；可以查询指定车牌号码的拥堵费详细计费、缴费记录；统计拥堵费收缴情况、欠缴情况；统计欠缴拥堵费车辆信息等。信息查询模块为管理人员掌握拥堵费计费、收缴情况提供了快速、准确的平台，也为交通管理部门深入研究制定交通法规提供了高效的信息化工具。

道路拥堵分析是应用数据挖掘、数据仓库等智能分析软件，对存储在系统中的数据进行统计分析，找出其中潜在的规律，为管理部门进行决策提供依据。通过电子车牌系统，系统可以统计出各个路口通过的车辆数量，以及车流量随时间变化的关系，更加精确地确定拥堵路段、拥堵时段，为设置拥堵路段、时间提供依据。可以对车辆类型进行深入分析，统计外来车辆与本市车辆的比例，个人车辆与公务车辆的比例等，为科学制定拥堵限行方案提供依据。

4 结束语

采用电子车牌的交通拥堵费管理系统是射频识别技术在交通管理中的具体应用，该系统可以自动、快速获取车辆信息，实现车辆的识别和统计，为交通拥堵费管理提供自动化的信息采集手段，提高交通管理的效率。随着物联网技术的发展和物联网基础设施的建设，以电子车牌为基础的智能交通系统将成为未来交通管理发展的方向之一。

［1］郎为民.射频识别（RFID）技术原理与应用［M］.北京：机械工业出版社，2006.

［2］赵文婧，王刚.基于RFID的电子车牌管理系统［J］.微计算机信息，2010，26（10）：150－152，193.

［3］陈吉阳.电子车牌识别系统的开发及应用前景分析［J］.北方交通，2007（10）：77－78.

［4］宁焕生，张彦.RFID与物联网［M］.北京：工业大学出版社，2008.

［5］李静雅.物联网技术在城市公交系统中的应用研究［J］.机械工程与自动化，2010（6）：211－213.

［6］徐攀堃，王恒山.集装箱运输车辆的电子车牌应用研究［J］.企业技术开发，2006，25（7）：43－45.

［7］李如年.基于RFID技术的物联网研究［J］.中国电子科学研究院学报，2009（6）.594－597.

Application of E－plate in traffic jam toll management

LI Jiang1，SHENG Hui－ping2，HU Zhu－rong1

（1.DepartmentofComputerEngineering，OrdnanceEngineeringCollege，ShijiazhuangHebie050003，China；2.91640Unit，ZhanjiangGuangdong524000，China）

E－plate embeds the vehicle information into the RFID tag，implementing the location，identification and monitor automatically and without touching and stopping，which is the base of intelligent transportation.This article studies the principle，structure and functions of the management system of traffic jam toll based on e－plate，and this system implements the automation and intelligent of traffic jam toll management，improves the information level of traffic management.

E－plate；RFID technology；Traffic ja m toll

TP393

：A

1001－9383（2011）03－0029－04

2011－06－30

李 江（1981－），男，硕士，讲师，主要研究方向为数据库技术、决策支持、RFID技术.