基于RFID 电子车牌的特种车辆监管系统研究

王 昆

(苏交科集团股份有限公司 智能交通设计研究所，南京 210017)

0 引言

在城市交通管理中， 特种车辆进出城的管理对于城市交通管理具有极其重要的作用[1]。由于现状特种车辆的日常运营依靠音频通话及人工手动签单等模式， 监控效率低， 准确性差， 造成特种车辆通行过程中常常遇到阻碍。 因此， 开展基于电子车牌的特种车辆监管系统的研究，对提高城市交通的运营效率具有重要意义。

1 电子车牌车辆定位监管技术

电子车牌由国家公安部制定并予以推广， 是用于全国车辆真实身份识别的一套完整的系统。 由公安部交通管理局统一标准，统一推行，统一管理，与汽车车辆号牌并存，并且设计法律效力等同于车辆号牌[2]。

电子车牌的技术实现主要基于物联网超高频无源射频识别(UHF RFID)技术，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，是物联网射频识别技术在智慧交通领域的延伸。电子车牌技术突破了原有交通信息采集技术的瓶颈， 实现车辆交通信息的分类采集、精确化采集、海量采集、动态采集，依托于公安部无锡科研所“基于RFID 技术的机动车管控服务平台”应用示范项目，提供对车辆的精准化、智能化管理、 路网动态分配和异常事件智能报警等实战功能，实现公安交管体系在更大范围、更深层次的延伸、拓展，提高在城市交通管控能力。

近年来，部分科研机构、高新技术公司利用电子车牌技术来解决车辆身份识别问题。 各大科技企业都跻身车辆身份识别系统的研究，并发布了相关的产品[3]。 在国家层面，2017 年12 月29 日， 国家标准管理委员会正式发布电子车牌(汽车电子标识)系列国家标准，并确定该系列标准将于2018 年7 月1 日起开始实施[4-9]。

随着电子信息技术的发展，出现了为油罐车、危化品运输车、120 急救车等车辆开发的监控管理调度平台，自90 年代初，各国陆续针对涉及特种运输车辆监管方面的研究，建立了特种车辆监管平台，监控中心可以实时掌握特种车辆状态，迅速下达调度命令。日本、加拿大等国家，也很重视特种车辆监管问题，并出台了相应的规范。

目前， 车辆定位监管一般使用GPS 或北斗定位技术[10]。 从应用来看，大多使用GPS 定位、车辆行驶记录仪两种技术，未能实现城市重点区域内车辆预警、研判功能，不能有效提高交警、运管等部门综合处理各种信息的能力。 随着移动互联网、大数据等新技术的发展，利用电子车牌、超高频阅读器等技术，为危化品等特种车辆监管提供支撑，建立智能化的大数据监管平台，将有效减少城市重点区域内，危化品车辆的安全隐患。 本文基于电子车牌的检测技术， 监控特种车辆在城市主城区的进出过程，为交管部门提供基础数据支持，优化城市交通。

2 特种车辆管控系统总体架构

管控系统总体按照信源层、 网络传输层、 数据平台层、服务支撑层和应用层架构设计方案，车辆管控的流程如图1 所示。

信源层为电子车牌标签， 信息采集系统采集车辆过车信息、视频图像信息、公安交管部门的交警业务信息及社会面的信息等。 网络传输层主要是指前端信源层的数据传输至数据层，他们之间交换信息的公安网、视频图像专网、社会专网、互联网等网络链路层以及内外网安全接入平台等。 数据平台层是采用大数据平台和传统关系型数据库构建的数据仓库和数据集市， 还包括数据汇聚工具、数据分析、数据治理、数据挖掘等。服务支撑层是在支撑层的基础上为应用业务系统提供服务、接口、任务调度及运维等方面的支撑。 应用层主要体现与平台相配套的应用系统的建设， 主要包括设备管理系统、 车辆管理系统、通行证管理等应用系统。 对车辆通行信息进行处理，并进行可视化展示及告知和警示。

图1 车辆管控流程

电子车牌系统由电子车牌标签、天线、读写设备、传输网络、服务器系统、数据存储系统、发卡系统及后台应用系统组成。 电子车牌系统的结构如图2 所示。

3 车辆管控系统建设方案

图2 系统结构图

泰州市实施智慧交通建设，是响应“智慧城市”发展战略号召，保障城市交通畅通与安全，推动城市管理在交通方面创新应用，实现交通出行高效、智能、绿色的重要举措，有效提升城市道路交通综合服务能力。结合泰州市海陵区内路网和交通现状，建立电子车牌围栏系统。选择泰州市海陵区主城区路网，作为电子车牌建设范围，项目现场见图3。

图3 泰州城区现场调研图片

围绕海陵主城区边界交叉口设置电子车牌系统，结合电子警察杆件安装于特定路口的特定方向， 实现边界的无盲点监控。部分无电子警察或智能卡口的点位，新立杆件安装电子车牌系统的同时安装公路智能车辆记录监测系统。实现对特种车辆的动态管控，构建城区特种车辆管控区，实现被管控车辆诱导、限行和报警等功能。 泰州市海陵区主城区边界如图4 所示。

图4 泰州市海陵区主城区范围

根据电子车牌系统目前城市应用状况， 结合泰州市交通管控现状，实现特种车辆的管控需求。基于车辆通行信息对通行车辆，包括执勤车辆、客运车辆、危化品运输车辆等进行监管和提醒。按区域、按道路等方式显示各类特种车辆通行数量和通行频次， 并通过热力图等方式在地图上进行展现。同时，根据时间维度分析各类特种车辆通行规律，掌握各时段内特种车辆通行情况。

4 应用实例

选择泰州市禁区各入口为研究对象， 通过电子车牌采集的数据与人工采集的数据对比， 分析本文系统的可靠性。泰州市海陵区边界交叉口基本数据如表1 所示，通过调查和分析各交叉口的现状运行状况， 计算系统的车辆监管能力和识别能力。

表1 调查交叉口基本数据

现以迎宾路与金马路交叉口为例， 说明特种车辆管控系统的监控流程。该交叉口为十字交叉口，现已安装电子警察，主线双向6 车道，支线双向4 车道，通过在该路口添加电子车牌系统， 可以检测到进出主城区边界的车辆。 在通行高峰期(16∶00-19∶00)对该交叉口进行人工调查， 并通过电子车牌系统调出与人工调查时间相同的车辆行驶数据，然后对特种车辆的到达数进行统计分析，以人工检测结果为基准，结果如表2 所示。

表2 迎宾路与金马路交叉口车辆出入城情况

在表2 中可以看出， 通过本文方法得到的车辆识别率都处于合理范围，由此可知，文中提供的方法能够准确确定车辆的进出城需求，为城市交通管理提供数据基础。

5 结束语

电子车牌具有安装方便、数据采集灵敏度高、精度高等优点， 通过本文方法得到的车辆识别率误差率约3.59%，将有效的解决危险品、120 车辆、消防车辆等的身份识别、监控、告警等主要问题，有助于减少安全隐患，促进广大人民群众出行安全，预防和减少道路交通事故，提高城市综合管理水平。

本文主要针对泰州海陵区主城区边界范围的电子车牌，后续方案中将加入海陵区内部主要交叉口，并通过分析城市其他交通影响因素， 进一步探讨电子车牌系统在城市交通管理中的应用方向。