射频识别技术在公交站车辆管理中的应用

一、概述

　　目前，信息化在国内外经济、政治、文化等各个领域受到的重视和推广说明信息科学技术在各个行业扮演了非常重要的角色。信息科学技术的革命为建立城市公共交通智能化和网络化管理体系的建设提供了基础技术和必备的先决条件，射频识别技术(Radio Frequency Identification，缩写简称为RFID)已被广泛应用于具有“点式定位”特点的交通运输、物流等行业，射频识别技术在公交站场智能化管理方面也可扮演重要的角色。

　　二、射频识别技术的构成、工作原理及优势

　　(一)构成及工作原理

　　射频识别技术是通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，由射频 、读卡器和信号发射天线三个基本部分组成。其工作原理是：当射频卡进入收发天线区域后，发出的加密载波信号被天线接收，经RFID射频读卡器装置接收处理后，向通信模块发送获取的卡信息。

　　(二)射频识别频率

　　RFID发送的频率称为RFID系统的工作频率或载波频率，荩本有四个范围：低频(30～300kHz)、高频(3～30MHz)、超高频(300～2．45GHz)和微波系统(2．45 5．8GHz)。目前市场上常用的载波频率有低频125kHz与133kH 高频13．56 MHz、超高频902～928 MHz和微波2．45GHz与5．8GHz等。后面系统实现主要是采用2．45GHz-2.483GHz频段。 

　　(三)射频识别技术具备的优势

　　射频识别技术目前的发展已经比较成熟，应用推广的领域也逐渐增多，应用在公交站场对车辆管理方面，具有其它识别或定位系统所 具备的优势，土要体现在以_卜几点：

　　1．全双工稳定、可靠的无线数据通信．误码率几乎为零。

　　2．载波信号穿透力和绕射力极强，标签可固定安装在车辆的任何物体的表面，包括金属、非金属、玻璃的表面等。

　　3．射频卡读写区域无方向性，接收和发射天线无需对准被读取的射频卡。

　　4．具有信息防冲撞功能，可同时识别多辆并排、串道、跨线、爬头等 按规定行走的车载卡，无论车道上前后左右的车辆大小、高低、彼此遮挡，各 均能可靠识别，单套设备可同时读取10个车道通行的 载射频卡信息。

　　5．射频卡超低能耗设计，高能锂电可反复、连续读写高达700万次。

　　6．射频}÷具有低压检测及低压信号报送后台计算机的管理功能。

　　7．射频卡的感应范围(可达300米左右)和通过速度(可达120kM／h)可根据管理需要进行灵活调整，而无需增加设备投资或对设备作大的改动

　　8．射频卡的正常工作不受任何天气变化的影响，适应风沙、雨雪、粉尘、盐雾、灰尘、油污、加油站、加气站等防爆和非防爆的环境。

三、射频识别技术在公交站场车辆管理中的应用

　　射频识别技术这种基于“点式定位”的系统可广泛应用于公交站场营运公交车辆进场、 场、落客、候车、加油、加气、洗车、检修、自动抄号识别及电子站牌等方面的管理，实现公交车辆管理的无人值守，有利于协助公交车辆运营体系达到信息通透，将更好地实现“有效监管”和“高效服务”的统一。

　　在公交站场实时采集通过车辆所携带的射频卡信息，并与公交站场的地址信息、运营单位信息、车牌信息、车辆到达公交站场的时间信息捆绑在一起，有效对通行车辆进行远程自动抄 号和联网监管，将实时采集到的数据通过GPRS线网络，实现公交站场与监管中心之间电予数据实时交互，使到达公交站场的车辆信息与监管方对车辆信息的管理实现精确同步，进而提高对公交车辆运营管理的自动化水平。

　　在此之前，我国人口密集、交通比较拥堵的北京、上海、广州、武汉等城市都在公交站场建设中尝试采用了RFID技术。

　　四、系统实现

　　(一)系统组成

　　主要南车载卡射频卡、近端信息采集传输设备、远端数据库服务器、后台数据分析／管理／发布服务器和应用客户端五个主要部分组成。

　　1．车载射频卡

　　车载射频卡安装在公交车辆上，用于存储运营车辆的信息。它是由天线、电源、微处理器和存储器组成。相关技术要求如下：

　　(1)采用是有源的，工作频率为2．45GHz～2．483GHz，工作时间>5年。

　　(2)车载卡存储固定的ID编码信息。该编码与车辆的信息一一对应。

　　(3)车载卡在收发天线感应区采用不断发送卡号信息的工作模式。

　　(4)无线识别距离30m左右(可根据实际应用的公交站场环境给予调整)。

　　(5)当车载射频卡工作电压低于工F常使用电压时，数据交换同时主动向远端服务器发送低压报警信息。

　　2．近端信息采集传输设备

　　近端信息采集传输设备主要由RFID无线射频读卡器装置、前置通信模块、室外设备机箱等部分组成(如图1所示)。RFID无线射频读卡器装置由收发天线及射频读卡器构成。其工作原理是：当车载射频卡进入收发天线区域后，车载射频卡发出的加密载波信号被天线接收，经RFID射频读卡器装置接收处理后，向前置通信模块发送获取的车载射频卡信息；前置通信模块将接收到的卡号、时间、地址信息通过无线方式与远端的读卡服务器建立通信连接。

图l近端信息采集传输设备结构图

　　前置通信模块具有GPRS无线通信、IP地址设置、读卡数据缓存ILL对 E本地卡号限制过滤、远程通信超时／异常告警、时钟／卡号集／异常告警短信远程设置等功能。为确保GPRS无线通信的稳定性和可靠性，前置通信模块要求提供热备份的GPRS工作模块为第二信道。室外设备机箱具备适应风沙、雷雨、粉尘、灰霾、灰尘、油污、加油站、加气站等防爆和非防爆的作业环境条件。

　　3．远端数据库服务器

　　远端数据库服务器拥有固定的、永久性的IP地址，并通过Internet接入，实现和GPRS的内嵌TC~IP协议栈与地面识别设备的前置通信模块建立通信连接，其主要任务是接收、存储地面识别设备无线传送来的车载卡数据信息。

　　4．后台数据分析／管理／发布服务器

　　(1)主要存储多个地面识别设备进行集中管理，提供读卡记录和通信异常记录的设备。

　　(2)具车辆运行数据分析、管理和信息发布能力，含为公众提供公变信息服务，为管理者提供实时系统状态查询、历史数据分析服务，制定交通发展策略及规划的宏观信息分析等。

　　5．应用客户端

　　采用几前成熟的Web技术，提供公交站越簿；； 场营运公交车辆进出信息的记录、查询、统计、检索、分析等功能的操作平台。 

系统结构图

 　　五、应用对比

　　与目前采用最多的GPS卫星定位公交智能交通技术相比，RFID技术具有其独到之处。GPS卫星定位虽然可以识别车辆，例如广州市在这方面也进行了很长时间的试点运行，但仍然存在较多问题，主要是GPS车载设备在一些有顶棚或者有遮掩体的公交站场信号不稳定、设备价格昂贵等。而在公交站场采用RFID技术，就可以解决这些问题的困扰。· GPS的应用需要结合GIS地理信息系统才能发挥较大的效用，但GIS的开发增加了应用的成本，而RFID技术不需要复杂的GIS系统配合。RFID与GPS相比的缺点在于灵活性方面．但RFID目前的技术完全能够满足公交车辆在固定公交站场进出营运的特点及行业需求。在公交站场内公交营运路线固定、实现同样功能的前提下，在公交站场车辆管理中采用射频识别技术，成本将远远小于采用GPS技术。

　　六、总结

　　针对我国目前大城市公交系统的特征，采用射频识别技术的“点式定位”方式，能克服GPS在公交领域应用中的一些不足，减少资金投入。射频识别技术在公变站场车辆管理中的应用，把射频识别技术、GPRS无线通讯技术、TCP／IP数据传输网络等技术应用为一体，有利于整合其它服务信息，为公交站场营运公交车辆的调度、管理、信息发布等综合服务提供基础条件，是一 种新型的交通信息采集传输的管理手段，有较好的推广应用前景。随着我国公共交通事业的发展．射频识别技术在公交领域的应用将日益广泛，这必然是我国公交智能化建设的重要方面之一。