RFID技術在城市機動車監管中的應用

文｜中國電子工程設計院 李洪鵬

1 概述

作為物聯網的關鍵技術之一，RFID是一種非接觸式的自動識別技術，它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無須人工干預，可工作于各種惡劣環境。由于RFID技術可識別高速運動物體并可同時操作多個標簽，具有非接觸性、識讀距離遠、環境適應性強、可存儲攜帶較多的信息、高速批量識讀的特點，被認為本世紀十大技術趨勢之一。

RFID技術當前已在工業自動化領域的生產管理與控制、交通管理、公共安全、現代物流與供應鏈管理、軍事裝備可視化、防偽與資產管理、重大賽事與活動等領域得到了較好的應用。

RFID作為一種新興的自動識別技術，在當今得到了快速的發展，由其組成的RFID應用系統可以具有自動識別、遠距離檢測及可視化等功能，將其應用在移動車輛的自動識別與管理方面，可將城市車輛通過RFID等信息采集傳感設備與網絡連接起來，實現車輛智能化識別和管理的網絡，構建“車聯網”管理平臺，提供城市車輛監督與管理相關的服務功能，有廣闊應用前景。

2 RFID技術在國內智能交通領域應用現狀

由于RFID系統的特性，其已成為智能交通領域重要應用技術之一，正逐步與傳統智能交通技術融合，并得到較好應用。其應用包括：智能停車場管理、車輛智能交通管理、車輛調度管理、港口碼頭車輛管理、車輛智能稱重管理、智能公交管理、非法車輛稽查管理、海關車輛通關管理、機動車尾氣排放控制管理等。

隨著RFID芯片技術及工藝的發展，靈敏度不斷提高，使得粘貼在車內前擋風玻璃上的標簽作為RFID電子車牌可靠信息源成為可能，并且與之相適配的RFID識讀器內核技術的不斷升級，整個RFID前端信息采集系統性能大幅提高。當車輛移動速度達到120km時，對RFID電子車牌的讀寫成為可能，使得無源RFID技術在城市內交通監管成為現實，大大降低了RFID電子車牌與RFID系統成本。

目前，國內已有部分城市在機動車尾氣排放控制環保管理、路橋收費管理、城市車輛緝查的智能化管理方面取得了較好的應用，在提高道路車輛通行效率、減少車輛違法及違規現象、治理機動車尾氣排放等方面取得了良好的社會和經濟效益。

但在應用推廣中也存在一些問題，集中體現在以下兩方面：

（1）RFID電子標簽內的數據及RFID系統的數據安全與保密問題，其將直接影響整個系統的可靠與真實性，以及對運營數據的保護問題。

（2）合理定義應用，搭建多領域應用平臺，使得“車聯網”為運營提供高效管理與服務。

3 RFID系統的數據安全與保密

除了后臺應用系統的數據存儲、傳輸安全外，整個RFID系統的安全還應重點考慮以下四方面的問題：

（1）作為電子車牌的RFID電子標簽芯片的數據安全。

（2）RFID電子標簽的加密與授權。

（3）RFID讀寫設備的加密與授權。

（4）RFID讀寫設備對RFID電子標簽的合法性驗證。

對于RFID電子標簽芯片的數據安全來說，需要綜合考慮EPC區、TID區、USER區、Reserved區的分工及操作功能，通過密鑰管理系統生成的密鑰及加密算法對存入標簽的數據進行數字簽名，以及生成訪問車輛電子標簽的訪問密碼，分散因子根據定義可以采用如EPC、TID區的數據，根據標簽芯片的型號不同決定TID是否由廠家定制。

對于RFID讀寫設備、RFID電子標簽的加密與授權，以及前者對后者合法性的驗證，需要建立密鑰管理系統，并發行安全認證密鑰卡來進行保障，可以建立不同密鑰的版本，并根據不同功能或應用定義不同應用類型的密鑰。

4 基于RFID技術的城市機動車監管系統方案

根據當前的現狀及存在的問題，筆者認為基于RFID技術的城市機動車監管系統的總體目標應是“多點快速非接觸采集數據、實現安全的數據存儲與交換、構建一個平臺、建立系統標準與規范、綜合多領域應用，有效實現機動車綜合監管”。

機動車監管系統往往是區域性、跨行業、多技術型的應用平臺系統。因此，在架構設計上將充分考慮到數據傳送的速度，數據的質量、安全、整體業務流程的合理、各個環節接口規范性和擴展性以及整個系統的可靠性和容錯性。此外，不管由于網絡的原因還是系統服務器的原因，系統都應該具有緊急應變的能力。

系統應形成從上牌、檢測、維護、使用、違章處理、報廢等全過程、全生命周期的管理，通過對車輛證照的電子化管理，完善車輛資料庫。電子標簽作為電子車牌證照粘貼在機動車上，電子標簽內部存儲車輛監管的綜合信息，通過RFID硬件監管設備，分析識別問題車輛，實現一點上發現問題，全網進行監控，有效預防、打擊犯罪；通過RFID監管平臺，使用新方法、新手段，解決行政管理工作中的交叉點和空白點，實現對機動車執法的整體性、統一性、和諧性，使得管理從粗放型的管理走向綜合型管理，使得服務從單一領域到跨領域。

（1）系統網絡結構

從硬件設備的部署來看，首先建立統一的數據中心，對數據進行匯總、分析、處理、分發，支持各業務子系統的日常運行，針對應用的不同，設置業務應用服務器、接口服務器、中間件服務器、Web服務器等，對系統的負載進行有效均衡，并通過防火墻等手段對設備的訪問安全予以保障。

末端節點的稽查設備采用移動和固定相結合的方式，固定稽查設備部署在城市道路、高速出入口、檢查站等場所，結合移動稽查手段形成城市動態網狀機動車監管系統，如圖1所示。

圖1 系統網絡結構示意圖

機動車監管采用固定為主，移動為輔的原則。在固定地點如，城市干道的出入口、繁華地點路段、機關、市委市府所在地等地點部署固定稽查設備，同時，采用移動稽查方式（車載、手持）作為機動稽查手段，從而實現機動車實時在線監測，對違規、違法車輛實現即時快速發現，有效控制并追蹤其行動路線、及時攔截執法。

（2）系統組成

系統通過移動、固定、手持稽查設備以及攝像頭等完成數據采集，將動態圖像識別技術和RFID射頻識別技術融于一體，采用對物理車牌、車輛特征進行圖像識別和對RFID電子標簽遠距離無線射頻識別的“雙電子眼”識別技術，形成車輛監管信息數據庫中的基礎監管信息數據。

監管平臺管理系統由證照管理、交通信息管理、公共信息管理以及機動車稽查監管等子系統組成，完成平臺系統與用戶的交互，系統管理維護，車輛監查等功能。

中間件服務器是系統核心組件，在其統一調度、協調下，完成計費、結算、流量統計、車輛稽查等諸多應用功能。平臺系統通過安全網關實現與外部第三方接口的連接，例如環保、收費管理、呼叫中心、指揮調度以及保險、稅務、公安等應用，如圖2所示。

另外，系統應能自動鑒別下述車輛：盜搶、走私車輛，假、套牌車輛，違章未繳罰款車輛，肇事逃逸車輛，報廢車輛，逾期未年檢車輛，欠費、欠稅車輛，未買強制第三者責任險車輛，無牌車輛，未經服務資格認證的司機駕駛的車輛。

在政府的大力推導下，RFID技術在我國眾多應用領域有了蓬勃的發展。RFID技術在城市機動車監管中，不僅解決了傳統智能佳通技術的一些應用缺陷，如不能識別假車牌等，而且使“車聯網”成為可能，為智慧的城市交通管理服務，應用前景光明。

圖2 系統組成結構示意圖