智慧社區之“RFID+手機”車輛身份識別系統①

陳皓

摘 要：“RFID+手機”車輛身份識別系統是“智慧社區”傳感安防公共服務平臺系統中一個重要組成部分，建立車輛身份識別系統管理子系統，采用RFID與圖像識別技術的社區車輛身份識別，采用基于智能手機的無線數據通信技術實現手機號碼及ID識別，用以鑒別駕駛車輛人員身份。從而實現對車輛進行車身及車主雙重識別，對車輛和駕車人員的識別真正做到了一一對應以及車輛與駕車人員的對應，使社區安保車輛識別更加完善；使社區居民享受現代科技成果，體驗生活品質的提高，彰顯社區服務系統對居民生活、健康、安全的全方位呵護。

關鍵詞：智慧社區 智能安防 智能家居 RFID射頻識別

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0008-03

智能車輛安防管理是智能安防的一個重要組成部分，時代的發展人們居住環境已由過去分散型居住，逐漸演變為現在更為集中的小區式居住。聚集式的居住方式，也給防火、防盜等安全問題帶來了一定的隱患。物業管理在現在的生產生活中發揮著重要的作用。機動車輛和非機動車輛的安防管理對社區或小區內工作、生活人員至關重要，其自動化水平直接決定了智能安防的水平。現在的小區大部分已經規劃了停車場收費管理系統，對機動車的安全防范有一定的保障，但主要還是依靠物業管理人員的看管和肉眼識別，特別是在非機動車和電動車的管理上還是依賴人工看管。由于現在小區的住戶多，車輛進出頻繁給物管人員增加了很多工作壓力也不能完全杜絕車輛被盜事件，使業主和物業之間矛盾加劇。

因此結合車輛檢測設備和控制設備，完成對車輛信息的識別，以及相關人員的信息管理、使用記錄、事故等信息統一管理，進一步提高車輛管理、使用效率和安全保障，做到車輛狀態有案可查、有據可依，實現車輛的科學化、自動化管理的車輛管理系統便應運而生了。針對車輛信息的識別我們采用最新的射頻識別（RFID）技術，它是從20世紀80年代走向成熟的一項自動識別技術，近年來發展十分迅速。射頻識別（RFID）系統應用的范圍廣闊，可被廣泛應用于工業制造、商業供應鏈管理、公共交通管理、商品防偽、身份識別以及安全和軍事等眾多領域。射頻識別（RFID）技術可以用來識別和跟蹤幾乎所有物理對象，并由此可以構建一個容納和連接世界上所有物品的廣泛的智能網絡。RFID射頻識別系統由讀寫器、微波天線、電子標簽三部分組成，以天線進行無線電波的傳播。電子標簽通常是存有數據的小型電子標簽，它具有智能讀寫及加密通信的能力。其主要優點是環境適應性強、不受風雪、冰雹、灰塵等的影響，可全天候、無接觸地完成自動識別、跟蹤與管理，且可穿透非金屬物體進行識別，抗干擾能力強。因此，RFID技術成為我們項目開發的首選車輛信息識別技術。

該系統結合RFID技術，在此設計供一套完善的機動車輛和非機動車輛的社區管理系統，車輛使用電子標簽由全向遠距離讀卡器進行車輛身份識別，同時結合車輛視頻識別技術對車型和車牌識別，增加車輛識別的可靠性，減少誤動作和利用系統RFID標簽識別技術進行智能盜竊，同時開發設計手機號碼及手機ID識別軟件，通過藍牙技術或WIFI技術，在手機端開發智能軟件，和在物業管理系統門禁管理系統中安裝基于藍牙技術或WIFI技術傳輸的手機身份識別單元，當車輛進出門是，門禁系統首先識別車輛身份，通過RFID標簽識別和視頻影像識別確認車輛身份。若不是該社區車輛禁止自行進出，必須由工作人員授權，發放臨時RFID標簽和采集車輛影像信息后方可進入，收回臨時RFID標簽方可使出。如若是該社區或小區車輛，啟動駕駛人員身份識別，為了方便用戶進出采用手機號碼及手機ID識別，不在單獨發放RFID標簽，減輕用戶使用負擔。系統只有同時識別到車輛身份和駕駛員身份與車輛在物業管理中心注冊的信息一致時方可自動出門，否則要物業管理人員人為授權，增加系統對車輛管理的安全性和方便性。

該系統以傳感安防為手段，進行車輛防盜方面探索平臺的建立方法，研制相應的管理平臺，服務于科技社區、智慧社區、和諧社區的建設。

1 該系統適用對象

該系統適用于任何需要進行車輛進出管理的單位、部門、社區、小區或大廈。進行進出機動車輛限制、授權和管理，同時實現非機動車輛的進出管理。對于單位和部門或大廈等辦公或公共場所，可以實現車輛身份和人員身份管理，提高場所的安保等級，降低安全隱患，同時可以實現職員訪客或消費者的車輛財產安全管理，避免其承受車輛失竊損失。

系統的最終客戶是智慧城市的智慧社區的居民或單位，實現在社區全部實現安防智能化，是智慧社區居民享受智慧城市的高科技成果。

目前國內很多社區或小區實現了“智慧社區”管理，但功能還不完善，離“智慧”還有一定差距。多數只是實現智慧物業管理，針對智慧化社區的特點，集成物業管理的相關系統，例如：停車場管理、閉路監控管理、門禁系統、智能消費、電梯管理、保安巡邏、遠程抄表，自動噴淋等相關社區物業的智能化管理，實現社區各獨立應用子系統的融合，進行集中運營管理。但未涉及到車輛智能防盜，特別是非機動車輛的智能防盜技術，該系統研究的項目內容具有良好的應用前景。在國內外均未見使用RFID識別技術+手機ID識別技術實現車輛身份識別和駕駛車輛人員識別的報道或應用，該系統是一個全新的研究課題，具有腎炎的研究價值和應用價值，其相應成果具有技術先進性，應用適用性和推廣前景關闊性，其具有很強的抗競爭性。

2 該系統重點解決的問題

“智慧社區”傳感安防公共服務平臺系統中，建立車輛身份識別系統管理子系統，采用RFID與圖像識別技術的社區車輛身份識別（非機動車只使用RFID識別技術），采用基于智能手機的無線數據通信技術實現手機號碼及ID識別，用以鑒別駕駛車輛人員身份。從而實現對車輛進行車身及車主雙重識別，對車輛和駕車人員的識別真正做到了一一對應以及車輛與駕車人員的對應，社區安保車輛識別更加完善。

系統構成如圖1所示，系統將圖像識別技術與合RFID技術相結合，能可靠識別車輛；使用智能手機開發識別支持軟件，結合車輛安保支持服務系統的手機識別軟件可以實現車輛駕駛者身份識別。

安保系統根據識別結果控制如圖2所示雙向道閘進行通行控制。車輛進入時，如果車輛身份識別通過，系統可以自動控制道閘打開允許車輛進入；不通過需要人工登記發放臨時標簽和登記車牌及人員信息，之后方可人工打開入口道閘允許車輛進入。車輛使出小區時，車輛身份識別未通過，需人工核實車輛信息和系統運行情況，人工處理，若車輛身份識別通過還需同時識別到與車輛對應的合法駕駛者的手機信息，即識別到合法的駕駛者信息時，系統可以自動控制道閘打開允許車輛使出，否則需要人工核實車輛駕駛者，手動開關道閘進行車輛使出來控制。同時系統對車輛進出的信息識別結果和管理人員管理控制信息進行存儲，方便用戶和相關部門時候調閱查詢。

具體需要解決的關鍵技術如下。

（1）防沖突讀卡。

RFID識別技術中要防止沖突發生，采用防沖突算法，算法實現是根據ISO/IEC 18000-6C防沖突算法，針對讀寫器特定的應用要求，完成防沖突讀卡號。首先讀寫器發送選擇指令，場區內符合條件的標簽返回就緒狀態接著發送查詢指令開啟新盤存周期，符合條件的標簽進入仲裁狀態經過多次查詢系列指令后，計數器槽變為0的標簽進入應答狀態并返回16bit密鑰，讀寫器解碼正確后，用其特有16bit密鑰對其進行讀寫操作，其他標簽返回就緒狀態，不再進行防沖突過程，繼續讀卡；讀卡完成后，已讀取標簽退出盤存周期，對剩下的標簽進行防沖突讀卡；如果連續5次沒有回波相應，則認為場區無卡，結束防沖突讀卡。

（2）數字加密技術。

加密技術是電子信息交換的安全使用。加密技術分為兩類，即對稱加密和非對稱加密。對稱加密又稱私鑰加密，即信息的發送方和接收方用同一個密鑰去加密和解密數據。它的最大優勢是加/解密速度快，適合于對大數據量進行加密，但密鑰管理困難。如果進行通信的雙方能夠確保專用密鑰在密鑰交換階段未曾泄露，那么機密性和報文完整性就可以通過這種加密方法加密機密信息、隨報文一起發送報文摘要或報文散列值來實現。非對稱加密又稱公鑰加密，使用一對密鑰來分別完成加密和解密操作，其中一個公開發布（即公鑰），另一個由用戶自己秘密保存（即私鑰）。信息交換的過程是：甲方生成一對密鑰并將其中的一把作為公鑰向其他交易方公開，得到該公鑰的乙方使用該密鑰對信息進行加密后再發送給甲方，甲方再用自己保存的私鑰對加密信息進行解密。

（3）智能手機電話號碼及手機ID識別。

設計手機WIFI或藍牙數據通信軟件，手機通信軟件后臺運行，自動識別社區或小區WIFI連接，并與社區或小區車輛管理數據中心建立數據通信連接。當車輛管理中心通過RFID讀卡器讀取車載RFID標簽ID值后，通過WIFI讀取已連接手機的ID信息，如手機串號、SIM卡串號、WIFI的MAC地址或Ethernet MAC地址的等，將RFID標簽和視覺識別到的車牌等圖像信息進行比對識別車輛身份，查詢相應車輛注冊的手機ID信息，確認手機ID信息是否相符。只有當車輛信息識別到并確認為該社區或小區授權車輛，方可自動開啟道閘放行進入，否則必須人為授權登記之后才能人為開啟道閘放行進入。只有當車輛信息識別正確并且手機識別為該車輛注冊的合法駕駛人員方可自動開啟道閘放行駛出小區，否則必須人為授權和開啟道閘放行。

（4）小區“車輛身份識別管理系統”。

在社區車輛管理中心設計完善的“車輛身份識別管理系統”，系統能夠對車輛信息進行注冊，包括車牌、車型和車載RFID信息等，行能夠對車輛的相應合法駕駛人員進行注冊，只要包括人員的身份信息和手機ID信息，用以車輛身份識別管理。系統可以連接高頻遠距離RFID讀卡器讀取車載RFID信息；連接攝像頭采集車輛影像和車牌號碼，進行車輛身份識別；連接WIFI讀取識別區域內的手機ID信息，以確定車輛的駕駛者是否與車輛注冊的合法駕駛者相符；可以同步記錄系統運行的過程數據，包括物業管理人員的操作過程和系統的自動識別與操作過程；系統同時支持信息查詢，用以事后信息統一與事故鑒定。

3 該項采用的技術路線

第一步：設計硬件系統如圖3，系統由RFID數據讀寫單元+視頻采集單元+手機數據通信單元+道閘控制單元+車輛身份識別處理計算機系統構成。車輛身份識別處理計算機系統使用服務計算機通過無線通信網絡（如Zigbee、藍牙、WIFI等）或有線通信網絡與RFID數據讀寫單元和道閘控制單元以及視覺采集單元和用戶手機進行通信，實現數據采集、處理分析、存儲以及控制報警信號輸出。

第二步：設計系統支持軟件，系統支持軟件分三個層次，分感知層，信息傳遞層即網絡通信層和應用層。

第1層即感知部分設計，就是把各種物體的信息能夠感知出來。設計讀卡器程序，讀取車載RFID卡信息，設計視頻采集程序實現含有車輛外觀及車牌信息的影像獲取；設計智能手機ID讀取軟件，該手機軟件在與車輛識別中心建立連接后根據識別請求發送手機相應ID信息。

第2層是信息傳遞部分設計，承擔信息的傳輸，在RFID讀卡器、視頻采集器和智能手機ID讀取軟件中設計與車輛識別中心的數據通信程序，實現數據上傳；設計道閘控制器的控制信號傳輸程序，實現道閘開啟與關閉控制。

第3層是應用層設計，上層應用通過網絡獲取感知部分采集到的物體信息，完成信息的分析處理和決策。實現通過視頻圖像進行車牌識別和車型識別，將RFID信息、車牌信息、車型信息、手機ID信息和管理信息進行信息綜合與比對、決策，產生車輛身份識別結果控制輸出和報警控制。同時建立完善的信息管理系統。如圖4所示。

在應用系統中，同時引入中間件系統來處理物體信息的通信，以電子編碼為信息源在本地的對象名解析ONS服務器上獲取信息的服務器網絡地址，查詢到信息進行相應的計算處理后經網絡傳輸到應用終端。

根據上面的電路結構和程序設計水的三層架構，應用系統的設計包括前端數據的采集系統、網絡數據傳輸系統、后端數據處理系統，每個系統的功能都是明確的，系統間相互銜接和支撐，更有利于系統應用的部署和實施。

4 結語

“RFID+手機”車輛身份識別系統，以傳感安防為手段，進行車輛防盜方面探索平臺的建立，研制相應的管理平臺，服務于科技社區、智慧社區、和諧社區的建設。面向城市的各個社區或小區，使社區居民享受現代科技成果，體驗生活品質的提高，彰顯社區服務系統對居民生活、健康、安全的全方位呵護。該系統的研究方向在國內尚屬于新課題，系統軟件的開發立足高起點，具有較高的技術含量，該系統可促進信息化產業發展，為智慧城市及智慧社區提供技術支持，為社會平安出力。

系統在當前社會管理的新形式下，創新生活方式，創新社會管理，具有較好的產業化前景和社會價值。

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