作者簡(jiǎn)介：康曉麗，1978（-），山西省興縣人，工程師，就職于山西省自動(dòng)化研究所控制工程部，后任職業(yè)務(wù)科副科長(cháng)、科長(cháng)。主要從事自動(dòng)化、計算機應用技術(shù)及機電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、研制及部分的生產(chǎn)，機電工程的安裝、調試，以及科研項目的管理工作。

    摘 要：本文運用射頻識別技術(shù)即RFID（Radio Frequency Identification），建立全面的交通流量管理系統，實(shí)現城市交通管理的智能化。并與傳統管理方式進(jìn)行了比較，突顯出其優(yōu)勢所在。

    關(guān)鍵詞：交通流量；無(wú)線(xiàn)射頻識別；管理系統

    This paper USES RFID namely RFID (Identification) technology, have been set up the comprehensive traffic flow management system to realize the intelligence of city traffic management. And with the traditional management mode are compared, and highlighted its advantage.

    Key words: Traffic Flux; Radio Frequency Identification; Manage System

    引言

    由于近年來(lái)大城市人口密度大、新車(chē)增長(cháng)速度過(guò)快、施工項目多、市民的交通觀(guān)念差等原因，交通擁擠情況十分嚴重，已經(jīng)嚴重影響到人們的日常生活。交通路況的好壞與人們的日常生活息息相關(guān)，因此實(shí)時(shí)掌握全市各路段的車(chē)流量，建立全面的交通流量管理系統，從而合理建設、規劃交通，從根本上解決、緩解交通擁擠問(wèn)題已成為交通管理部門(mén)的重要目標之一。本文講述了無(wú)線(xiàn)射頻識別即RFID（Radio Frequency Identification）傳感技術(shù)在交通流量實(shí)時(shí)監測系統中的典型應用。

    1無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)介紹

    射頻識別技術(shù)即RFID（Radio Frequency Identification），又稱(chēng)為電子標簽、無(wú)線(xiàn)射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線(xiàn)電訊號識別特定目標并且讀寫(xiě)相關(guān)數據，無(wú)需識別系統與特定目標之間建立機械或光學(xué)接觸，也是一種非接觸的自動(dòng)識別技術(shù)，識別工作無(wú)須人工干預，可工作于各種惡劣環(huán)境，可識別高速運動(dòng)物體并可同時(shí)識別多個(gè)標簽，操作快捷方便。 是目前發(fā)展最為迅速，潛力最大的新興無(wú)線(xiàn)技術(shù)之一。

    2基于RFID（Radio Frequency Identification）傳感技術(shù)的道路交通狀況監視系統

    通過(guò)將RFID系統劃分為3層，實(shí)現可靠、通用、易擴展的道路交通狀況監視系統構建平臺。第一層，也是最底層為Device層，即RFID傳感器硬件部分，包括讀寫(xiě)裝置、物理設備（TCP/IP、串口（USB、RS-232C）等）；第二層為中間件層，即RFID傳感器控制服務(wù)器端，通過(guò)Event控制/管理(包括數據過(guò)濾和Event通知)和設備管理（包括設備登陸/管理和數據收集）實(shí)現Log收集分析的集約訪(fǎng)問(wèn)階層管理；第三層為Application層，是上層應用系統，通過(guò)采用.NET API庫（只支持Windows）、應用WebService、DB實(shí)現流量實(shí)時(shí)監控、實(shí)時(shí)交通管制、交通規劃系統等功能。

    2.1RFID車(chē)輛感應標簽系統

    （1）車(chē)輛感應標簽構造原理

    如圖1所示。
           
                                

                               圖1車(chē)輛感應標簽構造原理圖

    一個(gè)車(chē)感標簽可以分為無(wú)線(xiàn)通信、傳感器、時(shí)鐘、CPU內存、電池等幾個(gè)部分。其中無(wú)線(xiàn)通信模塊保證了車(chē)輛感應標簽與信號接收器之間的通信，通信距離根據天線(xiàn)型號的不同，有80米、300米和200米三種，通信方式采用低功耗技術(shù)，每枚電池保證不間斷通信5年時(shí)間，通信速度高達2Mbps；傳感器模塊可以記憶當前地球磁場(chǎng)屬性，并且感應到當車(chē)輛通過(guò)時(shí)磁場(chǎng)的微弱變化；時(shí)鐘模塊高精準的記錄當前時(shí)鐘，時(shí)鐘可以通過(guò)信號接收器讀取/設置，時(shí)鐘模塊的計時(shí)晶震，提供給CPU(數據處理器)計算車(chē)速所必須的時(shí)間變化量；CPU和內存模塊提供了流量計算邏輯，通過(guò)傳感器模塊收集的磁場(chǎng)數據，CPU可以用預先編制的計算邏輯計算車(chē)輛長(cháng)度、大小、速度等信息。內存模塊提供的儲存空間提供了在不能同步數據時(shí)（信號接收天線(xiàn)損壞等）暫時(shí)儲存車(chē)流量數據的可能；電池模塊提供的長(cháng)久的電力供應，配合整體的低功耗技術(shù)，持續工作時(shí)間可以廠(chǎng)達6年。整體工作溫度-30℃~70℃。

    （2）車(chē)輛感應標簽工作原理：

   當汽車(chē)接近時(shí)，通過(guò)傳感器探測到經(jīng)過(guò)車(chē)輛的信息，并將該信息傳回到CPU內存模塊，該模塊將參照時(shí)鐘模塊把數據傳遞到通信模塊同時(shí)存儲車(chē)流信息，通信模塊向外發(fā)送接收到的信息，電池模塊保證了傳感探測器10年的持續供電。

   （3）車(chē)輛感應標簽的樣式

    TYPE1：
       
                               
                                  圖2 車(chē)輛感應標簽TYPE1示意圖

    在路面鉆小洞，植入標簽即可。

    TYPE2：
   
                        
                                  圖3 車(chē)輛感應標簽TYPE2示意圖

    放在路面以膨脹螺釘固定(同路面反光導向標志)

    2.2數據的讀取和發(fā)送

    方式1：手持式讀寫(xiě)器

    CF卡式讀寫(xiě)器可用于移動(dòng)終端的數據采集，道路觀(guān)測人員可以在觀(guān)測路段手持讀寫(xiě)器，在20M的讀取半徑上對車(chē)流量進(jìn)行數據采集，然后向服務(wù)器傳送讀取德奧的數據流量。

    方式2：固定式讀寫(xiě)器

    固定式讀寫(xiě)器固定在觀(guān)測路邊的某個(gè)位置，可以在80M-200M的讀取半徑上對車(chē)流量讀取數據，通過(guò)無(wú)線(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)向服務(wù)器傳送讀取到的流量數據。低功耗技術(shù)可在黑暗環(huán)境下工作1周。

    其中接收裝置和數據中心的連接方式分為三種：分別為GPRS(無(wú)線(xiàn))、光纜等網(wǎng)絡(luò )、485網(wǎng)絡(luò )等三種方式傳送到數據處理中心。在傳輸過(guò)程中采用以下技術(shù)保證數據的及時(shí)傳輸和網(wǎng)絡(luò )的穩定性。

    （1）中繼原理，多個(gè)接收器可以自行組成無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )，可以中繼周邊接收器所接收到的信號。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中只要有一臺接收器接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )，其他的讀取器都可以通過(guò)這個(gè)節點(diǎn)向數據處理中心上傳數據。

    （2）天線(xiàn)先發(fā)言方式（ATF方式）

    時(shí)常狀態(tài)下，標簽不發(fā)出任何無(wú)線(xiàn)電信號，并處于待機狀態(tài)，以保證低能耗以及信道的暢通。需要讀取信息時(shí)，先由天線(xiàn)發(fā)出廣播信號，要求讀寫(xiě)范圍內的標簽返回自己的唯一ID識別編號。處于待機狀態(tài)的標簽在接收到天線(xiàn)的廣播信號后，發(fā)射瞬時(shí)信號，告知自己的ID識別編號。天線(xiàn)接收到所有的ID編號后，自動(dòng)安排訪(fǎng)問(wèn)順序，并發(fā)射信號要求指定標簽(Tag1)建立數據連接。當天線(xiàn)和Tag1的通信結束后，天線(xiàn)依照先前安排的次序，要求Tag2建立數據連接，并同步數據。每次連接都會(huì )同步標簽時(shí)鐘。

    （3）多天線(xiàn)對多標簽的分時(shí)控制機制

    在多天線(xiàn)和多標簽的環(huán)境下，使用天線(xiàn)群的分時(shí)讀取控制機制，解決沖撞問(wèn)題。在同一時(shí)刻，只有一個(gè)天線(xiàn)工作，以保證信道的通暢。天線(xiàn)集群中的天線(xiàn)依次被激活，一個(gè)讀取周期結束后，可以保證讀取所有溫度信息。

    2.3友好便捷的管理界面系統

    提供友好的管理界面系統，使得設備管理方便簡(jiǎn)單。系統收集從設備層到應用層的各種Log。Log自動(dòng)管理、分析、檢索、過(guò)濾等功能。迅速排查故障，對設備狀態(tài)監視。系統定期刪除Log、自動(dòng)壓縮Log、按日期/按大小分配Log文件，能夠節省系統資源，使系統穩定運行，管理工作更加輕松。

    3本技術(shù)的優(yōu)勢分析

    3.1無(wú)線(xiàn)傳感技術(shù)的優(yōu)勢

    （1）施工方便

    傳統的方法需在地面開(kāi)槽、安放地感線(xiàn)圈，非常不方便。采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)無(wú)需地面配線(xiàn)、快速施工安裝RFID車(chē)輛感應標簽。路面施工極其方便，不需要挖開(kāi)路面，不需要布線(xiàn)，不需要電源，只需鉆小孔植入即可。每個(gè)探測傳感器設備的鋪設只需幾分鐘就可以完成。而且不受使用現場(chǎng)環(huán)境的影響。

    （2）外觀(guān)精巧，維護簡(jiǎn)單
小巧美觀(guān)，幾乎不需要平時(shí)的維護。不影響道路其他設施的施工。經(jīng)久耐用，內置電池可以使用5-8年時(shí)間。

    （3）全天候把握交通流量

    設備不受天氣等情況的影響，24小時(shí)不間斷統計車(chē)輛信息。不受施工環(huán)境的限制，不需電源供應，通過(guò)GPRS傳送數據，不需任何布線(xiàn)。-45至85攝氏度的工作溫度，在惡劣環(huán)境下也可使用。

    （4）多維的數據收集為實(shí)施監控提供依據

    可以同時(shí)獲?。很?chē)速，車(chē)輛長(cháng)度，單位時(shí)間車(chē)流量等數據，并實(shí)時(shí)上傳。為上位程序提供最及時(shí)有效的數據。

    （5）最小化的網(wǎng)絡(luò )負荷

    所有車(chē)流量信息已在標簽端計算完成，上傳的是具體數值，對網(wǎng)絡(luò )負荷極小，即使是GPRS也可輕松搞定數據傳送任務(wù)。

    3.2使用RFID集約訪(fǎng)問(wèn)中間件的優(yōu)勢

    （1）快速部署

    使用RFID集約訪(fǎng)問(wèn)中間件可以實(shí)現快速的部署設置，通過(guò)簡(jiǎn)單調試就可以和上層應用程序完美結合。規避開(kāi)發(fā)接口的風(fēng)險。

    （2）集約的硬件管理

    集約化的硬件管理。及時(shí)發(fā)現故障設備，實(shí)時(shí)監控設備狀態(tài)，防止天線(xiàn)間的互相干擾。

    （3）高效的數據讀取

    中間件可以?xún)?yōu)化讀取，傳送數據的能力，過(guò)濾不必要的數據，使數據傳送最優(yōu)化，提高設備網(wǎng)絡(luò )的整體處理能力。

    （4）支持設備投入和維護的工作

    可視化的操作界面，使設備初始化和維護工作簡(jiǎn)單高效。

    4 結語(yǔ)

    通過(guò)以上論述，本系統實(shí)時(shí)的流量收集，結合信號燈控制系統，為動(dòng)態(tài)交通流量調節提供了可能性。交通路口系統通過(guò)建立覆蓋城市主要干道及路口的傳感器網(wǎng)絡(luò )，配備相應的設備和軟件，可將交通路口車(chē)輛運行狀況實(shí)時(shí)傳送到調度中心，對道路車(chē)輛運行狀況進(jìn)行監控。同時(shí)，公安交通管理部門(mén)可以根據現場(chǎng)實(shí)際情況對道路車(chē)流量進(jìn)行控制，將車(chē)輛安排到暢通的路段，減少阻塞，保證道路交通暢通，實(shí)現城市交通管理的智能化。

    參考文獻：

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    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第七期