RFID技術在交通、港口領域中的典型應用分析

一、引言
  RFID系統是利用感應、無線電波或微波能量進行非接觸雙向通信,實現識別和交換數據目的的自動識別技術。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據,識別工作無需人工干預。作為條形碼的無線版本,RFID技術具有條形碼所不具備的防水、防磁、耐高溫、使用壽命長、讀取距離遠、標簽上數據可以加密、存儲數據容量更大、存儲信息更改自如等優點。射頻識別技術是從20 世紀80 年代走向成熟的一項自動識別技術,進入90 年代以來得到了極為迅速的發展。如今RFID 的應用已相當廣泛,如人員出入門禁監控管制、可回收資產管理、物流運輸的貨物管理、不停車收費、公交智能卡等等。
  二、RFID技術及系統
  典型的射頻識別系統包括兩部分:它們是射頻卡、讀寫器。射頻卡也稱應答器或電子標簽,它的幾個主要模塊集成到一塊芯片中、完成與讀寫器通信,芯片上有內存部分用來儲存識別號碼或其他數據,如車牌號、車型、車主姓名等。芯片外圍僅需連接天線,可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡。讀寫器也稱收發器或詢問器,它由發射單元、接收單元、信號處理控制單元和電源等組成。它通過天線向RFID卡發送射頻調制信號(也稱詢問信號),同時通過天線接收從RFID 卡返回的載有RFID 卡中信息的射頻調制信號( 也稱應答信號),經處理后傳給智能控制設備。射頻識別系統的基本工作流程是:閱讀器通過發射天線發送一定頻率的射頻信號,當射頻卡進入發射天線工作區域時產生感應電流,射頻卡獲得能量被激活;射頻卡將自身編碼等信息通過卡內置發送天線發送出去;系統接收天線接收到從射頻卡發送來的載波信號,經天線調節器傳送到閱讀器,閱讀器對接收的信號進行解調和解碼然后送到后臺主系統進行相關處理;主系統根據邏輯運算判斷該卡的合法性,針對不同的設定做出相應的處理和控制,發出指令信號控制執行機構動作。閱讀器的控制單元的功能包括: 與應用系統軟件進行通信,并執行應用系統軟件發來的命令;控制與射頻卡的通信過程( 主一從原則) ;信號的編解碼。對一些特殊的系統還有執行反碰撞算法,對射頻卡與閱讀器間要傳送的數據進行加密和解密,以及進行射頻卡和閱讀器間的身份驗證等附加功能。
  三、RFID技術在交通、港口中的典型應用案例
  1.深圳海關車輛自動識別系統工程應用案例
  深圳海關是中國主要口岸海關之一。所有在海關的備案車輛,均按規定安裝固定的寫有車輛身份信息的電子車牌,所有備案司機都領用一張寫有司機身份信息的司機卡。車輛在到達進(出)境地海關時,系統通過微波讀寫器(Reader)自動獲取電子車牌、司機卡信息,通過電子地磅獲取車輛重量信息(如果載貨,則同時通過條碼閱讀器獲取載貨清單的條形碼信息),然后數據加密傳至海關主機,與海關主機中數據庫資料核對確認后,再返回查驗信息。如果通關車輛為合法車輛,系統自動放行,同時向電子車牌實時寫入車輛通關信息。如果通關車輛為異常車輛,系統報警并攔截,等待關員處理,關員處理完畢后,向系統發出車輛放行指令或到車檢場進行查驗。使用電子車牌通關系統后,車輛可不停車過關,通過帶稱重地磅的通道驗放地段只需要20秒,驗放通道每道最大通關速度可達到150輛次/小時,驗放速度提高了八倍,通道數量減少75%,大大提高了效益,節約了人力,排除了人工漏讀、誤讀、不讀等人為因素的干擾,解除了口岸車輛堵塞日趨嚴重的現象,有效克服了海關“嚴密監管”與“快速通關”的矛盾。深圳采用RFID標簽作為車輛和駕駛員身份信息載體的通道型應用項目得到了充分的驗證。“電子車牌”因此得到海關總署的認可,成為陸路、海關通關車輛的“法定技術裝備”,并在全國海關逐步推廣。
  該應用的主要特點: 電子車牌( R F I D 標簽) 使用U H F(902~928MHz)頻段的無源卡,可免維護長期、多次反復使用。電子車牌采用防拆動技術安裝在車輛前風擋玻璃,與車形成了唯一對應關系,成為該車唯一的電子身份標志,車輛的身份信息被嚴格固聯在車上。使用雙卡微波耦合技術,使安裝在車輛上的玻璃介質的電子車牌和空氣介質的司機卡能在同一個微波環境下同步工作,即實現對車輛的監管,同時也實現對司機的監管,并實現了人、車對應的合法性對比驗證。
  2.湖南省區域性車輛自動識別管理系統(HNAVIM)案例
  “湖南省區域性車輛自動識別管理系統”經省政府批準作為全國“金盾工程”統一規劃中湖南區域的一部分,成為湖南省公安、信息的一個覆蓋全省的基礎性建設項目。湖南省區域性車輛自動識別管理系統是利用技術團隊所研發的RFID資源型應用系統技術,在湖南全省行政區領域內的道路交通網中勘測、確立信息資源點,建設起由數千計基站所構成的“AVIM”基站網絡,對全省境內行駛的汽車免費統一配裝“車用無源電子標識卡”(電子車牌),并利用這一基站網絡,全方位、多層面、無接觸地管控境內行駛的車輛和實行路網交通監控。同時采集、管控由此得到的全省涉車、涉駕信息資源,并利用這些資源對全省33種用戶完成34個智能交通系統用戶服務項目。通過本項目的建設,在湖南同期建立起“汽車專戶”清分結算平臺,為系統內車主提供“非現金不停車交易服務”,促進全省電子金融在道路交通領域內的發展。在湖南全境運行的所有汽車無償配裝“汽車數字化標準信源”也稱“電子車牌”,并使其成為湖南公安交通管理的“前端技術平臺”。全系統由如下幾大部分組成:建設覆蓋管控全省道路網所需的“系統基站網絡”,建設系統運行管控中心和分中心(含系列數據庫),建設系統營運管理中心和分中心,建設全省“汽車專戶型清分結算平臺”,建設滿足33種用戶使用的商用基站群等。項目的總建成規模為:配裝全省150萬輛車的“電子車牌”(含過境車臨時卡10萬張);建成六類、八型基站2700個,組成“系統基站網絡”;建成一個運行管控中心、四個分中心和數據庫;建成一個運營管理中心、四個分中心;建成一個服務全省的、以建設銀行為基礎的“清分結算”平臺。
  3.上海口岸國際集裝箱電子車牌識別系統案例
  上海口岸國際集裝箱電子車牌識別系統的電子車牌的發放涉及500多家運輸企業,12000余輛車的登記、制卡、貼卡、一次查驗,以及港口的自動化作業和司機的培訓。針對面對的對象多、要求響應時間快的特點。因此,上海的現有碼頭港口都已采用了RFID的自動化應用;同時,上海洋山港危險品區、蘆潮查驗區的電子車牌識別系統建設也將全面展開。這對上海地區所有運營車輛電子車牌的推廣和上海RFID車輛自動識別應用項目的推廣具有極其重要的影響和意義。
  四、RFID技術應用所面臨的機遇及挑戰
  隨著RFID技術的廣泛應用,特別是非接觸公交卡、校園卡等項目在各地的推廣,培養了一批芯片、封裝、讀寫終端和系統集成廠商,這些國內廠商已經掌握了成熟的技術,初步形成了國內的RFID產業鏈。RFID產業鏈主要由以下幾個部分組成:標準制定、芯片設計、標簽封裝(含天線設計)、識別系統設計與生產、系統集成與管理軟件開發。就目前而言,國內的系統集成廠商具有一定的大型系統的集成能力,但是使用的還主要是國外的軟件產品。RFID系統軟件處理和分析由RFID系統產生的大量數據,提供用戶真正有用的信息,是關系到RFID能否順利推廣的關鍵環節,也是未來RFID產業價值鏈上最高的一段。與國外大型軟件公司努力進行RFID系統軟件開發相比,國內軟件公司相對很少介入RFID系統軟件開發,在這一點上,國內的能力與國外相差很大。
  五、結論與展望
  在國內,有關政府部門已經充分認識到RFID技術的重要性,并且給予了該產業大力的支持。雖然在RFID芯片設計上,國內芯片公司的起步較晚,但隨著國內芯片設計業在最近10年中的長足發展,縮小了與國際芯片設計水平的差距,國內公司在RFID芯片設計上完全有機會趕上,甚至超過國外芯片公司的技術水平。相信,隨著中國物聯網技術的蓬勃發展,RFID技術的應用前景將更加廣闊。

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