RFID技术在城市自由流车辆监控与管理中的应用

        尊敬的各位领导、各位来宾，大家好！
        很高兴有这个机会和大家一起探讨RFID技术在城市自由流车辆监控与管理中的应用。RFID这几年在交通行业获得了比较成功的应用，不管是在电子政务，还是高速公路不停车收费、车辆管理以及物流、仓储方面，都有大量的应用，今天我主要讲的是RFID技术在城市自由流车辆监控与管理当中的应用，我这里有几项给大家介绍一下。各位领导都是专家，我在这里主要是起一个抛砖引玉的作用。
        随着我国经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，现在各种各样的机动车辆成为我们生活和工作当中不可或缺的重要交通工具。这就为城市交通的监控和管理带来了一系列的问题，我们能够看到和切身感受到的，以北京为例，从大概2000年左右开始，交通流持续增加，还有我们感受更明显的一个就是严重的交通拥堵，还有各种复杂的交通情况，包括频繁的交通违章、交通事故，还有假车、套牌车等等。这一系列问题的产生，如何建立一套行之有效的监控和管理系统是一个重要的问题。目前单从车道和车辆来考虑的话很难解决，必须把车辆和道路综合起来全盘考虑。在这样的背景下，借鉴国外一些发达国家，比如美国和日本的经验引进RFID技术，仅仅使用这个技术，这些问题还是不能得到解决，RFID技术还是需要与信息技术、电子通信技术、自动控制技术和网络技术结合起来，要应用到多方面的技术，采用这些技术通过整合，可以建立一套实时准确高效的交通监管系统。
        在座的都是RFID方面的专家，我这里简单说一下，RFID在智能交通上最根本的就是为车辆发放一张电子行运证，RFID的电子标签不管是车牌中植入电子标签还是在前挡风玻璃上贴这种标签，贴上以后是在后台，需要在数据库与整个车辆的基本信息，像车牌、车主信息进行绑定。在路上读取有几种方式，一种是通过人行天桥部署读写器，还有一种就是临时的一些交通管制，可能设立一些路障，就是临时布置一些读写器进行信息读取。把信息读取完了之后，通过加密的载波信息，通过光纤网络，如果在网络部具备的情况下，通过GSM或者GPRS这种通信把这些数据发往数据中心。数据中心进行信息的一些综合处理，最后得到我们需要的交通诱导和城市路况的拥堵信息。这是一个大概的城市交通里面RFID的应用，从硬件设备一直到中间的各种支撑平台，这里面还要使用到一些射频采集，还有地理信息系统。这个信息采集完了以后，可能发布的方式多种多样，一种是通过互联网的方式进行发布，还有是通过无线的方式，往移动终端。还有另外一种是通过广播载波方式，这种方式主要是为有车载导航的用户发送信息。 RFID应用于城市自由流车辆监控与管理当中有一些优点，这些优点有一些对比，自动识别目标对象，无需人工干预，每一张电子车牌标签都是一个唯一的ID号，只需要读到ID号在后台进行绑定，中间不需要人工进行干涉，电子标签的防水防磁，耐高温和使用寿命长，在04年和05年的时候可能要差一点，现在的电子标签不管是耐高温还是耐低温，还是防磁以及使用寿命，基本上现在一张电子标签使用寿命无源的可以基本达到8年-10年，贴上以后基本上中间就不用管了。另外是远距离识别和读取速度快，信息存储也是分有源和无源的，无源的可能信息存量相对少一点。数据准确有一个对比，们现在视频采集可能熟知的是电子眼，这个出来以后直接是读取ID号，不像视频采集虽然现在识别率也很高，大概是95%以上，但是这个95%的识别率准确率对于城市车辆的管理要求还是不够的。而现在通过电子标签这种读取，因为一秒钟之内可能交付60次-80次，有四个车道，假如说四个读头的话，识别率基本上能够达到百分之百，这个是经过在其他地方，不管是在重庆还是长春两三年的实际运行得出的准确率。不受雨雾、光照的影响，主要是跟视频采集做的对比，因为我们视频采集可能要受一些地形、障碍物和天气条件以及光照条件的影响，这个基本上是全天候的，并且环境不管多恶劣都能够适应。系统硬件的施工对交通影响小，如果埋设线圈的话都要进行临时的交通管制，一般不是城市交通，公路系统影响不大，特别是对于大城市，这种影响是特别大的，可能觉得由此而造成的交通拥堵更严重。
        一般可以利用现成的，城市里面现在好多人行天桥，还有一些现在的龙门架，直接可以利用现成的进行部署，这个方面施工起来以后，可以大量利用现有的基础设施。采集的信息从刚才各位专家的发言当中也知道，虽然信息读取出来的时候就是一些基本的车辆信息，但是可应用面比较广，不管是交通诱导还是其他公交优先或者区域管制，还有假车、套牌车年检，可以有很多的应用，目前我们想到的只是这些。在车辆的安装率方面达到一定程度以后，可能还有更多的应用，不仅仅局限于目前的应用。
        这个应用的方面很多，目前能够清楚的知道这几个方面应该怎么来应用。交通诱导方面，通过采集车辆的信息，可以进行路况的分析，现在这种采集比浮动车的优势是在于浮动车是根据出租车上装的GPS定期可能3分钟，这个系统本身车辆监控的调度性不是为了路况服务的，是为了车的位置服务的，采用了时间的灵活性。北京据我了解有两家到三家他们大概是延后3到5分钟才发一次，另外发送信息过来以后，后期的处理对于系统的要求和算法的要求非常高，过来之后，先是出租车过来对地图上这些路段详细匹配，假如说超过1分钟的，基本上可能处在这一点和下一点已经不在同一个路段上，要得到运行里程时间需要做最短路径，采用这种方式可能车辆数少的时候是可行的，一旦达到一定规模以后，服务器承受的压力也是非常大的，因为检索是比较耗资源的，检索两到三次可以，如果有两万辆到三万辆的时候可以完成。RFID埋的路段是固定的，获取这些信息以后，不需要再进行地图的匹配，因为是确确实实的，这个流量假如说每秒钟通过是多少，中间车是多少是固定无疑的，这样就有一个好处，获取到这些信息以后，在获取到信息中间处理，然后再到发布这个时间可以非常短。以前可能1.7万辆或者2.6万辆的时候需要一分钟完成处理，一分钟再数据传输。而在这里可能能够做到大概在10秒、20秒之内就能够发布交通流量信息，对于城市交通来说，有时候延后5分钟，可能看到前面有点拥堵了，但是其实不是，因为信息已经是一个滞后的过程了。
        RFID现在应用检测交通流量有很多方式，包括视频、微波还有其他方面的采集，只不过就是在这里强调RFID本身针对这些采集的方式具备了一些优点，但是也有它不足的地方。这个埋设只能在一些重点路段，而采用浮动算法的话，这种方式只要出租车能到的地方，大街小巷都可以，路网里面一般RFID设备可能就在一些主干路，重要的路段部署，这一块是可以覆盖全部路网。这几种方式结合起来以后，现在说城市交通里面的流程管理，最主要的就是获取车辆所在的位置信息，包括当前的时间，然后来衍生出来，包括一些诱导，公众服务。
        交通诱导的作用有三个方面，也是针对不同的目标对象：
        第一交通管理方面。就像我们坐公交一样，在公交电视上面播报一下哪些路段拥堵，这种发布大部分都是播放一个视频，有时候是结合一些主干路上的情况，以红绿蓝的方式显示。
        第二交通组织方面。可以在准确的数据基础之上，让交通组织者全面掌握全市的交通路况，包括发生一些重大情况的时候，可以在第一时间有根有据的做出一些反应，保证道路畅通。   第二交通服务方面。主要是针对公众的，我们出行的时候，我希望看到今天要走哪条路，这一段路到底是拥堵还是什么，如果是拥堵看看有没有其他路可以绕过去，这方面是针对公众服务。
        现在我们在各个路口，不管是高峰期还是低峰期，具体的情况不太了解，原来了解的情况是不管高峰期还是低峰期，假设有一个南北向还有一个东西向的，哪怕南北向特别拥堵，红绿灯设定的时间还是比较死板的，没有根本实时的交通流量改变红绿灯的时间。这里根据获取的实时的交通流量，在做数据挖掘的时候，历史的交通流量分析，可以分析哪个方向在哪个时段。一般像北京的交通上班下班，还有周五下午是比较有规律性的，这种获取交通流量的时候，可以对于信号灯进行控制，基本上在短期内是一个固定的策略，就是哪些方向的时候可以让红绿灯的时间适当的延长或者缩短。另外是短期的，对于这种放行，到底哪个方向时间多一点还是临时的控制有一些策略，但是这种策略和算法对于系统设计是很简单的。可以根据东西向的，假如说发现这一方面交通流量大了以后，可以实时的把信号灯的时间延长或者是缩短一点。
        政府也鼓励发展公共交通，尽量减少开私家车出行的方式，而且采用这种就要给普通的出行者创造条件，坐公交的时候能够感受到它的好处，如果采用这种方式，可能公交车快要靠近路口的时候，可以让绿灯适当延长一点，保证公交车可以先通行。在遇到红灯的时候，可以再缩短一点。这种也有一个问题，但都是一些细枝末节的问题，假如说两个方向的时候，可能南北向和东西向同时都有公交车过来，到底让还是不让？这对于系统设计和开发来说都不是问题，这就是一个策略，一个临界值，达到哪个值以后再让它过去，这个对于系统设计来说是很简单的。
        危险品车辆管理，因为国家现在也非常重视，我们利用RFID，如果单使用RFID检测的话还是不太足够的，因为RFID虽然说也能获取位置信息，因为这个点不可能那么多，假如说危险品这两个点之间的距离非常长，可能通过这个点中间发生什么我并不知道它的位置。一般这种是要结合卫星定位，包括现在最普遍应用的是GPS，可能后面采用北斗或者伽利略等等，通过RFID来获取在各个环节里面，我在这个环节做了一些危险品的转运信息。同时也能提供一部分的位置信息，另外再与卫星的技术结合，实时提供位置信息。在这方面既能够知道现在的危险品车辆处在什么地方，在一些重要的环节也能够知道现在危险品的状态。车辆年检管理，一旦城市车辆里面贴的标签达到一定程度以后，这是个水到渠成的东西，都不用刻意涉及到。这个和我们车辆管理的数据库是绑定的，有时候年检是可以两种方式，平常通过哪个地方，可能看看这个是年检还是没有年检，另外就是集中整治的时候，可能到一个地方就是临时设置一些路障，如果是已经交了正常年检的，对他来说他的通行一点都不受影响，只会对那些通过路障这边没有年检的，就能够实时查出来，这方面是结合移动通信。假设如果快的话，基本上几分钟就可以把整套的年检建立起来。
        拥堵收费也是前几年讨论的，这方面在英国伦敦和日本有一个拥堵收费，在之前RFID技术还太成熟或者应用面还不太广的时候，不太好操作，这个概念很简单，在哪些时段进入哪些路段要多加收一些费用，但在实际执行操作起来却比较困难，怎么去管理这些车辆？怎么去收费？怎么判断？因为这种东西不可能人为去看，必须要实现全过程的自动化，并且对于用户干扰要非常少。而采用RFID这一套东西，并且在最主要的一些主干路，有可能需要做一些拥堵收费路段的时候，只要这种设备一埋好，标签上来以后，这种规则可以灵活的定制，针对哪些时段，道路上不用做任何的改动，只需要在系统里面设定好进入哪个区域内，哪个时段收多少费就可以了，这种也是水到渠成的，并且做起来以后，对于RFID实现拥堵收费，不管从系统开发量还是后期维护以及中间的一些调整，都是很轻松的一个事情。
        对于假车和套牌车，目前我们使用电子眼来对付假车和套牌车应该是没有很好的方式来解决这个问题。因为视频识别，一个假车牌到了后面，读完以后就是识别车牌，再加上很多车主对于车牌故意遮挡、污损，还有就是涂改，采用这种方式以后，不管你的车牌怎么改，首先我获取的是你本身的电子标签号，只要我能获取标签号，我就能知道你的真实车牌是什么。当然也不能仅仅以RFID来处理，RFID本身只是一个标签号，换了车牌也不知道，这一块需要利用RFID技术和电子眼技术结合，在标签读取到这个信息的时候，把数据库当中已经绑定的车牌读取出来，再进行视频识别的实时比对。我们采用了这两套结合起来以后，基本上以前的作弊手段就全部失效了，想作弊也逃不过去。         智能交通车辆监控与管理RFID系统的一些特征，RFID应用的目的是标识对应的贴标车辆，通过对车辆的进出经过时的实时识别，实现系统对车辆的精细化管理，不是很粗放的，能够很明确的知道现在在哪个时间段，这个车是处于什么位置，哪个区域车流量是什么样的情况。系统对RFID标签的性能要求比较高，就像中兴通讯的杜总提到的，现在不管是有源的还是无源的，如果仅仅在只读的情况下，包括920MHz，实际测试过程来看基本上达到220的情况下都能够完全识别，并且这种要看采用哪种通讯方式，如果是采用串口的话，基本上一秒钟能够达到200多次的读取速率。这个系统可以采用多种频段的技术，说是可以采用多种，其实这种是意味着目前缺乏一种标准，采用多种频段的技术，如果是针对小区域来说是不可取的，会造成系统的混乱。不管在路上的施工设备还是系统的处理都会比较麻烦，还是强调走一种单一的路径。RFID标签必须要防拆，如果不防拆的话，可能就会比较混乱。RFID系统采用了很好的防碰撞协议，简单来说就是在一个区域之内可能同时有几十辆车进入这个区域，以前不太成熟的时候，各种标签反馈的信号直接干扰，而现在对于防碰撞协议，不管是哪一种标签，这一块已经解决的非常好，不管这个区域进来多少辆车都能够识别，是一种多并发的。
        RFID技术在城市自由车辆监控和管理当中的问题。RFID技术研发、标准的制定，可能在一个城市区域内应用RFID技术不会碰到多大的问题，一旦城市多起来以后，如果需要进行互联互通的话，这就是一个很大的壁垒。系统建设牵扯到各个方面，这一方面一口就要把这个全部建立起来可能不太现实，一般在考虑的时候是要把这些整体考虑，可以一步一步先走，按照最容易的实施。系统的开放性和可扩展性其实是一体的，我们希望这个系统做起来以后，不管是跟外边的数据交互还是到了后面功能的扩展不能是封闭的，因为封闭的话，本身RFID的优势可能就会被抵消。大并发量也是需要在系统建设初期就要考虑的，有时候大并发量到了晚上就非常少，但是到了高峰期的时候，如果埋设的检测设备多，车流量大的时候，可能瞬间爆发的量对于系统就是一个考验。现在一般是采用余热的方式来处理，它的伸缩性基本上可以解决。信息传输和访问的安全性就不用多说了，我们不管是哪种标签，对于安全的方面，包括它们之间的传输，读写器和标签的传输都是做得非常好的。这里的传输还有一个就是读写器和数据中心之间的传输，因为这种信息可能还是比较敏感。
        与传统的交通监管数据采集方式相比较，RFID智能交通监管技术具有及时、准确的信息采集和识别的优势，同时系统建设投资价格低廉，设备维护也非常简单，不管是硬件设备还是软件系统。实时交通信息采集市场发展空间巨大，这几年是一个大的发展。曾经听过一个国外的资深分析师表示，交通数据收集的市场很可能要被RFID取代，但是他这个话说得比较绝对，我个人理解，取代是不可能的，只能说中间占的比重越来越重，本身它也有不足的一些方面。RFID在城市交通当中的市场应用前景广阔，但是同时也富有挑战性，它和别的领域不同的一点是交通是移动的，是动态的，比静态的监管和应用更加难以把握。而且现在RFID系统也只是在局部城市进行使用，一些具体的技术和应用细节都在讨论和完善之中。希望在不久的未来，感知交通和感知中国能够一并顺利的实现，从而实现交通互联互通，使设备更加和谐。