《物联网工程导论》PPT课件 城市交通卡口监控系统的组建

固定式基站
车载式基站
手持式基站 桌面式基站
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2.5 认识电子车牌系统 2.5.3 电子车牌系统结构
（2）网络层 网络层由多个传输设备及数据设备组成的网络，实现信息的可靠传输，包括有线传输和无
线传输两种。常用无线传输方式是远距离无线传输技术，包括3G、4G移动通信技术等。 （3）应用层
应用层直接面向客户，为客户提供车辆信息公共服务，是车辆信息的表现层。
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2.5 认识电子车牌系统 2.5.3 电子车牌系统结构
（1）感知层 • 信源层：由车辆电子车牌构成，是整体信息资源的物质载体和蕴藏介质层。
电子车牌 • 基站集群层：由不同类型、不同功能的基站组成，实现涉车信息的采集和传输。
基站按照其安装方式又可以划分为：固定式基站、车载式基站、手持式基站、桌面式基站四类。
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任务实施
2. 网络传输子系统
网络传输子系统负责系统的组网，主要通过交换机、路由器等网络设备，将采集到的数据、 图片等信息传输到管理中心。
3. 综合管理中心子系统
管理中心负责实现对辖区内相关数据的分析处理、存储、应用等，主要由为交通管理应用软 件提供支撑的各类服务器组成。
（1）任务内容要求
针对卡口监控系统的功能，基于实训环境下的设备，画出该卡口监控模拟系统的拓扑图。
相对低频段，有较高的通讯 速度和较长的读写距离，此 频段在非接触卡中应用广泛。
受较远天金大（线属，最尺材识大寸料读7大5等距。cm的离左影不右响够），电身业子份管车证理票、等、小。电区子物
超高频 （UHF）
433.92MHz及 860MHz~960MHz
读写距离长（大于1m），天 线尺寸小，可绕开障碍物， 无需保持视线接触，可多标 签同时识别。
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2.4 认识射频识别技术 2.4.2 射频识别技术的分类
到目前为止，RFID没有形成统一的分类方式，较常见的分类方式有以下几种。 （1）根据电子标签的供电形式分类
可以把电子标签分为有源标签、无源标签和半有源标签。 （2）根据电子标签的工作频率分类
分为低频(Low Frequency，LF)、高频(High Frequency，HF)、超高频(Ultra High Frequency，UHF)和 微波频段等种类。
2.5.2 电子车牌功能说明
电子车牌和第二代居民身份证一样，不仅仅有车辆的详细信息，还具有更多的其他功能。 电子车牌系统主要涉及公共安全领域、交通运输领域、城建领域等领域的34项功能78项服务，可以为 社会经济生活带来飞跃式发展。
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2.5 认识电子车牌系统 2.5.3 电子车牌系统结构
电子车牌系统同样包含了三层结构。 感知层：从各信息采集子系统中采集交通 流量信息等。常用设备包括：抓拍摄像机、雷 达测速仪器、流量监控器等。 网络层：把各子系统的信息进行可靠传输 ，包括有线传输方式和无线传输方式。 应用层：主要实现对交通数据的处理，用 处理后的信息再生成运营者可识别的发布信息 ，并发布到各查询子系统。
RFID系统结构
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2.4 认识射频识别技术 2.4.1 射频识别技术的发展和现状
射频识别技术在20世纪40年代产生，最初单纯用于军事领域，从20世纪90年代开始，在单位内部 等闭环内逐步推广使用。现在随着物联网概念的产生，射频识别技术已经逐步运用到各行各业之中。
产生 阶段
探索 阶段
实现 阶段
推广 阶段
任务评价
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任务评价
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课后作业
小组成员制定行动方案，分工合作分析电子车牌在城市交通中 还有哪些功能应用。
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扰，技术相对复杂。 线电导航等。
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2.4 认识射频识别技术 2.4.3 射频识别技术的选择
如何根据实际应用需要，选择合适频段的RFID技术呢？一般考虑以下几个因素： （1）射频识别系统的成本。 （2）通信距离因素。 （3）理想的射频识别系统是工作距离长，传输速率高，功耗又低；但实际上这三者又是相互制约。 （4）系统的所在外部环境、存储器容量、安全特性也是实际应用选型中的影响因素。
射频识别系统结构
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2.4 认识射频识别技术 2.4.4 射频识别系统的结构和工作流程
（1）电子标签 电子标签是射频识别系统的数据载体。每个标签具有唯一的电子编码，通常用以附着在物体上来标
识目标对象，其外形根据应用场景的不同而不同。 电子标签由标签芯片和标签天线构成。标签芯片用来存储和处理物体的数据，标签天线用来接收和
的不同。
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2.4 认识射频识别技术 2.4.4 射频识别系统的结构和工作流程
3、识读器采集信息并解码
读写器
天线
标签
1、读写器通过天线发送一定频率的射 频信号
2、标签进入磁场后被激活，向读写器 发送信号
计算机系统
4、识读器将信息、数据发送至计算机主 机进行处理
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2.5 认识电子车牌系统
电子车牌系统是射频识别技术在智能交通领域的典型应用之一。
在卡口龙门架上安装高清摄像机抓拍车辆运行状态图像。 精准采集车辆信息
在卡口龙门架上安装电子车牌固定监测基站。RFID读写器天线需要安装在龙门架上，以达到电子车 牌最优的读取效率，RFID读写器主机也将安装在路侧设备箱中。 中心控制
设备箱中安装卡口控制主机，对路面采集子系统所有设备进行实时协调控制，并支持TCP/IP协议的 网络通讯。
能力目标
• 能辨析不同类型RFID技术的外特性 • 能根据不同的行业应用特点进行RFID选型 • 能分析RFID典型应用系统——电子车牌系统的结构与组成 • 能认识城市交通卡口监控模拟系统中的典型设备，并进行正确连接
素质目标
• 培养良好的主动表达习惯 • 培养积极沟通的习惯 • 培养团队合作的习惯 • 培养迎难而上的学习习惯 • 培养解决问题的习惯
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2.4 认识射频识别技术
2.4.2 射频识别技术的分类
分类
工作频段
优点
缺点
典型应用
低频 （LF）
30~300kHz (典型：125kHz和
133kHz)
技术简单，且成熟可靠，无 频率限制。
通讯速度低，读写距 离短 （<10cm），天 线尺寸大。
动物耳标识别、
商品零售、电子 闭锁防盗等。
3~30MHz 高频 (典型： （HF） 13.56MHz)
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PART.3
任务实施
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任务实施
组建：城市交通卡口监控模拟系统
在该高新区路口城市交通卡口监控系统项目中，设计单位的设计方案要点如下： 1. 前端采集子系统 立杆
根据建设要求和现场勘查，卡口前端采集子系统的立杆采用龙门架式。 检测车辆
采用地感线圈技术实现准确检测到过往车辆，即在路口每个车道上埋设一组地感线圈，路口设备箱 中安装地感线圈车辆检测器来监测车辆通过的状态。 获取车辆运行状态
单元二 认识物联网典型行业应用-- 智能交通管理系统
任务二 城市交通卡口监控系统 的组建
引导案例
ETC不停车收费系统
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引导案例
ETC不停车收费系统
讨论
如何选择ETC不停车收费系统中RFID。
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目标与任务
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知识准备
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目录
3
任务实施
4
任务评价
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PART.1
目标与任务
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任务目标
知识目标
• 掌握不用类型的RFID技术外特性 • 熟悉电子车牌系统组成与结构 • 认识城市交通卡口监控系统的核心设备
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2.5 认识电子车牌系统 2.5.4 电子车牌系统工作流程
安装了电子车牌的车辆在经过安装有电子车牌监测基站的卡口、重要路口时，监测基站的读写 器发射的射频信号被电子车牌接收后，将其转换为电能，启动芯片工作，芯片验证读写器身份等 信息之后，将所要求的信息发回给读写器，最后读写器将这些信息通过网络发回后端管理平台进 行存储及处理，并提供公安、交通监控中心应用。
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任务描述
我司作为施工单位，中标某高新区路口交通卡口监控系统项目。目前，按照 设计单位的设计要求，设备商已将相关设备提供到位。我司即日起也将按照设计 要求，完成该交通卡口监控系统的组建施工。
作为该项目施工的主要成员，请根据“任务一 城市交通卡口监控系统的技术选 型”中对卡口监控系统的需求分析、功能设计和技术选型，组建一个支持电子车 牌应用的城市交通卡口监控模拟系统。
它利用RFID高精度识别、高准确采集、高灵敏度的技术特点，通过在车辆前挡风玻璃上安 装一张存储了车辆信息的射频识别电子标签（俗称“电子车牌”），并在车辆通过装有经授权 的射频识别读写器的路段时，对车辆电子标签上的数据进行采集或写入，达到各类综合交通管 理的目的。
2.5.1 电子车牌产生背景
目前交通管理中存在的几大棘手问题： （1）无法对车辆身份及资质进行准确的识别 （2）急需建立起基于车辆识别的交通监控系统 （3）区域性交通收费需求显现
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PART.2
知识准备
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2.4 认识射频识别技术
射频识别技术（RFID，Radio Frequency Identification），是以电子标签来标识某个物体，通过 射频无线信号进行数据传递的自动识别技术。
它是一种非接触式的自动识别技术。 在自动识别技术中，射频识别技术居于首位，是物联网的核心技术之一。
（2）任务提交资料
• 《城市交通卡口监控模拟系统组建》实训报告，包括但不限于任务目标、任务内容、系统运行效果、 分工计划。
• 能证明小组成员参与本任务的实证材料（参与任务的相关工作内容记录、图片、音视频等）。。
（3）任务实施方式
• 小组成员依照行动方案，分工合作完成任务。
• 分组展示成果。
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PART.4
电子车牌系统结构示意图
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2.5 认识电子车牌系统
2.5.5 电子车牌系统的特点
电子车牌技术是随着RFID技术的发展而产生的行业应用，采用超高频段的无源射频识别技 术。与通用RFID技术产品相比，电子车牌系统对环境、识读速度、距离、标签寿命、信息加 密等方面都有相当高的要求。至少要具备如下六条： • 读写器与标签需要保证达到超远的读写距离及最大的检测范围； • 读写器电路设计优化，读取速度极快，才能保证能检测到高速度的运动车辆； • 标签灵敏度非常高，并且拥有可擦写超大内存，才能保证读写信息获得最高实用性和准确 率。 • 整套设备需具有超高速移动状态中可读可写功能。 • 整套设备需要有传输加密及数据保护的功能。 • 可靠的使用寿命，并无法伪造。
普及 阶段
20世纪 40年代
20世纪 50年代
20世纪 60-90年代
20世纪 90年代
21世纪
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2.4 认识射频识别技术 2.4.1 射频识别技术的发展和现状
军事 领域
医疗 领域
身份识别 领域
物流 领域
制造 领域
……
零售 领域
防伪安全 领域
交通 领域
图书Fra Baidu bibliotek领域
资产管理 领域
食品 领域
动物 领域
RFID应用领域
发送射频无线信号。
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2.4 认识射频识别技术 2.4.4 射频识别系统的结构和工作流程
（2）读写器 读写器是读写标签信息、并与应用软件系统间通信的设备，可分为手持式和固定式。
（3）应用软件 应用软件是直接面向射频识别应用的最终用户的人机交互界面。
（4）中间件
中间件属于应用软件和系统软件之间的一种软件，为应用软件屏蔽底层硬件设备和系统软件等
定向识别。
各国有不同的频段的 管制，发射功率受限 制，受某些材料影响 较大。
生产线产品识别、 车辆识别、集装 箱、包裹识别等。
2.45GHz或 微波 5.8GHz
除UHF特点外，更高的带宽 除UHF缺点外，此频 ETC高速不停车
和通讯速率，更长的识读距 段产品拥挤、易受干 收费、雷达和无
离，更小的天线尺寸。
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2.4 认识射频识别技术
讨论
查阅网络资料，分析射频识别技术通信距离与其工作频率的关系，请列举至少五 个场景分析和选择其射频识别技术频段。
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2.4 认识射频识别技术 2.4.4 射频识别系统的结构和工作流程
典型的射频识别系统包括硬件组件和软件组件两部分。其中，硬件组件由电子标签和读写器组 成，软件组件由中间件和应用软件组成。