基于RFID高速公路无线智能交通监控系统

基于RFID的高速公路无线智能交通监控系统

【摘要】高速公路是保证我国经济运输发展的重要因素，加强公路的现代化建设是我国社会、经济发展的综合需要。对高速公路进行智能化的监控，能够有效地降低交通事故发生率，做好对行车安全的监控，提升高速公路的功能效率。rfid系统在高速公路中的运用，是一种新的设计思维和理念的运用，能够实现对高速公路路段的实时远程的监控，形成一个交互式的监控系统。

【关键词】rfid技术；高速公路；智能交通监控系统

交通运输是国家经济发展的重要枢纽，在现代化的发展过程具有十分重要的意义。随着我国经济的不断发展，交通运输取得了不断的进步，高速公路的建设和发展速度也越来越快。我国高速公路现阶段还处于管理落后于建设的状态中，高速公路在不断被建设，但我国的交通拥堵以及交通事故现象也在不断攀升。衡量高速公路发展的健康有序，不应仅以建设的高速公路数目为标准，还应该涉及到高速公路中的管理、监控等各个环节。

一、智能交通系统与rfid技术

（一）智能交通系统

智能交通系统指的是对现代科技下的通讯、计算机、网络、自动化以及交通工程方面的综合运用，通过运用智能化的交通系统，能够极大的改善高速公路的监控过程，提高交通运输的高效性以及安全性，降低交通事故的发生，做好节能减排的工作，促使我国高速公路的现代化发展。智能交通系统在高速公路发展过程中，涵盖了

交通中的监控、管理、安全保障以及收费服务等各个方面的内容。目前，在我国的智能交通系统的运用中主要有两个方面：etc以及非现金支付。通过这两种方式，能够提高高速收费的效率，降低人工收费上的误差。

（二）rfid技术

rfid的全称是radio frequency identification，中文含义为射频识别，是一种带有电子标签以及无线射频识别特征的现代通信技术。rfid可以通过无线电讯号来进行数据的读写，简化系统与目标之间的连接过程。rfid是一种无线识别系统，主要由询问器和标签两个部分组成。rfid的相关理论诞生于二十世纪四五十年代，在二十世纪末进入商业运用过程。在二十一世纪，rfid技术的研发和产生的产品也越来越丰富。对于rfid技术的发展前途看好的一些机构，投入了更多的人力、物力进行专门的研究生产，从而将rfid 技术的运用范围不断扩充。rfid技术已经在我国被成功地运用到公交行业，对于rfid技术在高速公路监控系统中的运用形成了良好的借鉴作用。

二、rfid的高速公路无线智能交通监控系统

高速公路的无线智能交通监控系统引入rfid技术，能够解决一些远程数据上的读取困难，在车载机中运用rfid技术，可以对高速公路监控范围内的电子标签进行循环、高效的扫描，并且通过gprs技术传输分析结果，从而建立起高效的监控模式。高速公路的无线智能交通监控系统的流程如图所示：

高速公路的无线智能交通监控系统

（一）rfid系统的原理分析

rfid系统主要是以能量交换来实现读写器与电子标签的通讯连接，其系统组成主要有天线、读写器以及标签，天线主要用于接收信息，对于整个系统有着非常重要的作用。

电感耦合和反向散射耦合是加载在电子标签和读写器两个部件之间的两种耦合方式，两种耦合方式在具体的作用效果中是不一样的。电感耦合主要是一种闭式环形的天线形式，读写线圈，从而为电子标签提供能量。反向散射耦合与此不同，是以读写器和电子标签为天线，以反射回拨的形式进行读写过程。具体采用何种耦合方式，决定于信号频率、天线与标签之间距离两个方面的因素。

rfid系统按照频率范围的不同还可以分为微波、超高频、高频以及低频四个范围，不同频率的系统在工作原理上是大不一样的。超高频以及微波频比低频以及高频有更远的阅读距离，在阅读区域中会较多的出现多个射频标签，形成多标签读写。

（二）智能交通监控系统的结构

智能交通监控系统是智能交通系统的有机组成部分，主要是对高速公路进行车辆的监控和数据分析，从而为高速公路提供更加安全的行车环境。智能交通的监控系统主要包括三级系统：分布在外场独立的闭路检测的子系统；多个监控中心监控各路段的外部设施；一个主要的监控中心进行命令总控制。除了这些主干系统，智能交通监控系统还需要各个部分小系统的辅助作用，还包括有一些车辆

上的外场设备、计算机系统、大屏幕系统以及闭路监控系统等。智能交通监控系统提升了高速公路的行车速度和安全，达到了较好的社会效益，为创造一个良好、健康的交通发挥了积极作用。（三）rfid在智能交通监控系统中的运用

rfid标签具有两种类型，分为a类和b类。其标签对读写器传递过来的射频能量进行调制，然后将信息反射传递过去，实现信息交换。读写器主要的作用是收发信息。电子标签需要激活才能完成读写器和电子标签之间的通讯，按照标签反馈的相关公式，可以具体算出相应数值。rfid系统中的电子标签的芯片有通用型和专用型两大类，通用型是一种普通的集成电路的芯片模式，而专用型则是一种专门功能下的芯片，具有较高的实用性和安全性。在智能交通监控系统中，根据实际的运用情况和需求，由于读取距离较远采用了电磁反向的散射耦合方式，采用专用的标签芯片，从而更好地完成智能化的监控、有效的防干扰等功能。rfid读写器主要用来获取电子标签传递过来的id信息，配合相关的网络通讯技术完成智能交通监控。

rfid系统中还涉及到数据调试以及方式的问题，这涉及到更加深入、细致的系统的工作原理。rfid读写模板选择需要根据不同的工作目的、实际情况来进行。不同的频率方式有着不同的原理和作用效果。在rfid运用到智能交通监控系统中时，应该通过合理的产品改造和选择，来对技术进行完善，促进智能交通监控系统的不断完善。

（四）rfid在etc中的应用

从实践中来看，当前车辆自动识别技术发展过程中已经实验并实施了很多的识别技术，比如感应线圈、声表面波、条形码以及红外通信与射频等识别技术，但仍以rfid技术应用在etc系统中最为合适。etc系统，又称不停车收费系统，它是一种集通信、电子、自动控制以及计算机网络技术于一身的现代高新技术，同时也实现了车辆不停车自动收费智能交通电子系统。该系统通过路侧天线与车载电子标签之间的专用短程通信，进行车辆自动识别和有关收费数据的交换，通过计算机网络对收费数据进行处理，实现不停车自动收费的全电子收费管理系统。

rfid技术是利用安装在车内的射频卡，即无线电收发装置，存储车辆编号及相关信息，安装在车道的射频天线可与该无线电收发装置以专用短程通信（dsrc）方式交换信息，并对其存储内容进行读写操作，从而识别出当前通行车辆。不停车收费技术特别适于在高速公路或交通繁忙的桥隧环境。传统的车道隔离收费系统称为单车道不停车收费系统，在无车道隔离情况下的自由交流下的不停车收费系统通称为自由流不停车收费系统。该技术不仅可以有效提高公路通行能力，使收费走实现自动化，而且还可以大大降低收费口的噪声污染与废气排放，节约了基建、管理费用，同时也为生态城市的建设做出了一定的贡献。

总结：

rfid技术运用到高速公路的无线智能交通的监控系统中，是一种