基于物联网技术的不停车收费系统解析

基于物联网技术的不停车收费系统解析

【摘要】21世纪人类社会正步于信息时代，我们正处在一场新的技术革命之中，这场技术革命的中心就是物联网。生产活动与个人活动都放在一个智慧的物联网环境中运行。物联网为我们提供了感知中国与世界的能力，也为技术创新与产业发展提供了前所未有的机遇。

【关键词】物联网；ETC收费系统；RFID技术

1 研究背景及意义

近年来，中国的经济蓬勃发展，这样直接导致了车辆的大幅度增多，所以在高速公路、停车场等收费站的车辆排队堵塞情况也就更加严重，在停车场收费方面，效率低下的传统收费方式（找零、回票、投币）在车流量较大时往往使车辆在收费区域滞留，限制了停车场的快捷方便。收费站车辆的堵塞所浪费的不仅仅是时间，更加浪费了大量的资源，同时造成了严重的污染，电子不停车收费系统就是在这一矛盾中应运而生的。物联网即将改变我们所有的生活，包括改变我们自己。这是互联网发展的全新阶段，人类可以把大量的数据采集、分析和分配转换成各种信息、知识，甚至是智慧。从这一角度来看，物联网的发明具有重大的意义。实践证明，采用不停车电子收费系统不仅能够从根本上解决因手工收费过程缓慢而造成的交通堵塞，而且能够减少收费成本，杜绝征费过程中产生的营私舞弊现象，以及减少车辆油耗，减轻空气污染，从而产生显著的社会、经济效益。

2 案例概述

2.1不停车收费系统（ETC）的定义

ETC是指车辆在通过收费站时，通过车载电子标签与路测天线的短程通信，进行车辆识别，信息写入并自动从预先绑定的IC卡或者银行账户上扣除相应资金，实现不停车收费的电子系统。

2.2不停车收费的基本原理

不停车收费系统是利用微波通信原理，实现数据的高速传输，完成不停车收费作业。系统主要有二个部份组成，即是安装在汽车上的车载标识卡（也亦为电子标签或智能标签）和安装在收费站的车辆自动识别系统（Automatic Vechicle Identification，简称A VI）。车载标识卡主要用于记录与车辆有关的数据，如车辆类型、车牌号码、相关卡号和银行帐户等。收费站车辆自动识别系统，有一个安装在收费车道上方的无线电收发器用于读写出车载标识卡与收费相关的数据。当车辆通过不停车收费车道时，无线电收发器发出一个信号，唤醒车载标识卡（车载标识卡平时处于睡眠状态）。车载标识卡返回一个响应信息后，无线电收发器发出交易代码信息，读写车载标识卡实现车辆的自动识别和数据交换，获取通行车辆的类型、所属用户等数据，并根据车载标识卡的是否有效控制相关设备指挥

车辆的通行。其通行费通过计算机网络从用户在银行开设的专用帐户中自动缴纳，从而实现不停车收费。

3 技术分析

3.1感知层分析

3.1.1 RFID标签

ETC系统由车载RFID标签，收费口RFID读写器与后台计算机系统组成，当安装有车载RFID标签的车辆进入ETC通道时，RFID读写器自动唤醒有源RFID标签，并实时向RFID标签写入入口站的位置标识信息。在出口站，ETC 车道的RFID读写器根据入口站与出口站的距离，计算出应交费用，并写入RFID 标签，后台计算机将RFID标签中的数据存储起来，作为不同路段费用分分配的依据。

3.1.2传感器的应用

当装有车载器的车辆要进入停车场，在经过第1个感应线圈时，车道天线与OBU进行通信读取并识别出车辆，记录所需数据，上传到停车场收费控制中心，并自动启动栏杆放行，当车辆经过第2个感应线圈后栏杆自动关闭。如果车辆未装OBU，或有外来访客车辆，在经过第1个感应线圈时，车道天线未读取OBU 相关信息，车道摄像机自动抓拍来访车辆图片并保存到本地硬盘，系统同时提示保安发卡，驾驶员领卡，并在IC卡读写器上刷卡后，自动栏杆打开，车辆进入停车场。

3.2网络层分析

从IEEE 802.11b/g到IEEE 802.11n，无线技术在性能上有了很大的提升，但不能否认的是目前的无线技术还没到十全十美的地步，在很多方面它还有很大的潜力可挖，在目前的网络传输中，由于停车收费描述的信息量小，所以在架设网络传输层时采用于DSRC是采用无线通信技术，通过信息的双向传输将车辆和道路有机地连接起来，主要由车载单元（OnBoardUnit，简称OBU）、路边单元（RoadSideUnit，简称RSU）、专用短程通信协议和后台计算机网络构成，在智能交通系统中实现路与车之间信息传输、交互的通信系统。局域网采用星形以太网结构10-100Mbps，传输线缆UTP-5。由于车道计算机和收费控制室计算机距离较远，为保证传输质量，这二部分之间采用以太网交换机通过多模光缆连接，采用多模光纤主要是考虑到距离一般在3KM以内，防止信号过强引起反射，同时也可以降低成本。

3.3应用层分析

据调查显示，北京市高速公路电子不停车收费系统（ETC）用户数突破100万，占全市小汽车总量的19.2%，成为全国首个拥有百万ETC用户的城市，ETC

用户比例接近全国的五分之一。

据悉，山东和山西并入京津冀联网区域工程已于2013年4月启动，京津冀鲁晋区域高速公路联网不停车电子收费系统计划于2013年年底前实现五省市的联网，将直接为区域经济圈带来经济效益和生态效益。用户只需在车上安装电子标签（一个普通手机大小的黑色盒子），进出收费站时走ETC专用通道，就不用停车。只要保持20公里/小时的速度通过道口，系统会自动读取信息，并扣款，整个过程只需两三秒钟。个人申请成为ETC用户，需携带个人身份证、银行信用卡、车辆行驶证原件及复印件，到银行各网点填写申请表。没有银行信用卡的用户，需先办理银行信用卡，信用卡审核时间为10-20个工作日。

4 总结

我国是一个发展中国家，基础设施薄弱，区域经济发展与市场需求，以及车辆用户消费能力极不平衡，规模化推行联网ETC系统的物质基础与市场条件仍未具备。因此，我国需要一个长期的、严谨的认证过程来形成联网ETC的标准，而不能脱离实情、国情，照搬国外标准并匆忙加以推行，否则将不仅起不到规范市场的作用，反而会导致宝贵的公路信息化建设资金投入与产出严重失衡、资产流失。