1 .引言

　　1.1.背景趨勢

　　互聯網的機遇和挑戰(zhàn)在全球通信網絡在經歷了幾十年快速發(fā)展之后，已經可以基本滿足人與人隨時隨地溝通的需求，而物與物、物與人的通信及上層應用這種物聯網的基本發(fā)展需求正涌現出來。在一些傳統(tǒng)行業(yè)，可利用傳感等新技術，提升行業(yè)信息化水平，提升行業(yè)效率。

　　在新加坡，由政府牽頭，對整個城市的車輛實行電子牌照，集身份識別，停車管理，扣費繳費等功能為一體，車輛出入市內任何停車場，高速公路，都能實現不停車行駛，在政府建設的信息管理平臺同一繳費扣費。加快出行效率，時時獲知路況信息進而優(yōu)化交通結構，新加坡的電子車牌證應用成熟、廣泛，都可作為我國發(fā)展電子車牌證事業(yè)的參考借鑒。

　　基于綜合管理水平，市場需求，前瞻性考慮，我們認為，電子車牌證系統(tǒng)將會是物聯網技術發(fā)展的先鋒。而電子車牌證系統(tǒng)的發(fā)展也會推動整個城市智能交通的前進。

　　1.2.系統(tǒng)建設的必要性

　　公安交警傳統(tǒng)電子系統(tǒng)中，廣泛采用視頻識別技術來辨識車牌，包含電子警察和安全監(jiān)控等系統(tǒng)。視頻辨識技術極大的提高了公安交警的工作效率，為社會安全保障提供了有效的技術手段。但在使用過程中，出現了諸多問題。一方面，該技術無法辨識假冒車牌、車牌涂改和遮蓋等非法車輛使用場合;另一方面，視頻識別技術自動車牌辨識率會受光線和環(huán)境影響，在很多情況下還需要人工輔助對圖像進行辨識。

　　射頻識別技術的引入，可有效彌補視頻辨識技術的缺陷。射頻識別技術可有效地防止車牌假冒、涂改和遮蓋。射頻識別技術不受光亮度和環(huán)境的影響，具備高速處理能力(在車速200公里/小時的條件下路側設備可準確讀取電子車牌信息)，可用于交通安全監(jiān)管、車輛行駛軌跡跟蹤、交通量信息采集和發(fā)布、車輛稽查和執(zhí)法、停車場監(jiān)管等各種應用場合中，有效的提高交警執(zhí)勤和交通管理的效率。

　　1.3 系統(tǒng)建設原則

　　1.3.1 標準性

　　嚴格按照國家標準GB/T20851《電子收費 專用短程通信》進行建設，

　　1.3.2.兼容性

　　系統(tǒng)設計嚴格遵循國家標準的要求，所有數據格式和接口都是按標準設計。另外，系統(tǒng)的軟硬件均采用模塊化設計，模塊間的數據傳輸均采用標準的傳輸協議，任何一個模塊的升級短期內都不會影響到其它模塊的正常應用。

　　1.3.3.高可靠性

　　系統(tǒng)嚴格按照相關國家標準和行業(yè)標準設計，主要設備選用國內外主流產品，可靠性、穩(wěn)定性強。同時，系統(tǒng)通過運行自動監(jiān)測、參數備份、平滑重啟、遠程升級等功能保障系統(tǒng)抵御外界干擾和受外界干擾時的恢復能力。

　　1.3.4.易維護性

　　由于具備設備自檢功能，檢測數據定時發(fā)送到指揮中心，指揮中心可以通過查閱設備自檢數據、設備報警等信息，方便地發(fā)現設備故障。

　　1.3.5.可擴展性

　　由于系統(tǒng)的需求會不斷的發(fā)展，對系統(tǒng)功能的要求和系統(tǒng)建設的要求也會不斷的增多，因此，在系統(tǒng)設計上，不僅能完全滿足用戶現階段的要求，同時，其強大的應用潛力也為用戶未來對該系統(tǒng)的升級要求提供了接口，使用戶將來幾乎不需做任何改動就能擴展出更多的功能。

　　1.3.6.安全性

　　系統(tǒng)具有防病毒，防誤操作特性，具有口令保護調試功能，有較強的抗干擾、抗靜電能力，同時提供數據備份、恢復措施。系統(tǒng)還將提供用戶等級權限保護，有效排除人為因素的干擾。數據傳輸和共享加密，所有數據傳輸和共享均采用加密技術實現，有效防止外部入侵。

　　1.3.7.先進性

　　立足高效成熟的設計理念，基于先進的RFID 技術，通過合理設計和集成，使電子車牌證系統(tǒng)的技術含量和先進性達到一流水準，并可保持較長久的生命力。

　　1.3.8.開放性

　　開放式的系統(tǒng)結構。功能平臺均采用兼容性和擴展能力很強的開放式體系結構，系統(tǒng)結構與配置靈活、互連方便;系統(tǒng)存較大的擴展余地和升級空間，屬于擴展、重組和更新，在較長時間內只要進行局部性調整和配置，便能適應后期工程建設的需求。

　　2 .總體設計方案

　　2.1.系統(tǒng)組成

　　該系統(tǒng)主要由電子車牌證、固定式閱讀器、移動式閱讀器、車載稽查系統(tǒng)、圖像抓拍智能識別單元和中心綜合信息平臺等設備，如圖1 所示。

　　圖1

　　在車輛(汽車，摩托車，電動車等)上安裝電子車牌證，電子車牌證可讀寫，可支持輸入車輛信息，如車主姓名，是否年檢，是否有違章欠費等，發(fā)揮其自動識別及動態(tài)信息采集的優(yōu)勢，實現車輛身份有效識別。運動的車輛成為信息系統(tǒng)中一個可以唯一識別的對象，它的物理位置也能實時地被監(jiān)測到。電子車牌證在動態(tài)自動識別上的優(yōu)勢，改進了現有的靜態(tài)車輛監(jiān)管模式，實現了車輛管理精準化。通過車輛采集的動態(tài)信息，可以動態(tài)監(jiān)測城市路網，及時掌握道路通行狀況，為針對性地實施城市交通流宏觀調控和路口實時自適應控制創(chuàng)造條件。

　　在交通路口、關鍵路段、居民小區(qū)、公共場所等安裝大量的電子車牌證閱讀器設備，實現電子車牌證的密集檢測，交警、城管，公安等更可配備手持終端(手持式閱讀器)、車載稽查系統(tǒng)，通過GPRS 時時與中心數據采集平臺對接，中心數據采集平臺對數據進行處理，最終處理結果發(fā)送到中心綜合管理平臺，并同時以指令的形式發(fā)送到手持終端，以智能，科學的方式為交警、城管，公安及其他政府部門開展執(zhí)法工作、打擊偷盜車輛現象、追捕不法分子等提供強有力的技術保障。

　　2.2. 系統(tǒng)功能

　　2.2.1.車輛管理

　　車輛上面安裝一個電子車牌證，通過閱讀器讀取電子車牌證，可以很清楚的知道車主姓名、車牌號碼、車輛類型、是否有違章欠費、是否年檢、是否報廢、是否黑車、車主聯系方式等信息，再與圖像抓拍智能識別單元相結合，可以有效查控套牌車，可以快速、便捷的對一個城市的車輛進行統(tǒng)一管理。

　　2.2.2.車輛定位追蹤

　　車輛配備電子車牌證后，當車輛通過安裝閱讀器的區(qū)域時，被在此區(qū)域內的接受裝置識別到，并觸發(fā)攝像機拍照取證，通過網線直接自動保存到綜合管理平臺的服務器上，相關人員如需要了解該車輛信息時候，可隨時調用數據庫里的資料，方便相關執(zhí)法部分進行取證。

　　2.2.3.停車場管理

　　在停車場出入口安裝電子車牌證閱讀器，當配備電子車牌證的車輛進入停車場時，系統(tǒng)自動登記相關信息，并開始計時，當車輛離開停車場時，自動繳費，整個過程無需人工干預，可實現智能進出，很大程度上能加快單位出行效率，同時系統(tǒng)中留下相關進出記錄，方便以后查詢。既可獨立做車輛出入判斷，更可將相關車輛出入數據發(fā)送于綜合管理平臺，利用綜合管理信息平臺，可時時掌握整個市內的停車狀況，及時發(fā)布車位信息，誘導公眾停車，以快速，科學的方式來解決目前停車難的問題。該功能也可應用于小區(qū)停車管理、路邊停車管理等場合。

　　2.2.4.不停車收費

　　在高速、或者繞城高架等出入口安裝電子車牌證閱讀器，對配備電子車牌證的車輛開辟綠色通道，進行不停車收費，不僅可以加快通行效率，減少擁堵，而且可以提高服務質量。

　　2.2.5.測速與流量統(tǒng)計

　　配備電子車牌證的車輛經過兩個安裝有閱讀器的路口，則其通過先后的時間順序會被記錄，從而可計算出相關車輛的平均行駛速度。對通過某一個監(jiān)測點的電子車牌證進行統(tǒng)計，可以得到交通流量數據。對這些數據進行統(tǒng)計、分析，可以有助于決策者對相關路段的交通策略做出調整。

　　2.2.6.危險品運輸管理

　　對一些運輸危險物品的車輛(比如易燃易爆物品、危險化學物品、有毒物品等)配備電子車牌證，并對該電子車牌證做特殊標記，對危險物品的整個運輸過程進行實時監(jiān)控，并在有些特定區(qū)域可以限制這些車輛的駛入，一旦違規(guī)駛入，可立即自動報警，可以有效防止一些危害的發(fā)生。

　　2.2.7. 多證合一，繳費扣費

　　車輛配備的電子車牌證具有讀寫功能，可將目前市面上所有紙質證件的資料寫入電子車牌證，通過與金融機構合作，可進行充值、扣費等自動結算功能，對電子車牌證可進行多重加密，保證信息的安全性。

　　3 系統(tǒng)優(yōu)勢

　　3.1 兼容性強

　　硬件設備符合國家標準GB/T20851《電子收費 專用短程通信》，軟件采用開放式系統(tǒng)結構，同其他系統(tǒng)兼容性強，可實現無縫對接。

　　3.2.可擴展性強

　　功能擴展時只需對中心軟件進行修改即可，前端硬件設備不用做任何修改，系統(tǒng)也可進行遠程升級，維護方便。

　　3.3.電子車牌證電池能量不足自動提示

　　當系統(tǒng)檢測到電子車牌證電池能量不足時，每次使用時系統(tǒng)都會進行自動提示，以便用戶及時更換電子車牌證。

　　3.4. 采用先進的“雙片式電子標簽+雙界面CPU 卡”技術

　　采用可多次重復使用的非接觸式IC 卡、非接觸式CPU 卡和雙界面CPU 卡，且內置安全認證模塊，使用方便，且安全、可靠。

　　3.5. 多證合一，繳費扣費便捷

　　采用多證合一技術，并且與金融機構合作，避免了紙質證件辦公的繁瑣，用戶出門也不必再帶各種各樣的卡和證件。

　　3.6.射頻檢測與視頻檢測相結合，擴展功能強

　　采用射頻檢測與視頻檢測相結合技術，可以有效的查控套牌車、黑車、無牌車、逃逸車等的違規(guī)行駛行為，且實現了高清成像，各種信息詳盡，違規(guī)處罰證據充分。

　　4 電子車牌證系統(tǒng)主要設備

　　4.1 電子車牌證

　　電子車牌證主要包括供電模塊、2.4GHz 天線、微波收發(fā)模塊、處理器模塊、安全模塊、普通信息存儲模塊等六大模塊。傳統(tǒng)車牌信息和紙質行駛證信息以數字化的形式存儲于安全模塊內。

　　電子車牌證具體參數：

　　識別距離 ： 0～ 150 米可調

　　識別速度 ： 200 公里 / 小時

　　識別能力 ： 具備200 張/秒的防沖突性能

　　識別方式 ： 全向識別

　　固定增益 ： 0～3 級可按需選定

　　工作頻段 ： 2.4GHz

　　使用壽命 ： 3～8 年，可選高性能電池

　　功耗標準 ： 工作功率為微瓦級

　　通訊速率 ： 250Kb/s~1M

　　通信機制 ： 基于 HDLC 時分多址和同步通信機制

　　抗干擾性 ： 頻道隔離技術，多個設備互不干擾

　　安 全 性 ： 加密計算與安全認證，防止鏈路偵測

　　封裝特性 ： ABS 工程塑料，抗高強度跌落與振動

　　環(huán)境特性 ： 工作溫度-40℃ ～85℃ 工作濕度<95%

　　防 拆 性 ： 按要求可提供防拆(報警)功能

　　可 靠 性 ： 防水防沖擊，滿足工業(yè)環(huán)境要求

　　尺 寸 ： 可選擇

　　外 形 ： 圓型/橢圓型/方卡型等，可按要求定做

　　安裝方式 ： 雙面膠粘貼或掛扣

　　工作模式 ： 電子車牌證采用“主動方式“進行工作，主動發(fā)射信號給閱讀

　　器。發(fā)射頻次可調。電子車牌證內部采用高能扣式鋰電池/軟

　　包電池，容量可選。標準環(huán)境下，電池提供的能量可以保證電

　　子車牌證持續(xù)工作3～8 年。

　　識別準確率：識別準確率99.999%;在極短的時間內可以確保全部識別不漏

　　讀。通訊安全 ：電子車牌證與配套的閱讀器進行通訊時，使

　　用特殊通訊協議，對設備的合法性進行校驗，為防數據破解而

　　研發(fā)了縝密的加密算法，確保通訊過程數據安全。

　　可靠工作 ： 產品充分考慮了防雷、防水、防沖擊等工業(yè)環(huán)境應用要求;生

　　產過程嚴格依照ISO9001 質量標準進行多環(huán)節(jié)質量檢測，確保

　　用戶拿到的產品充分滿足性能要求。

　　4.2.固定式閱讀器

　　固定式閱讀器主要包括供電模塊、2.4GHz 天線、微波收發(fā)模塊、處理器模塊、安全模塊、普通信息存儲模塊和接口模塊等七大模塊。采用防水、防塵設計，全塑密封，通訊協議采用多層加密技術，可靠、安全。

　　固定式閱讀器具體參數：

　　識別距離 ： 0 ～ 200 米半徑

　　識別速度 ： 200 公里 / 小時

　　識別能力 ： 同時識別500 張以上的電子車牌證

　　識別角度 ： 全向/定向

　　極化方式 ： 垂直極化/圓極化/雙極化

　　增 益 ： 14dBi 接收32 級可調、發(fā)射4 級可調

　　工作頻段 ： 2.4GHZ

　　功耗標準 ： 工作功率為毫瓦級

　　通信機制 ： 基于 HDLC 時分多址和同步通信機制

　　抗干擾性 ： 頻道隔離技術，多個設備互不干擾

　　安 全 性 ： 加密計算與安全認證，防止鏈路偵測

　　封裝特性 ： 正面ABS 工程塑料，背部鋁合金腔體

　　可 靠 性 ： 防雷防水防沖擊，滿足工業(yè)環(huán)境要求

　　接口標準 ： RS485 Wiegand26 RJ45 或WiFi 等、各種開發(fā)用軟件接口

　　擴展 I/O ： 開關量信號輸入與輸出各2 路(可選)

　　電源標準 ： DC 7.5～12V 500～1000mA

　　安裝方式 ： 抱箍捆綁

　　工作模式 ： 閱讀器的工作模式為“被動或主動式”，一般應用時閱讀器處

　　于接收狀態(tài)，實時接收“主動式”電子車牌證發(fā)出的信號，并

　　將接收到的數據轉送到后臺管理系統(tǒng)中。特殊應用中也可向電

　　子車牌證寫入數據或更改參數。

　　識別距離 ： 與“主動式” 電子車牌證相配合，在良好的可視環(huán)境下，最

　　大識別距離可達到200 米半徑?？捎密浖M行調節(jié)。

　　識別速度 ： 在閱讀器的有效識別范圍內電子車牌證以最高200Km/h 的速

　　度運行時，可以保證穩(wěn)定識別。閱讀器能夠同時讀取500 張以

　　上的電子車牌證。

　　通訊協議 ： 配套的電子車牌證進行通訊時，使用特殊通訊協議，對設備的

　　合法性進行校驗，為防數據破解而研發(fā)了完善的加密算法，確

　　保通訊過程數據安全。

　　可靠工作 ： 產品充分考慮了防雷、防水、防沖擊等工業(yè)環(huán)境應用要求;生

　　產過程嚴格依照ISO9001 質量標準進行多環(huán)節(jié)流程控制，充分

　　確保產品性能與品質。

　　接口標準 ： 讀寫器可提供RS485 weigand26 RJ45 三種標準的硬件接口。

　　4.3.手持式閱讀器

　　手持式閱讀器采用高速嵌入式控制器進行控制，主要包括嵌入式CPU、觸摸顯示模塊、微波收發(fā)模塊、安全模塊、信息存儲模塊、GPRS 無線通訊模塊和接口模塊等七大模塊，交警、城管、公安等人員在任何一個位置都可以很方便的讀取附近的電子車牌證相關信息。

　　手持式閱讀器具體參數：

　　數據采集 ： 2.4GHZRFID 模塊

　　增 益 ： 5dBi 接收32 級可調、發(fā)射4 級可調

　　識別距離 ： 0~150 米(靈活可調)

　　識別方向 ： 全向

　　無線網絡 ： 標配WIFI，可選配內置GPRS/CDMA 模塊/藍牙

　　其他選配 ： 紅外/GPS/拍照/測震功能/二位條碼

　　數據備份 ： SD 卡及FLASH 雙重備份

　　電 池 ： 3.7V, 3200mAh 可充電鋰電池，備用電池17mA(可保證數據6

　　小時內不丟)，運行大于8 小時(視應用環(huán)境)，內置電池管

　　理軟件監(jiān)控和調試電池狀態(tài)。

　　功耗標準 ： WIFI 1.2W, GPRS 1W, 掃描0.2WRFID 0.4W,系統(tǒng)0.3W，背光0.3W

　　工業(yè)等級 ： IP54(IEC60529)，抗跌落為1.2 米

　　環(huán)境溫度 ： 使用:-15℃至50℃ 存儲:-20℃至60℃

　　物理接口 ： USB， 紅外線

　　擴展存儲 ： 標配2G SD 卡(最大支持16GB 容量)

　　尺 寸 ： 190(長)×80(寬)×25(厚) mm

　　顯示部分 : 100mm×80mm×25mm

　　鍵盤部分 ： 90mm×60mm×25mm

　　重 量 ： 380 克(含電池)

　　使用壽命 ： 5-8 年

　　認 證 ： 通過中國國家強制性產品3C 認證，通過CE 認證，具有中國信

　　息產 業(yè)部頒發(fā)的無線電發(fā)射備型號核準認證

　　產品特點 ：1、堅固耐用;2、外型美觀輕巧，人體工程學設計，具備極佳

　　的專業(yè)形象風格3、內建一維、二維條形碼掃瞄器，節(jié)省數據輸

　　入的時間;4、可同時支持3 種通信模式：WLAN、GSM/GPRS、

　　Bluetooth，透過無線技術傳遞數據更是---零時差;5、內置RFID

　　讀寫功能，低頻、高頻、超高頻都支持;6、集成GPS 全球定位

　　系統(tǒng)，定位精度為10 米;7、可集成紅外測溫模塊，精度±0.1

　　℃,測量范圍：-30℃～+650℃;8、可內置130 萬像素攝像頭;

　　9、可集成測量設備振動頻譜、位移、加速度(模塊選配)。

　　工作模式 ：閱讀器的工作模式為“被動或主動式”，一般應用時閱讀器處于

　　接收狀態(tài)，實時接收“主動式”電子車牌證發(fā)出的信號。特殊

　　應用中也可向電子車牌證寫入數據或更改性能參數。

　　識別距離 : 與公司的“主動式” 電子車牌證相配合，在良好的可視環(huán)境下，

　　最大識別距離可達到150～200 米半徑。

　　通訊安全 ：閱讀器和配套的電子車牌證進行通訊時，使用特殊通訊協議，

　　對設備的合法性進行校驗，為防數據破解而研發(fā)了完善的加密

　　算法，確保通訊過程數據安全。

　　4.4.圖像抓拍智能識別單元

　　圖像抓拍智能識別單元主要由智能高清攝像機組成，智能高清攝像機中集成了車輛的視頻檢測算法、車牌識別算法、流量統(tǒng)計算法等智能算法，閱讀器進行電子車牌證信息采集的同時智能高清攝像機也進行車輛信息的采集，包括車輛及司乘人員的特征、車牌號碼信息，系統(tǒng)對兩種方式采集到的信息進行融合處理，不僅可以有效辨別套牌車、黑車、盜搶車等，而且可以為處罰提供直接的證據。

　　圖像抓拍智能識別單元具體參數：

　　車輛檢測方式 ： 視頻檢測(智能高清攝像機內部實現)

　　車牌信息提取方式 ：視頻檢測(智能高清攝像機內部實現)

　　圖片像素 ：500 萬(2448*2048)像素或者200 萬像素(1600*1200)

　　成像幀率 ： 9 幀/S(500 萬象素)或者15 幀/S(200 萬象素)

　　捕 獲 率 ： 3 98%

　　車牌識別率 ： ≥95%

　　電源輸入 ： 12V/1.2A

　　物理接口 ： 以太網、BNC、485、USB

　　擴展存儲 ： 標配2G SD 卡(最大支持32GB 容量)

　　平均無故障工作時間 ： ≥30000h

　　工作溫度 ： 使用:-20℃至70℃

　　工作濕度 ： 20%至90%

　　5 電子車牌制作-標簽安裝方式，電子車牌功能

　　5.1電子車牌-電子標簽安裝方式及功能

　　功能一

　　在車牌上安裝遠距離2.4GHz電子標簽，當安裝好有2.4GHz電子標簽的電子車牌的車輛通過安裝有2.4GHz讀寫器的道路 / 路口時，此車的信息會被道路 / 路口邊上的2.4GHz讀寫器實時上傳給監(jiān)管中心平臺。

　　電子標簽與車牌合成方式;

　　電子標簽模塊及電池布局在車牌上時，無特殊要求，只需安裝好后整體平整即可。2.4GHz天線布局時需要離開鋁板車牌0.5cm距離，(壽命：3-5年)

　　功能一;

　　為了延長一次性安裝使用時間，另外可加裝太陽能充電版(壽命：10-15年)。(如上圖)

　　功能二：

　　為了防止車牌被私人或不法份子私自拆下/掉換，另可在電子車牌上加裝“防拆功能”由此交管部門在查詢相關信息時，會容易得多。

　　車輛上安裝遠距離2.4GHz電子防盜車牌，當安裝好有2.4GHz電子防盜車牌的車輛通過安裝有2.4GHz讀寫器的道路 / 路口時，此車的信息會被道路 / 路口邊上的2.4GHz讀寫器實時上傳給監(jiān)管中心平臺。

　　當一但有車輛上的2.4GHz電子防盜車牌被私自拆下時，此時車輛上的2.4GHz電子防盜車牌上的防盜功能會立即發(fā)出一個防盜信號出來(持續(xù)發(fā)出)當此車輛駛入安裝有2.4GHz讀寫器的道路 / 路口時，此車的信息及防盜信息會被道路 / 路口邊上的2.4GHz讀寫器實時上傳給監(jiān)管中心平臺。