RFID技术在交通、港口领域中的典型应用分析

一、引言
　　RFID系统是利用感应、无线电波或微波能量进行非接触双向通信，实现识别和交换数据目的的自动识别技术。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无需人工干预。作为条形码的无线版本，RFID技术具有条形码所不具备的防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离远、标签上数据可以加密、存储数据容量更大、存储信息更改自如等优点。射频识别技术是从20世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术，进入90年代以来得到了极为迅速的发展。如今RFID的应用已相当广泛，如人员出入门禁监控管制、可回收、物流运输的货物管理、不停车收费、公交智能卡等等。
　　二、RFID技术及系统
　　典型的射频识别系统包括两部分：它们是射频卡、读写器。射频卡也称应答器或电子标签，它的几个主要模块集成到一块芯片中、完成与读写器通信，芯片上有内存部分用来储存识别号码或其他数据，如车牌号、车型、车主姓名等。芯片外围仅需连接天线，可以作为人员的身份识别卡或货物的标识卡。读写器也称收发器或询问器，它由发射单元、接收单元、信号处理控制单元和电源等组成。它通过天线向RFID卡发送射频调制信号(也称询问信号)，同时通过天线接收从RFID卡返回的载有RFID卡中信息的射频调制信号(也称应答信号)，经处理后传给智能控制设备。射频识别系统的基本工作流程是:阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活；射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去；系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理；主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。阅读器的控制单元的功能包括:与应用系统软件进行通信，并执行应用系统软件发来的命令；控制与射频卡的通信过程(主一从原则)；信号的编解码。对一些特殊的系统还有执行反碰撞算法，对射频卡与阅读器间要传送的数据进行加密和解密，以及进行射频卡和阅读器间的身份验证等附加功能。
　　三、RFID技术在交通、港口中的典型应用案例
　　1．深圳海关车辆自动识别系统工程应用案例
　　深圳海关是中国主要口岸海关之一。所有在海关的备案车辆，均按规定安装固定的写有车辆身份信息的电子车牌，所有备案司机都领用一张写有司机身份信息的司机卡。车辆在到达进（出）境地海关时，系统通过微波读写器（Reader）自动获取电子车牌、司机卡信息，通过电子地磅获取车辆重量信息（如果载货，则同时通过条码阅读器获取载货清单的条形码信息），然后数据加密传至海关主机，与海关主机中数据库资料核对确认后，再返回查验信息。如果通关车辆为合法车辆，系统自动放行，同时向电子车牌实时写入车辆通关信息。如果通关车辆为异常车辆，系统报警并拦截，等待关员处理，关员处理完毕后，向系统发出车辆放行指令或到车检场进行查验。使用电子车牌通关系统后，车辆可不停车过关，通过带称重地磅的通道验放地段只需要20秒，验放通道每道最大通关速度可达到150辆次小时，验放速度提高了八倍，通道数量减少75%，大大提高了效益，节约了人力，排除了人工漏读、误读、不读等人为因素的干扰，解除了口岸车辆堵塞日趋严重的现象，有效克服了海关“严密监管”与“快速通关”的矛盾。深圳采用RFID标签作为车辆和驾驶员身份信息载体的通道型应用项目得到了充分的验证。“电子车牌”因此得到海关总署的认可，成为陆路、海关通关车辆的“法定技术装备”，并在全国海关逐步推广。
　　该应用的主要特点：电子车牌（RFID标签）使用UHF（902～928MHz）频段的无源卡，可免维护长期、多次反复使用。电子车牌采用防拆动技术安装在车辆前风挡玻璃，与车形成了唯一对应关系，成为该车唯一的电子身份标志，车辆的身份信息被严格固联在车上。使用双卡微波耦合技术，使安装在车辆上的玻璃介质的电子车牌和空气介质的司机卡能在同一个微波环境下同步工作，即实现对车辆的监管，同时也实现对司机的监管，并实现了人、车对应的合法性对比验证。
　　2．湖南省区域性车辆自动识别管理系统（HNAVIM）案例
　　“湖南省区域性车辆自动识别管理系统”经省政府批准作为全国“金盾工程”统一规划中湖南区域的一部分，成为湖南省公安、信息的一个覆盖全省的基础性建设项目。湖南省区域性车辆自动识别管理系统是利用技术团队所研发的RFID资源型应用系统技术，在湖南全省行政区领域内的道路交通网中勘测、确立信息资源点，建设起由数千计基站所构成的“AVIM”基站网络，对全省境内行驶的汽车免费统一配装“车用无源电子标识卡”（电子车牌），并利用这一基站网络，全方位、多层面、无接触地管控境内行驶的车辆和实行路网交通监控。同时采集、管控由此得到的全省涉车、涉驾信息资源，并利用这些资源对全省33种用户完成34个智能交通系统用户服务项目。通过本项目的建设，在湖南同期建立起“汽车专户”清分结算平台，为系统内车主提供“非现金不停车交易服务”，促进全省电子金融在道路交通领域内的发展。在湖南全境运行的所有汽车无偿配装“汽车数字化标准信源”也称“电子车牌”，并使其成为湖南公安交通管理的“前端技术平台”。全系统由如下几大部分组成：建设覆盖管控全省道路网所需的“系统基站网络”，建设系统运行管控中心和分中心（含系列数据库），建设系统营运管理中心和分中心，建设全省“汽车专户型清分结算平台”，建设满足33种用户使用的商用基站群等。项目的总建成规模为：配装全省150万辆车的“电子车牌”（含过境车临时卡10万张）；建成六类、八型基站2700个，组成“系统基站网络”；建成一个运行管控中心、四个分中心和数据库；建成一个运营管理中心、四个分中心；建成一个服务全省的、以建设银行为基础的“清分结算”平台。
　　3．上海口岸国际集装箱电子车牌识别系统案例
　　上海口岸国际集装箱电子车牌识别系统的电子车牌的发放涉及500多家运输企业，12000余辆车的登记、制卡、贴卡、一次查验，以及港口的自动化作业和司机的培训。针对面对的对象多、要求响应时间快的特点。因此，上海的现有码头港口都已采用了RFID的自动化应用；同时，上海洋山港危险品区、芦潮查验区的电子车牌识别系统建设也将全面展开。这对上海地区所有运营车辆电子车牌的推广和上海RFID车辆自动识别应用项目的推广具有极其重要的影响和意义。
　　四、RFID技术应用所面临的机遇及挑战
　　随着RFID技术的广泛应用，特别是非接触公交卡、校园卡等项目在各地的推广，培养了一批芯片、封装、读写终端和系统集成厂商，这些国内厂商已经掌握了成熟的技术，初步形成了国内的RFID产业链。RFID产业链主要由以下几个部分组成：标准制定、芯片设计、标签封装（含天线设计）、识别系统设计与生产、系统集成与管理软件开发。就目前而言，国内的系统集成厂商具有一定的大型系统的集成能力，但是使用的还主要是国外的软件产品。RFID系统软件处理和分析由RFID系统产生的大量数据，提供用户真正有用的信息，是关系到RFID能否顺利推广的关键环节，也是未来RFID产业价值链上最高的一段。与国外大型软件公司努力进行RFID系统软件开发相比，国内软件公司相对很少介入RFID系统软件开发，在这一点上，国内的能力与国外相差很大。
　　五、结论与展望
　　在国内，有关政府部门已经充分认识到RFID技术的重要性，并且给予了该产业大力的支持。虽然在RFID芯片设计上，国内芯片公司的起步较晚，但随着国内芯片设计业在最近10年中的长足发展，缩小了与国际芯片设计水平的差距，国内公司在RFID芯片设计上完全有机会赶上，甚至超过国外芯片公司的技术水平。相信，随着中国物联网技术的蓬勃发展，RFID技术的应用前景将更加广阔。