傅晨韜，王 斌

（中電?？?浙江?？悼萍加邢薰?，浙江 杭州 311100）

0 引 言

在交通管理中，面向非機(jī)動(dòng)車的管控，由于違法行為復(fù)雜、管控對(duì)象多樣，一直是老大難問題。近年來，受互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展影響，快遞物流行業(yè)及餐飲業(yè)外賣配送業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，非機(jī)動(dòng)車尤其是電動(dòng)自行車由于其經(jīng)濟(jì)、輕便的特點(diǎn)，成為大多數(shù)配送人員的首選。由于缺乏有效管控，由電動(dòng)自行車違法導(dǎo)致的事故逐年增長。受制于電動(dòng)自行車體量巨大及管理力度不足的現(xiàn)狀，目前針對(duì)電動(dòng)自行車的交通管理多為交警現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)法，缺少對(duì)于電動(dòng)自行車交通管理的智能化檢測(cè)手段。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

利用射頻識(shí)別技術(shù)等一系列物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，規(guī)范化電動(dòng)自行車信息化管理，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車的信息登記及城市范圍軌跡定位。同時(shí)，在城市道路卡口，利用交通智能糾章算法，分析判斷電動(dòng)自行車的車牌信息及交通違規(guī)行為，并通過抓拍違法過程圖片、視頻，完整地描述違法發(fā)生的全過程，為后續(xù)的違法處罰提供違法佐證材料，從而有效治理電動(dòng)自行車的違法行為。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

前端設(shè)備包含電動(dòng)自行車射頻標(biāo)簽（一體化車牌）、射頻基站、道路抓拍設(shè)備、信號(hào)燈檢測(cè)器，如圖1所示，實(shí)現(xiàn)車輛信息識(shí)別、駕駛行為判斷、違法取證等功能。通過4G/以太網(wǎng)等傳輸網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)前端設(shè)備與后端管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信，后端管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)違法審核、車輛定位、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能。本文主要敘述前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)，后端管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)不做介紹。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 設(shè)計(jì)原理

RFID即無線射頻識(shí)別，從供電方式上分為無源RFID、有源RFID兩類。無源RFID，射頻標(biāo)簽通過接收射頻基站傳輸來的信號(hào)，獲取能量來對(duì)自身短暫供電，從而完成此次信息交換，標(biāo)簽成本低，使用壽命長。有源RFID，射頻標(biāo)簽通過電池供電，主動(dòng)向射頻基站發(fā)送信號(hào)，標(biāo)簽成本高，使用壽命較短。

RFID工作頻率分為低頻（125 kHz）、高頻（13.56 MHz）、超高頻（840～960 MHz）和微波（2.4 GHz）四類。其中低頻、高頻、超高頻的功耗很小，一般為無源標(biāo)簽；微波的功耗較大，一般為有源標(biāo)簽。從通信距離上比較，低頻和高頻的距離在2 m以內(nèi)，超高頻的距離可以到20 m，微波由于是有源標(biāo)簽，可以到100 m甚至更遠(yuǎn)的距離。從群讀能力上比較，低頻和高頻不適合多標(biāo)簽的讀取，超高頻和微波可以在幾秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)上百個(gè)標(biāo)簽的采集。

綜上分析，在電動(dòng)自行車交通治理這樣的場(chǎng)景應(yīng)用下，射頻標(biāo)簽的數(shù)量龐大，車輛使用的年限較長，車輛識(shí)別的距離較遠(yuǎn)，單個(gè)基站覆蓋范圍內(nèi)車輛數(shù)量較多，因此選用無源超高頻RFID技術(shù)是最合適的。

2.3 智能糾章

2.3.1 闖紅燈檢測(cè)

闖紅燈場(chǎng)景如圖2所示，在路口非機(jī)動(dòng)車道上方安裝射頻基站，覆蓋共計(jì)4個(gè)方向8個(gè)非機(jī)動(dòng)車道。每個(gè)射頻基站信號(hào)覆蓋范圍為非機(jī)動(dòng)車道路口實(shí)線范圍，射頻基站將讀取到經(jīng)過的射頻電子車牌信息，并配合信號(hào)燈檢測(cè)器與道路監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車闖紅燈行為的智能化分析判斷。具體實(shí)現(xiàn)如下：

當(dāng)電動(dòng)自行車經(jīng)過任意2個(gè)射頻基站時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)射頻基站的方位及信號(hào)采集時(shí)間可判斷電動(dòng)自行車在路口的行駛過程，并根據(jù)該過程發(fā)生時(shí)間內(nèi)信號(hào)燈紅綠變化情況進(jìn)行違章行為判斷。

圖2 闖紅燈場(chǎng)景

以1點(diǎn)為例，當(dāng)南北方向?yàn)榧t燈，東西方向?yàn)榫G燈時(shí)，電動(dòng)自行車的各種行動(dòng)軌跡及判斷結(jié)果見表1所列。

表1 闖紅燈行為檢測(cè)

該場(chǎng)景下，為保證數(shù)據(jù)分析結(jié)果的時(shí)效性，路口部署的各個(gè)射頻基站需要數(shù)據(jù)同步，組建本地局域網(wǎng)，保障本地通信暢通。本場(chǎng)景建議選擇在標(biāo)準(zhǔn)十字路口，射頻基站安裝可借助已有卡口桿件安裝或單獨(dú)立桿，信號(hào)燈檢測(cè)器通過RS 485與射頻基站進(jìn)行通信。

2.3.2 逆向行駛檢測(cè)

逆向行駛場(chǎng)景如圖3所示，在單向直行非機(jī)動(dòng)車道上方安裝射頻基站，射頻基站信號(hào)覆蓋單個(gè)非機(jī)動(dòng)車道。射頻基站將讀取到經(jīng)過的射頻電子車牌信息，并記錄經(jīng)過時(shí)間T。通過不同射頻基站讀取到的車牌信號(hào)及時(shí)間點(diǎn)先后順序，判斷電動(dòng)自行車的行駛方向，輔助道路監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車逆向行駛行為的智能化分析判斷。具體實(shí)現(xiàn)如下：

圖3中，當(dāng)車輛經(jīng)過射頻基站A為時(shí)間TA，經(jīng)過射頻基站B為時(shí)間TB，正常行駛方向?yàn)锳到B方向，TA應(yīng)早于TB，因此當(dāng)TA晚于TB時(shí)，系統(tǒng)將判斷車輛為逆向行駛。本場(chǎng)景建議選擇在單向直行非機(jī)動(dòng)車道上，射頻基站安裝可借助已有卡口桿件安裝或單獨(dú)立桿。

圖3 逆向行駛場(chǎng)景

2.3.3 超速行駛檢測(cè)

超速行駛場(chǎng)景如圖4所示，在單向直行非機(jī)動(dòng)車道上方安裝射頻基站，射頻基站信號(hào)覆蓋單個(gè)非機(jī)動(dòng)車道。射頻基站將讀取到經(jīng)過的射頻電子車牌信息，并記錄經(jīng)過時(shí)間T。通過不同射頻基站之間的距離，以及讀取到的車牌信號(hào)及時(shí)間點(diǎn)，判斷電動(dòng)自行車的平均行駛速度，輔助道路監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車超速行駛行為的智能化分析判斷。具體實(shí)現(xiàn)如下：

圖4中，當(dāng)車輛經(jīng)過射頻基站A為時(shí)間TA，經(jīng)過射頻基站B為時(shí)間TB，射頻基站A與射頻基站B之間距離為L，車輛平均速度為V=L/(TB-TA)。當(dāng)V大于電動(dòng)自行車允許的行駛速度時(shí)，系統(tǒng)將判斷車輛為超速行駛。本場(chǎng)景建議選擇在單向直行非機(jī)動(dòng)車道上，射頻基站安裝可借助已有卡口桿件安裝或單獨(dú)立桿。

圖4 超速行駛場(chǎng)景

2.3.4 占用機(jī)動(dòng)車道檢測(cè)

占用機(jī)動(dòng)車道場(chǎng)景如圖5所示，在機(jī)動(dòng)車道上方安裝射頻基站，射頻基站信號(hào)覆蓋單個(gè)機(jī)動(dòng)車道。射頻基站將讀取到經(jīng)過的射頻電子車牌信息，輔助道路監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車占用機(jī)動(dòng)車道的智能化分析判斷。具體實(shí)現(xiàn)如下：

正常情況下，機(jī)動(dòng)車道上的射頻基站是讀取不到在非機(jī)動(dòng)車道上行駛的射頻電子車牌的。當(dāng)該射頻基站讀取到某個(gè)車牌后，并且在一段時(shí)間T內(nèi)能多次讀取到，則可判斷為車輛占用機(jī)動(dòng)車道行駛。射頻基站安裝可借助已有卡口桿件安裝或單獨(dú)立桿。

圖5 占用機(jī)動(dòng)車道場(chǎng)景

3 系統(tǒng)使用

（1）系統(tǒng)化實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車交通違章電子化檢測(cè)，結(jié)合視頻取證，對(duì)被發(fā)現(xiàn)違章行為的車主進(jìn)行微信、短信警示和教育、罰款等，形成電動(dòng)自行車交通治理的閉環(huán)。

（2）感知電動(dòng)自行車在城市中的實(shí)時(shí)通行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)城市全域電動(dòng)自行車信息、在途車輛信息、路口交通路況、活動(dòng)規(guī)律的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)展示，為城市電動(dòng)自行車的城市治理提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

（3）實(shí)現(xiàn)特殊行業(yè)（外賣、快遞）全監(jiān)管，外賣和快遞行業(yè)從業(yè)人員，日常使用電動(dòng)自行車非常頻繁，而且外賣和快遞人員本身人員流動(dòng)快，騎行速度和交通違章意識(shí)相對(duì)淡薄，加強(qiáng)對(duì)這些行業(yè)的監(jiān)管能有效地從治安、交通治理多方面得到有效改善。

4 結(jié) 語

本文針對(duì)城市電動(dòng)自行車管理的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，設(shè)計(jì)基于超高頻RFID的電動(dòng)自行車交通治理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用射頻基站識(shí)別電動(dòng)自行車牌信息，并通過智能糾章算法實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車違法行為的檢測(cè)。文中所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于全國多個(gè)城市的電動(dòng)自行車管理中，為城市的交通治理提供更好的保障。