CN104851138A - 一种基于具有通讯功能射频车牌的公路车辆计重与收费系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于具有通讯功能射频车牌的计重与收费系统，它包括七个组成部分：计重区起始端地埋射频天线总成及与之连接的射频读写器，地埋计重传感器组，测速射频地埋天线总成及与之连接的射频读写器，计重信息处理器，写入端地埋射频天线总成及与之连接的射频读写器，计重区信息处理中心服务器和计重区摄像头，本发明自动、准确识别车辆号牌、车辆类型、车主类型、车轮轴数、车辆最大允许重量，实施自动计重、计费、收费，减少与车主、司机等当事人的争议，提高通车效率，同时不需停车自动计重，即时检测超重车辆，并警示车主、司机不要超载超重，本发明相对于现有技术投资少，成本低，结构简单，便于实施及推广。

Description

一种基于具有通讯功能射频车牌的公路车辆计重与收费系统

【技术领域】

本发明涉及一种针对公路车辆的计重与收费系统.，具体的说涉及一种基于具有通讯功能射频车牌的公路车辆计重与收费系统。

【背景技术】

公路计重收费系统是通过在收费车道设置的动态车轮轴测重、轮胎识别器、红外线整车识别器等设备联动工作，并经数据采集、计算，得出每车每轴轴重、每轴轮胎数、轴型、速度、轴数、整车重量，以此为依据判别车辆的超限超载情况，并对收费车辆进行以重量划分进行收取费用的一套装置。

在用技术的计重收费系统由高精度动态轴重衡、称重数据处理器、高性能轴胎识别器、红外线整车识别器、检测控制终端、声光超限(载)报警器、监控设备(选用)、大屏幕显示器(选用)等构成，其缺陷有：

1、在用技术的公路不停车计重系统或公路计重收费系统采用地埋计重传感器实施车辆计重，需要复杂的设施来识别车辆的号码、车辆的轮轴数量、车辆的前后端，导致结构复杂，设备投资大；

2、现有技术需要专业人员识别判断车辆的类型和车主类型，及其最大重量指标。由于人工识别常常具有主观性，导致与汽车车主、司机多发生争议，甚至造成计重收费亭口排队，降低了公路通车效率；

3、由于载重车、拖挂车的长度长达20米以上，所以计重区域较长较大，传统计重系统不能够在计重区同时处理两辆车计重，所以要有车辆尾端识别装置，而且极大的限制了不停车自动计重车辆的速度，导致计重和通行效率低；

由于现有技术计重收费系统的缺陷，无法制约众多的公路车辆超重超载，故此急需一种投资少，结构简单，不需停车自动计重的系统，即时检测超重车辆，即时通知车主、司机，并警示车主、司机不要超载超重。

而且现有技术急需一种快速计重收费系统，自动准确识别车辆号牌、车辆类型、车主类型、车辆最大允许重量，减少与车主、司机等当事人的争议，实施自动计费、收费，提高通车效率。

中国发明专利CN104442619A公开了一种具有通讯功能的RFID射频车牌，该技术由本发明人研发随后申请中国发明专利，并基于此专利申请提交国际PCT专利申请，该专利申请公开了一种具有通讯功能的RFID射频车牌，它包括车牌外壳，所述的车牌外壳内设置有七个组成部分：有源射频芯片、半波振子天线及近场天线、防拆卸射频芯片自毁装置、数据处理器、振动传感器、电压调整及断电报警装置、GPRS无线通讯模块总成，本发明可以协助建立车辆动态定位数据库，确定公路上每辆车的位置，用于查询丢失车、套牌车位置，查询某辆车位置，提高社会安全管理水平，并以射频车牌为信息载体和交流媒介，建立涉及车辆公路相关部门以及司机、车主单位的大数据车联网。

另外，中国发明专利CN104538724A公开了一种应用于RFID射频识别的地埋天线骨架装置及其地下安装方法，该技术由本发明人研发随后申请中国发明专利，并基于此专利申请提交国际PCT专利申请，该专利申请包括绝缘介质骨架和金属外框架，所述的绝缘介质骨架为聚丙烯塑料，在其中设置有一个天线孔，所述天线孔用来安装线状天线，所述绝缘介质骨架内部一侧设置有凹槽，所述的凹槽内两端分别安装振动传感器，传感器上连接导线，所述金属外框架由钢板制成，其内部和绝缘介质骨架紧密配合，金属外框架上平面和绝缘介质骨架上平面保持一致，所述金属外框架一端设置有射频天线引线管和振动传感器引线管，该发明可以为埋在地表面之下的天线提供绝缘介质外壳，克服了地层对天线发射能量的吸收衰减，确保天线发射效率，提升天线向地表面之上发射的效率，易于安装固定在混凝土或沥清道路中，承载重型车辆碾压。

基于上述两个专利申请的技术构思以及现有技术的要求，提出基于具有通讯功能射频车牌的公路车辆计重与收费系统。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种基于具有通讯功能射频车牌的公路车辆计重与收费系统，本发明解决的技术问题是自动、准确识别车辆号牌、车辆类型、车主类型、车轮轴数、车辆最大允许重量，实施自动计重、计费、收费，减少与车主、司机等当事人的争议，提高通车效率，同时不需停车自动计重，即时检测超重车辆，并警示车主、司机不要超载超重，本发明相对于现有技术投资少，成本低，结构简单，便于实施及推广。

本发明技术方案如下所述：一种基于具有通讯功能射频车牌的计重与收费系统，其特征在于，它包括七个组成部分：

计重区起始端地埋射频天线总成及与之连接的射频读写器，所述射频读写器通过计重区起始端地埋射频天线总成对所通过的车辆上具有通讯功能的RFID射频车牌进行读取，识别进入计重区车辆号牌、车辆类型、车主类型、车辆轮轴数量、车辆管理部门录入的最大允许重量G₀，然后启动计重程序，所述计重区起始端地埋射频天线总成中的振动传感器读取车辆通过地埋天线总成的振动，记录车辆轮轴振动脉冲以记录通过地埋天线的轮轴数，当记录的轮轴数与射频车牌记录的轮轴数相同时，表示该车已全部进入计重区，完成车辆进入过程识别；

地埋计重传感器组，它所包含的地埋计重传感器的顶面高于计重区地平面，感应记录车辆轮子的压力，并将数据传输到计重信息处理器；

测速射频地埋天线总成及与之连接的射频读写器，以计重区起始端地埋射频天线总成读到车辆射频号牌的时间为t₁，测速射频地埋天线总成读到射频车牌的时间为t₂，计重区起始端地埋射频天线总成与测速射频地埋天线总成之间的距离为S，则汽车通过计重区的速度v＝S/(t₂-t₁)；

计重信息处理器，所述的计重信息处理器和所述的地埋计重传感器组相连，其作用是接收地埋计重传感器组传输来的车辆轮子的压力并进行计算和存储，汽车通过地埋计重传感器组的速度影响到计重传感器的输出量，需要用车速来校正计重数据，K_v表示预设的速度修正系数，K_n表示预设的轮轴计重修正系数，g₁、g₂、…g_n表示地埋计重传感器组测到每个轮轴的压力，实施修正计算后得到实测汽车总重G＝K_v·K_n(g₁+g₂…+g_n)，将实测汽车总重G与车辆管理部门录入的最大允许重量G₀对比，判断车辆是否超载超重；

写入端地埋射频天线总成及与之连接的射频读写器，用来将车辆计重超重的结果写入到射频车牌的芯片里，其中写入端地埋射频天线总成与计重区起始端地埋射频天线总成之间的距离大于载重车辆的最大长度，以确保计重区的长度容纳下载重车辆，从而在最后一个车轴测重之后，有足够的时间将计重结果写入射频车牌芯片中；

计重区信息处理中心服务器，所述计重区信息处理中心服务器控制计重区的各个组成部分，将测速计重的超标结论输往写入端射频读写器，通过写入端地埋射频天线总成将写入端射频读写器地址代码及超重信息向汽车射频车牌的芯片进行写入，所述汽车射频车牌中的信息处理器自动读取车牌芯片数据，并将写入端射频读写器地址代码及超重信息通过射频车牌中的GPRS模块发给车主手机电脑，同时汽车射频车牌中的信息处理器将超重信息显示在驾驶室显示屏上，警示司机车辆超载超重；

计重区摄像头，所述的计重区摄像头和所述的计重区信息处理中心服务器相连，负责将计重区内的包含车牌信息以及车辆外型信息拍摄记录在计重区信息处理中心服务器里。

根据上述技术特征的本发明，其特征还在于，如申请人所申请中国发明专利CN104538724A一种应用于RFID射频识别的地埋天线骨架装置及其地下安装方法所述，所述的计重区起始端地埋射频天线总成、测速射频地埋天线总成和写入端地埋射频天线总成都包括绝缘介质骨架和金属外框架，所述的绝缘介质骨架为聚丙烯塑料，在其中设置有一个天线孔，所述天线孔用来安装线状天线，所述绝缘介质骨架内部一侧设置有凹槽，所述的凹槽内两端分别安装振动传感器，传感器上连接导线，所述的绝缘介质骨架两侧设置有螺丝孔，所述金属外框架由钢板制成，其内部和绝缘介质骨架紧密配合，金属外框架上平面和绝缘介质骨架上平面保持一致，所述金属外框架一端设置有射频天线引线管和振动传感器引线管，所述金属外框架底部设置有一个安装定位板，所述安装定位板用于在地埋天线槽中定位，确保在公路表面之下获得稳定性，所述绝缘介质骨架横截面可以是三角形、长方形和抛物线反射截面任何一种，绝缘介质骨架内部天线孔的直径为30～40毫米，孔中心距离绝缘介质骨架上平面的尺寸为30～40毫米，金属外框架为厚度大于4毫米的钢板制成，绝缘介质骨架介电常数小于1.5。

根据上述技术特征的本发明，如申请人所申请中国发明专利CN104442619A一种具有通讯功能的RFID射频车牌所述，其特征还在于，所述的具有通讯功能的RFID射频车牌与传统的汽车号牌叠压在一起固定在汽车车体上，其车牌外壳内设置有七个组成部分：有源射频芯片、半波振子天线及近场天线、防拆卸射频芯片自毁装置、数据处理器、振动传感器、电压调整及断电报警装置、GPRS无线通讯模块总成：所述的有源射频芯片外接半波振子天线和近场天线，所述的有源射频芯片寄存区分为六个区域：作为车辆基本信息区的EPC区，作为车辆详细信息区的T区，以及由交通管理信息区、公路收费信息区、停车场收费信息区和备用信息区组成的Q区，所述车辆基本信息区和车辆详细信息区都是不可改写区，都由车管所写入，所述Q区为车辆动态信息区；所述的有源射频芯片外接防拆卸射频芯片自毁装置，所述的数据处理器控制有源射频芯片内部信息采集、处理及传输，所述的振动传感器检测射频车牌的振动，检测汽车发动机启动或关闭，信息输写至数据处理器：所述的电压调整与断电报警装置外接车辆电瓶获得直流电，经过内部设置的电压调整器输出电流为射频车牌各单元供电；GPRS无线通讯模块总成包括GPRS模块和SIM卡，所述SIM卡存贮有射频车牌及车主手机、单位电脑移动通讯号码，GPRS通讯模块总成的GPRS通讯天线在数据处理器的控制下，实施与车主手机电脑的信息交流。

在本发明中，计重区内可同时实施两部汽车计重：如果计重区的第一辆车未驶出写入端地埋射频天线总成，第二辆载重车驶进计重区，这时第一辆车早已驶过计重区起始端地埋射频天线总成及测重传感器组，计重信息处理器可以完成第一辆车测重计重。第二辆车的进入不影响第一辆车的计算，第二辆车经过起始端地埋天线总成及车轴测重传感器组，计重信息处理器能够依车牌号、车轴数将第二辆车与第一辆车测重信息分开处理。

采用以上技术方案，本发明的有益效果如下：

1、本发明的计重系统可以自动读取车辆号牌、车辆类型、车主类型、车轴数量、最大允许重量，可以不停车计重，与传统计重系统相比，投入设备少，效率高。

2、本发明无需专业人员判断车辆类型、车主类型、允许最大重量，由系统自动识别不仅效率高，而且具权威性(车辆管理部门，如车管所预先写入的信息)，大大减少与车主、司机的争议，提高自动计重、自动收费的认受性。

3、本发明自动识别车轴数量，自动开启计重程序，计重程序不仅工作效率高，而且可以自动判断同时进入计重区的两辆车的信息，同时为两辆车实施计重处理。

4、本发明设备投资少，成本低，便于安装在分车道实施自动计重，便于大量推广。

5、本发明检测到超载超重车辆能够即刻通知车主与司机，威慑力大，警示车主、司机不要超载超重。

6、本发明利用射频车牌芯片中的“钱包区”，实施预存计重过路费的自动收费系统，方便司机快速计重交费，提高收费站通车效率，提高公路通车利用率。

【附图说明】

图1为本发明射频读写器对射频车牌信息读取记录原理图；

图2为本发明计重与收费系统物理硬件布局示意图；

图3为本发明地埋射频天线读写特性示意图——垂直于地天线轴线的横向灵敏度特性图；

图4为本发明地埋射频天线读写特性示意图——垂直于地天线的俯视灵敏度特性图；

图5为本发明自动计重流程图；

图6为本发明自动计重收费流程图。

在图中，1、汽车；2、具有通讯功能的射频车牌总成；3、计重区车道；4、计重区车道隔离桩；10、计重区起始端射频读写器；11、计重区起始端地埋射频天线总成；20、计重信息处理器；21、地埋计重传感器组，距离起始端地埋射频天线总成0.5～1米；30、测速射频读写器；31、测速射频地埋天线总成，距离起始端地埋射频天线总成10米；40、写入端射频读写器；41、写入端地埋射频天线总成，到起始端地埋射频天线总成的距离L要大于最大载重车的长度；50、计重区摄像头；60、计重区广告显示屏；70、计重区信息处理中心服务器；80、公路计重管理数据中心；90、计重收费亭；91、计重收费电脑；92、闸杆；200、公路的路面；300、测速射频地埋天线总成；3001、线状地埋射频天线；3002、线状地埋射频天线的绝缘支架；3003、线状地埋射频天线的金属外壳，安装在公路面200之下，固定在混凝土中。

【具体实施方式】

如图1、2、5、6所示，本发明基于具有通讯功能射频车牌的计重与收费系统，其特征在于，它包括七个组成部分：

计重区起始端地埋射频天线总成及与之连接的射频读写器，所述射频读写器通过计重区起始端地埋射频天线总成对所通过的车辆上具有通讯功能的RFID射频车牌进行读取，识别进入计重区车辆号牌、车辆类型、车主类型、车辆轮轴数量、车辆管理部门录入的最大允许重量G₀，然后启动计重程序，所述计重区起始端地埋射频天线总成中的振动传感器读取车辆通过地埋天线总成的振动，记录车辆轮轴振动脉冲以记录通过地埋天线的轮轴数，当记录的轮轴数与射频车牌记录的轮轴数相同时，表示该车已全部进入计重区，完成车辆进入过程识别；

地埋计重传感器组，它所包含的地埋计重传感器的顶面高于计重区地平面，感应记录车辆轮子的压力，并将数据传输到计重信息处理器；

测速射频地埋天线总成及与之连接的射频读写器，以计重区起始端地埋射频天线总成读到车辆射频号牌的时间为t₁，测速射频地埋天线总成读到射频车牌的时间为t₂，计重区起始端地埋射频天线总成与测速射频地埋天线总成之间的距离为S，则汽车通过计重区的速度v＝S/(t₂-t₁)；

计重信息处理器，所述的计重信息处理器和所述的地埋计重传感器组相连，其作用是接收地埋计重传感器组传输来的车辆轮子的压力并进行计算和存储，汽车通过地埋计重传感器组的速度影响到计重传感器的输出量，需要用车速来校正计重数据，K_v表示预设的速度修正系数，K_n表示预设的轮轴计重修正系数，g₁、g₂、…g_n表示地埋计重传感器组测到每个轮轴的压力，实施修正计算后得到实测汽车总重G＝K_v·K_n(g₁+g₂…+g_n)，将实测汽车总重G与车辆管理部门录入的最大允许重量G₀对比，判断车辆是否超载超重；

写入端地埋射频天线总成及与之连接的射频读写器，用来将车辆计重超重的结果写入到射频车牌的芯片里，其中写入端地埋射频天线总成与计重区起始端地埋射频天线总成之间的距离大于载重车辆的最大长度，以确保计重区的长度容纳下载重车辆，从而在最后一个车轴测重之后，有足够的时间将计重结果写入射频车牌芯片中；

计重区信息处理中心服务器，所述计重区信息处理中心服务器控制计重区的各个组成部分，将测速计重的超标结论输往写入端射频读写器，通过写入端地埋射频天线总成将写入端射频读写器地址代码及超重信息向汽车射频车牌的芯片进行写入，所述汽车射频车牌中的信息处理器自动读取车牌芯片数据，并将写入端射频读写器地址代码及超重信息通过射频车牌中的GPRS模块发给车主手机电脑，同时汽车射频车牌中的信息处理器将超重信息显示在驾驶室显示屏上，警示司机车辆超载超重；

计重区摄像头，所述的计重区摄像头和所述的计重区信息处理中心服务器相连，负责将计重区内的包含车牌信息以及车辆外型信息拍摄记录在计重区信息处理中心服务器里。

所述的具有通讯功能的RFID射频车牌与传统的汽车号牌叠压在一起固定在汽车车体上，其车牌外壳内设置有七个组成部分：有源射频芯片、半波振子天线及近场天线、防拆卸射频芯片自毁装置、数据处理器、振动传感器、电压调整及断电报警装置、GPRS无线通讯模块总成：所述的有源射频芯片外接半波振子天线和近场天线，所述的有源射频芯片寄存区分为六个区域：作为车辆基本信息区的EPC区，作为车辆详细信息区的T区，以及由交通管理信息区、公路收费信息区、停车场收费信息区和备用信息区组成的Q区，所述车辆基本信息区和车辆详细信息区都是不可改写区，都由车管所写入，所述Q区为车辆动态信息区；所述的有源射频芯片外接防拆卸射频芯片自毁装置，所述的数据处理器控制有源射频芯片内部信息采集、处理及传输，所述的振动传感器检测射频车牌的振动，检测汽车发动机启动或关闭，信息输写至数据处理器；所述的电压调整与断电报警装置外接车辆电瓶获得直流电，经过内部设置的电压调整器输出电流为射频车牌各单元供电；GPRS无线通讯模块总成包括GPRS模块和SIM卡，所述SIM卡存贮有射频车牌及车主手机、单位电脑移动通讯号码，GPRS通讯模块总成的GPRS通讯天线在数据处理器的控制下，实施与车主手机电脑的信息交流。

进一步的，所述的有源射频芯片的容量为2-8Kbt，其寄存区信息设置为：作为车辆基本信息区的EPC区为车辆基本信息，包括车辆号码、车类型、车主分类、车辆最大重量、车轴数量；作为车辆详细信息区的T区为车架号、发动机号、购买日期；作为车辆动态信息区的Q区包括：交通管理信息区，即Q1，Q2，Q3，所述Q1为司机或车主请求交警拦车信息代码，所述Q2为公路检测点位置代码，所述Q3为公路检测结果及公路、税务、交警、车管部门的催办事项代码；公路收费信息区，即Q4，Q5，Q6，Q7，所述Q4为公路收费认证密码，所述Q5为公路收费余额存款，所述Q6为公路收费入口检测位置代码，所述Q7为公路收费扣款额；停车场收费信息区，即Q8，Q9，所述Q8为停车场入口时间，所述Q9为停车场停车位代码；备用信息区，即Q10，所述Q10区为包含写入端射频读写器地址代码的备用信息。

另外，所述的防拆卸射频芯片自毁装置中，包括一个射频车牌的防拆卸自毁开关以及与其相连的贮能电容器，防拆卸自毁开关一端下面设有压力弹簧，上面设有安全插销，射频车牌外壳背板上设置有防拆卸凸笋，芯片电源接入端外接线通过升压变压器次级线圈和升压变压器初级线圈设置于防拆卸自毁开关另一端，确保射频车牌不可以拆下二次使用。

所述的数据处理器每秒钟读一次有源射频芯片的存贮信息，并从读取的信息存贮在处理器中，同时将上次存贮的信息清除，每次读到的信息与已存贮信息比对，如果不相同时启动GPRS，将Q2、Q3区信息发给车主手机或电脑；将GPRS接受到车主请求拦车的信息写入到芯片Q1区；将司机请求拦车的信息写入到Q1区；当射频车牌被拆卸时，通过GPRS报告车主；将Q3区中的公路检测信息传递给驾驶室中的显示屏；将Q5、Q7的公路收费余款额、扣款额传递给驾驶室中的显示屏；将Q9区的停车位信息以及Q10区的写入端射频读写器地址代码通过GPRS模块发到司机的手机上。

所述的振动传感器将信息输写至数据处理器后，经GPRS模块发给车主手机电脑，建立车辆发动监控系统。

所述的电压调整与断电报警装置包括一个电压调整器，射频车牌接车辆电瓶获得12V直流电，经过射频车牌内的电压调整器输出3.3V为射频车牌各单元供电。

车辆驾驶室内显示屏安装在车辆驾驶室内，由导线或用蓝牙连接射频车牌。

本发明具有通讯功能的RFID射频车牌可参见中国发明专利CN104442619A，其特点是：

1、具有断电自动启动备用电源和报警系统，具有拆卸自毁装置，确保不可以拆卸二次使用；

2、下表：本发明RFID射频芯片寄存区信息分类及用途表：

3、射频车牌具有通讯功能：

射频车牌的芯片具有双向读写功能：上述出入口的RFID射频读写器通过各自的地埋天线总成读取射频车牌芯片信息后，向车牌芯片写入读写器的地址代码，射频车牌中的信息处理器读取并记录芯片中读写器地址代码，将相关信息通过射频车牌中的GPRS模块发往车主手机电脑。同时，车主和司机可以向射频车牌的芯片交通管理区的Q1区写入请求交警拦车信息代码：车辆遇劫，司机启动隐蔽开关写入请求拦车信息；车辆丢失或公车私用，车主发出请求拦车信息。

所述的计重区起始端地埋射频天线总成、测速射频地埋天线总成和写入端地埋射频天线总成都包括绝缘介质骨架和金属外框架，所述的绝缘介质骨架为聚丙烯塑料，在其中设置有一个天线孔，所述天线孔用来安装线状天线，所述绝缘介质骨架内部一侧设置有凹槽，所述的凹槽内两端分别安装振动传感器，传感器上连接导线，所述的绝缘介质骨架两侧设置有螺丝孔，所述金属外框架由钢板制成，其内部和绝缘介质骨架紧密配合，金属外框架上平面和绝缘介质骨架上平面保持一致，所述金属外框架一端设置有射频天线引线管和振动传感器引线管，所述金属外框架底部设置有一个安装定位板，所述安装定位板用于在地埋天线槽中定位，确保在公路表面之下获得稳定性，所述绝缘介质骨架横截面可以是三角形、长方形和抛物线反射截面任何一种，绝缘介质骨架内部天线孔的直径为30～40毫米，孔中心距离绝缘介质骨架上平面的尺寸为30～40毫米，金属外框架为厚度大于4毫米的钢板制成，绝缘介质骨架介电常数小于1.5。

上述地埋天线为线状天线，即天线的长度与横向截面最大边尺寸之比大于20倍以上。地埋天线安装在绝缘材料支架中，地埋天线的周围由介电常数接近于1的绝缘材料支架取代了地层，所以地埋天线受到地层的吸收衰减大大减少，地埋天线可以有效对地面上的射频车牌实施读写。

地埋天线总成中的金属外壳与地层混凝土固结在一起，提高地埋天线承载重型车辆的耐压车，而且是地埋天线的反射罩，增加地埋天线向地面方向的辅射，提高地埋天线的效率。

地埋天线绝缘材料支架中安装了振动传感器，用来记录车辆通过地埋天线总成时产生的振动，获得车辆通过地埋天线的信息。

地埋天线总成耐车辆碾压，具有防水功能，确保地埋天线的可靠工作。

本发明具有通讯功能的RFID地埋天线可参见中国发明专利CN104538724A应用于RFID视频识别的地埋天线骨架装置。

地埋天线的读写灵敏度特性及设计，参见图3、4。

图3为地埋天线横向读写灵敏底特性图：

地埋天线灵敏度与读写器功率有关，较大的功率下地埋天线可以获得较远的读写距离。

由于地面对地埋天线的影响，在贴近地表处的读写灵敏度特别低，在距地面高度0.5米时可获得较好的读写灵敏度。车辆的射频车牌天线应保证距地面有0.5米左右的高度。

从图3上可以见到，在地埋天线场的左、右读写范围为2.5米(读写器功率24db)。

从图4俯视读写灵敏度特性图上看出，在地埋天线轴向的两端，读写器功率从20～24db变化，共读写灵敏变化不大，即地埋天线的轴向方向的读写范围长度略大于地埋天线3001的长度。

从图4中看出，地埋天线的径向的读写范围长度与读写器功率相关，提高读写器功率可以加大读写范围长度。

地埋天线的分车道识别分辨力：

参见图3、4地埋天线射频读写灵敏度特性图，轴向读写范围略大于地埋天线长度，改变地埋天线长度使得轴向读写范围长度小于分车道宽度0.5米，确保分车道地埋天线不会读取到相邻车道的射频车牌，实施分车道识别计算。

如图2所示，所述计重区信息处理中心服务器70还连接计重区广告显示屏60以及公路计重管理数据中心80。

如图1、2、5、6所示，在本发明中，计重区内可同时实施两部汽车计重：如果计重区的第一辆车未驶出写入端地埋射频天线总成，第二辆载重车驶进计重区，这时第一辆车早已驶过计重区起始端地埋射频天线总成及测重传感器组，计重信息处理器可以完成第一辆车测重计重。第二辆车的进入不影响第一辆车的计算，第二辆车经过起始端地埋天线总成及车轴测重传感器组，计重信息处理器能够依车牌号、车轴数将第二辆车与第一辆车测重信息分开处理。

如图5、6所示，本发明自动计重流程以及自动计重收费流程如下：

当载重汽车前端的射频车牌进入到起始端天线场两米范围时，计重区起始端地埋射频天线总成11读取到射频车牌总成2的芯片中的车辆基本信息，包括车辆号牌、车辆类型、车主类型、车轮轴数量、汽车最大允许重量G₀，以上均为车管所预先核准并写入的信息，读取信息的时间为t₁，当汽车前轮行驶过计重区起始端地埋射频天线总成11时，计重区起始端地埋射频天线总成11中的振动传感器记录下第一车轮轴到达，假设载重汽车有n个轮轴，计重区起始端地埋射频天线总成11依次测试到第n个轮轴时，计重区信息处理中心服务器70确认汽车已全部进入计重区。这时如果该汽车未驶出计重区，有第二辆汽车进入到计重区起始端地埋射频天线总成11，计重区起始端地埋射频天线总成11读取到汽车射频车牌芯片信息，包括车辆号牌、车辆类型、车主类型、车轮轴数量、汽车最大允许重量G₀，计重区信息处理中心服务器70会因计重区内两辆车的车辆号牌等信息不同，而分别处理前后两台车的计重信息。

如果计重区起始端地埋射频天线总成11读到了第一车轮振动信号，而没有读到射频车牌芯片信息，计重区信息处理中心服务器70判断为非正常车辆：没有射频车牌车或是假牌车，启动拦截车辆程序，阻止非正常车辆通过计重区。

汽车通过计重区起始端地埋射频天线总成11后，第一轮轴、第二轮轴等轮轴行驶过地埋计重传感器组21，依轮轴次序测得每个车轴的重量压力g₁、g₂…g_n，并输往计重信息处理器20。汽车前轮通过地埋计重传感器组21，到达测速射频地埋天线总成31时，测速射频地埋天线总成31检测到汽车射频车牌芯片信息，读取到的时间为t₂，计重区起始端地埋射频天线总成11至测速射频地埋天线总成31的距离S，除以t₂和t₁之间的时间差，即为汽车通过计重区的实际速度v＝S/(t₂-t₁)。

计重信息处理器20依据汽车速度v获得计重速度修正系数K_v，依据轮轴数量获得车轴计重修正系数K_n，计重区实测载重汽车总重量G＝K_v·K_n(g₁+g₂…+g_n)，计重信息处理器20根据实测汽车重量G与射频车牌芯片信息中的最大允许重量G₀相互比较。

因为上述轮轴测重法没有地磅静态计重的准确率高，所以引入超重门坎系数K_m，K_m可以选择为1.1～1.2之间，当G＞K_mG₀时判断为超重，例如K_m＝1.15，则G＞1.15G₀为超重。

如果判断为汽车超重，当汽车进入到计重区写入端地埋射频天线总成41的两米范围内，计重区信息处理中心服务器70通过写入端射频读写器40、写入端地埋射频天线总成41向汽车射频车牌芯片的Q3区写入超重信息，并向汽车射频车牌芯片的Q10-2区将写入端射频读写器40的地址代码进行写入，同时启动计重区摄像头50，拍摄超重汽车包括车牌号码和外型的照片。

射频车牌中的信息处理器读取射频车牌芯片中Q3区写入的超重信息以及Q10区中写入端射频读写器40的地址代码后，通过车牌芯片中的GPRS模块发往车主手机电脑，报告汽车在某某位置测得超重，同时还控制汽车驾驶室中的显示屏，显示出超重字样，警示司机车辆超重。

公路汽车计重自动收费流程如下：

如果公路汽车计重区与计重收费亭90内的计重收费电脑91以及闸杆92相连，可实施不停车自动收费：计重区写入端地埋射频天线总成41，除了写入超重信息，还会读取射频车牌芯片中Q4区公路收费密码，进行自动缴费资格审查，并向芯片Q7区写入计重扣款额然后读取Q5区存款余额，最后射频车牌中的信息处理器将读取到的芯片中Q7区扣款额、Q5余款额，控制汽车驾驶室里的显示屏显示出扣款额和余款额。

不停车通过计重收费亭90完成计重收费，可以按最大允许重量G₀收费，或者按照车辆的实际重量G收费。如果写入端地埋射频天线总成41读取射频车牌芯片Q4区中没有收费密码，则表示该车没有预交费注册，计重区信息处理中心服务器70会控制闸杆92不可放行，闸杆92拦截汽车停车缴费。

由于依据射频车牌芯片中车管所等车辆管理部门核查写入的车辆号牌、车辆类型、车主类型、最大允许重量，这些都是由地埋天线及射频读写器等自动完成，不需要工作人员研判，没有人为的主观因素，从而大大减少收费人员与司机的争议，同时提高了计重收费的通车效率。

Claims (9)

1.一种基于具有通讯功能射频车牌的车辆违章监控系统，其特征在于，它包括七个组成部分：

计重区起始端地埋射频天线总成及与之连接的射频读写器，所述射频读写器通过计重区起始端地埋射频天线总成对所通过的车辆上具有通讯功能的RFID射频车牌进行读取，识别进入计重区车辆号牌、车辆类型、车主类型、车辆轮轴数量、车辆管理部门录入的最大允许重量G₀，然后启动计重程序，所述计重区起始端地埋射频天线总成中的振动传感器读取车辆通过地埋天线总成的振动，记录车辆轮轴振动脉冲以记录通过地埋天线的轮轴数，当记录的轮轴数与射频车牌记录的轮轴数相同时，表示该车已全部进入计重区，完成车辆进入过程识别；

地埋计重传感器组，它所包含的地埋计重传感器的顶面高于计重区地平面，感应记录车辆轮子的压力，并将数据传输到计重信息处理器；

测速射频地埋天线总成及与之连接的射频读写器，以计重区起始端地埋射频天线总成读到车辆射频号牌的时间为t₁，测速射频地埋天线总成读到射频车牌的时间为t₂，计重区起始端地埋射频天线总成与测速射频地埋天线总成之间的距离为S，则汽车通过计重区的速度v＝S/(t₂-t₁)；

计重信息处理器，所述的计重信息处理器和所述的地埋计重传感器组相连，其作用是接收地埋计重传感器组传输来的车辆轮子的压力并进行计算和存储，汽车通过地埋计重传感器组的速度影响到计重传感器的输出量，需要用车速来校正计重数据，K_v表示预设的速度修正系数，K_n表示预设的轮轴计重修正系数，g₁、g₂、…g_n表示地埋计重传感器组测到每个轮轴的压力，实施修正计算后得到实测汽车总重G＝K_v·K_n(g₁+g₂…+g_n)，将实测汽车总重G与车辆管理部门录入的最大允许重量G₀对比，判断车辆是否超载超重；

写入端地埋射频天线总成及与之连接的射频读写器，用来将车辆计重超重的结果写入到射频车牌的芯片里，其中写入端地埋射频天线总成与计重区起始端地埋射频天线总成之间的距离大于载重车辆的最大长度，以确保计重区的长度容纳下载重车辆，从而在最后一个车轴测重之后，有足够的时间将计重结果写入射频车牌芯片中；

计重区信息处理中心服务器，所述计重区信息处理中心服务器控制计重区的各个组成部分，将测速计重的超标结论输往写入端射频读写器，通过写入端地埋射频天线总成将写入端射频读写器地址代码及超重信息向汽车射频车牌的芯片进行写入，所述汽车射频车牌中的信息处理器自动读取车牌芯片数据，并将写入端射频读写器地址代码及超重信息通过射频车牌中的GPRS模块发给车主手机电脑，同时汽车射频车牌中的信息处理器将超重信息显示在驾驶室显示屏上，警示司机车辆超载超重；

计重区摄像头，所述的计重区摄像头和所述的计重区信息处理中心服务器相连，负责将计重区内的包含车牌信息以及车辆外型信息拍摄记录在计重区信息处理中心服务器里。

2.根据权利要求1所述的基于具有通讯功能射频车牌的车辆违章监控系统，其特征还在于，所述的计重区起始端地埋射频天线总成、测速射频地埋天线总成和写入端地埋射频天线总成都包括绝缘介质骨架和金属外框架，所述的绝缘介质骨架为聚丙烯塑料，在其中设置有一个天线孔，所述天线孔用来安装线状天线，所述绝缘介质骨架内部一侧设置有凹槽，所述的凹槽内两端分别安装振动传感器，传感器上连接导线，所述的绝缘介质骨架两侧设置有螺丝孔，所述金属外框架由钢板制成，其内部和绝缘介质骨架紧密配合，金属外框架上平面和绝缘介质骨架上平面保持一致，所述金属外框架一端设置有射频天线引线管和振动传感器引线管，所述金属外框架底部设置有一个安装定位板，所述安装定位板用于在地埋天线槽中定位，确保在公路表面之下获得稳定性，所述绝缘介质骨架横截面可以是三角形、长方形和抛物线反射截面任何一种，绝缘介质骨架内部天线孔的直径为30～40毫米，孔中心距离绝缘介质骨架上平面的尺寸为30～40毫米，金属外框架为厚度大于4毫米的钢板制成，绝缘介质骨架介电常数小于1.5。

3.根据权利要求1所述的基于具有通讯功能射频车牌的车辆违章监控系统，其特征还在于，所述的具有通讯功能的RFID射频车牌与传统的汽车号牌叠压在一起固定在汽车车体上，其车牌外壳内设置有七个组成部分：有源射频芯片、半波振子天线及近场天线、防拆卸射频芯片自毁装置、数据处理器、振动传感器、电压调整及断电报警装置、GPRS无线通讯模块总成：所述的有源射频芯片外接半波振子天线和近场天线，所述的有源射频芯片寄存区分为六个区域：作为车辆基本信息区的EPC区，作为车辆详细信息区的T区，以及由交通管理信息区、公路收费信息区、停车场收费信息区和备用信息区组成的Q区，所述车辆基本信息区和车辆详细信息区都是不可改写区，都由车管所写入，所述Q区为车辆动态信息区；所述的有源射频芯片外接防拆卸射频芯片自毁装置，所述的数据处理器控制有源射频芯片内部信息采集、处理及传输，所述的振动传感器检测射频车牌的振动，检测汽车发动机启动或关闭，信息输写至数据处理器；所述的电压调整与断电报警装置外接车辆电瓶获得直流电，经过内部设置的电压调整器输出电流为射频车牌各单元供电；GPRS无线通讯模块总成包括GPRS模块和SIM卡，所述SIM卡存贮有射频车牌及车主手机、单位电脑移动通讯号码，GPRS通讯模块总成的GPRS通讯天线在数据处理器的控制下，实施与车主手机电脑的信息交流。

4.根据权利要求3所述的基于具有通讯功能射频车牌的车辆违章监控系统，其特征还在于，所述的有源射频芯片的容量为2-8Kbt，其寄存区信息设置为：作为车辆基本信息区的EPC区为车辆基本信息，包括车辆号码、车类型、车主分类、车辆最大重量、车轴数量；作为车辆详细信息区的T区为车架号、发动机号、购买日期；作为车辆动态信息区的Q区包括：交通管理信息区，即Q1，Q2，Q3，所述Q1为司机或车主请求交警拦车信息代码，所述Q2为公路检测点位置代码，所述Q3为公路检测结果及公路、税务、交警、车管部门的催办事项代码；公路收费信息区，即Q4，Q5，Q6，Q7，所述Q4为公路收费认证密码，所述Q5为公路收费余额存款，所述Q6为公路收费入口检测位置代码，所述Q7为公路收费扣款额；停车场收费信息区，即Q8，Q9，所述Q8为停车场入口时间，所述Q9为停车场停车位代码；备用信息区，即Q10，所述Q10区为包含写入端射频读写器地址代码的备用信息。

5.根据权利要求3所述的基于具有通讯功能射频车牌的车辆违章监控系统，其特征还在于，所述的防拆卸射频芯片自毁装置中，包括一个射频车牌的防拆卸自毁开关以及与其相连的贮能电容器，防拆卸自毁开关一端下面设有压力弹簧，上面设有安全插销，射频车牌外壳背板上设置有防拆卸凸笋，芯片电源接入端外接线通过升压变压器次级线圈和升压变压器初级线圈设置于防拆卸自毁开关另一端，确保射频车牌不可以拆下二次使用。

6.根据权利要求3所述的基于具有通讯功能射频车牌的车辆违章监控系统，其特征还在于，所述的数据处理器每秒钟读一次有源射频芯片的存贮信息，并从读取的信息存贮在处理器中，同时将上次存贮的信息清除，每次读到的信息与已存贮信息比对，如果不相同时启动GPRS，将Q2、Q3区信息发给车主手机或电脑；将GPRS接受到车主请求拦车的信息写入到芯片Q1区；将司机请求拦车的信息写入到Q1区；当射频车牌被拆卸时，通过GPRS报告车主；将Q3区中的公路检测信息传递给驾驶室中的显示屏；将Q5、Q7的公路收费余款额、扣款额传递给驾驶室中的显示屏；将Q9区的停车位信息以及Q10区的写入端射频读写器地址代码通过GPRS模块发到司机的手机上。

7.根据权利要求3所述的基于具有通讯功能射频车牌的车辆违章监控系统，其特征还在于，所述的振动传感器将信息输写至数据处理器后，经GPRS模块发给车主手机电脑，建立车辆发动监控系统。

8.根据权利要求3所述的基于具有通讯功能射频车牌的车辆违章监控系统，其特征还在于，所述的电压调整与断电报警装置包括一个电压调整器，射频车牌接车辆电瓶获得12V直流电，经过射频车牌内的电压调整器输出3.3V为射频车牌各单元供电。

9.根据权利要求3所述的基于具有通讯功能射频车牌的车辆违章监控系统，其特征还在于，车辆驾驶室内显示屏安装在车辆驾驶室内，由导线或用蓝牙连接射频车牌。