CN111866834A - 基于rfid数据的电瓶车违章信息识别与监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统及方法，其中系统包括：一上位机、多个RFID读写器和至少一RFID标签；RFID读写器包括一电源模块、以及与电源模块连接的一数据接口模块、一基带控制模块和一射频收发模块，数据接口模块、基带控制模块和射频收发模块依次通信连接；数据接口模块与上位机通信连接；射频收发模块通过至少一射频收发天线与RFID标签通信连接。本发明的一种基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统及方法，其工作性能稳定，且最大通信距离可达15米，建立了一套完备的多功能电瓶车违章监测系统和方法，为电瓶车交通管理提供高效且经济的支撑。

Description

基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统及方法

技术领域

本发明涉及车辆违章识别监测技术领域，尤其涉及一种基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统及方法。

背景技术

RFID技术可以通过无线电讯号识别指定对象并进行读写数据等操作，而不需在识别系统与识别对象之间建立机械或其他的接触。由于RFID方便、环境适应性好、非接触识别等优点，目前已经广泛应用于门禁系统、公交出行、身份验证以及物流等领域。最近RFID技术作为搭建“物联网”的核心技术而再次得到人们的广泛关注，也为车辆违章管理向网络化、数字化发展提供了机遇。

目前已有的利用RFID等技术的智慧交通领域进行车辆管理的方法比较多样，比如应用于载货汽车的基于RFID的车辆超载识别系统，通过安装在车架下方的传感器获取载荷重量，经由手持RFID读写器读取车辆载荷情况；基于RFID的电子车牌动态监测处理系统以及智能车辆稽查系统，通过RFID技术读取车辆的超速、超载、年检等信息进行检测；基于RFID道路系统的车速检测算法和标签部署策略研究，提出了同方向多车道的车速检测算法并给出了标签部署策略；基于RFID和GSM模块的电动车防盗系统，相对于市面上的防盗系统，增加了检测到非正常开车信号时向车主手机发送警报短信的模块；在各类路口设置基于RFID电子标签的监控系统以监测路口流量和车辆违规情况的智能交通信号控制系统；还有利用RFID进行用户身份识别的营运车辆二级维护电子备案监管系统、基于视频的车辆违章行为检测系统、基于RFID的车载超速自动监测系统等、以车辆出行的RFID数据为基础进行数据挖掘的车辆运行轨迹分析等应用。

对于国内很多超高频RFID读写器识别距离短、工作性能不稳定等问题，已有研究对符合国家空中接口协议的超高频RFID读写器和读写系统进行了的设计与实现。高性能的超高频RFID读写系统能在稳定且有效地延长识别距离，为智慧交通系统的建设带来更广泛的应用。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统及方法，其工作性能稳定，且最大通信距离可达15米，建立了一套完备的多功能电瓶车违章监测系统和方法，为电瓶车交通管理提供高效且经济的支撑。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统，包括一上位机、多个RFID读写器和至少一RFID标签；所述RFID读写器包括一电源模块、以及与所述电源模块连接的一数据接口模块、一基带控制模块和一射频收发模块，所述数据接口模块、所述基带控制模块和所述射频收发模块依次通信连接；所述数据接口模块与所述上位机通信连接；所述射频收发模块通过至少一射频收发天线与所述RFID标签通信连接；所述基带控制模块用于将来自所述上位机的指令封装成数据帧发送给所述射频收发模块，并对接收到的标签数据进行解析，将解析后的数据通过所述数据接口模块传给所述上位机进行后续处理；所述RFID标签通过陶瓷基片封装并固定于电瓶车上，所述RFID读写器固定于需监控区域或路段。

优选地，所述基带控制模块包括一MCU控制器、一晶振和一复位器，所述晶振和所述复位器连接所述MCU控制器；所述射频收发模块包括通信连接的一I/O接口模块和一射频收发控制模块，所述I/O接口模块与所述基带控制模块通信连接，所述射频收发控制模块连接所述射频收发天线。

优选地，所述RFID标签包括一能量耦合电路和一标签天线，所述能量耦合电路用于吸收部分所述标签天线接收到的自所述RFID读写器发送的射频信号的射频能量，并产生所述RFID标签工作所需的电压。

优选地，所述上位机包括一电瓶车信息采集平台，所述电瓶车信息采集平台根据所述RFID读写器的上传数据对所述电瓶车进行违规识别与检测。

本发明一种基于本发明所述的基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统的电瓶车违章信息识别与监测方法，包括步骤：

S1：所述RFID读写器接收所述上位机的命令并向所述RFID标签发送射频信号；

S2：所述RFID标签通过所述能量耦合电路吸收部分所述射频信号的射频能量并产生所述RFID标签工作所需的电压供所述RFID标签工作；

S3：所述RFID标签将预存的信息调制为回波信号，并将所述回波信号返回给所述RFID读写器；

S4：所述RFID读写器将自身的采集信息和接收到的所述RFID标签的标签数据发送给所述上位机；

S5：所述上位机根据所述采集信息和所述标签数据对所述电瓶车进行违规识别与检测。

优选地，所述违规识别与检测的种类包括：电瓶车违法行为监测和电瓶车违反地方规定监测；所述电瓶车违法行为监测包括闯红灯违章监测、被盗车辆监测和逆行违章监测；所述电瓶车违反地方规定监测包括超速违规监测、超年限使用监测和违规停车监测。

优选地，所述预存的信息包括车辆信息，所述车辆信息包括车牌信息、车辆型号和使用年限信息；所述采集信息包括采集编号、采集点位、采集方向和采集时间。

优选地，所述需监控区域或路段包括至少一十字路口，所述十字路口安装有至少一摄像头且所述十字路口的四个路口的两侧分别设置有一所述RFID读写器；

在所述上位机进行所述闯红灯违章监测步骤中，若所述十字路口任一路口的红灯持续期间，该路口两侧的所述RFID读写器采集到同一所述电瓶车的所述车辆信息，所述上位机判断该电瓶车闯红灯；在所述上位机判断该电瓶车闯红灯后，所述上位机通过网络控制所述摄像头进行拍摄，所述摄像头将拍摄获得的图像上传给所述上位机；

所述需监控区域或路段包括至少一道路旁，所述道路旁设置有至少一第一采集点，每一所述第一采集点设置有一所述RFID读写器；所述电瓶车信息采集平台存储有已登记被盗车辆信息；

在所述上位机进行所述被盗车辆监测步骤中，所述电瓶车信息采集平台对比所述车辆信息和所述已登记被盗车辆信息，当所述已登记被盗车辆信息包括所述车辆信息时，所述上位机判断该车辆信息对应的所述电瓶车为被盗车辆；

所述需监控区域或路段包括至少一道路两侧，所述道路两侧包括多个第二采集点，每一所述第二采集点设置有一所述RFID读写器；

在所述上位机进行所述逆行违章监测步骤中，所述电瓶车信息采集平台根据不同所述第二采集点对同一所述电瓶车的采集时间的差值判断该电瓶车是否产生了逆行违章行为；

所述需监控区域或路段包括至少一待监测路段，所述待监测路段设置有多个按固定间距布置的第三采集点，每一所述第三采集点设置有一所述RFID读写器；

在所述上位机进行所述超速违规监测步骤中，所述上位机根据所述采集时间判断对应所述电瓶车经过相邻两处所述第三采集点时的行驶速度，并通过将所述行驶速度与对应所述待监测路段的限速进行比较判断该电瓶车是否产生了超速行为；

在所述上位机进行所述超年限使用监测步骤中，所述上位机根据所述使用年限信息判断所述电瓶车是否超年限使用；

所述上位机预设有所述需监控区域或路段的最大允许通过时间；

在所述上位机进行所述违规停车监测步骤中，所述上位机根据所述采集时间判断所述电瓶车的停靠时间，当所述停靠时间大于所述最大允许通过时间后仍能获得该电瓶车的所述车辆信息时，所述上位机判断该电瓶车在所述需监控区域或路段内违规停车。

本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：

1、采用安装便捷的超高频RFID读写器，配合安装在电瓶车车牌上的RFID电子标签，RFID标签的环境适应能力强，在任何路段都可以监测途径的电瓶车信息，并且在雨雪、沙尘暴、大雾天气等能见度极低甚至夜晚条件下，也能完成监测任务。

2、建立了一套完备的多功能电瓶车违章监测系统和方法，为电瓶车交通管理提供全面高效的支撑。

3、针对电瓶车现有的全国性规章和地方性规定，建立违章识别系统，为电瓶车交通管理提供依据。

4、对于本发明的超高频RFID读写器，使用单标签与RFID读写器进行通信实验，测试其最大稳定通信距离。最大通信距离可达15米且工作性能稳定，为电瓶车违章识别和监测系统获取电瓶车信息提供了有效的技术支持。

附图说明

图1为本发明实施例的基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统的总体结构示意图；

图2为本发明实施例的RFID读写器的结构示意图；

图3为本发明实施例的电瓶车违章信息识别与监测方法的流程图。

具体实施方式

下面根据附图1～图3，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本发明的功能、特点。

请参阅图1和图2，本发明实施例的一种基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统，包括一上位机1、多个RFID读写器2和至少一RFID标签4；RFID读写器2包括一电源模块21、以及与电源模块21连接的一数据接口模块22、一基带控制模块23和一射频收发模块24，数据接口模块22、基带控制模块23和射频收发模块24依次通信连接；数据接口模块22与上位机1通信连接；射频收发模块24通过至少一射频收发天线3与RFID标签4通信连接；基带控制模块23用于将来自上位机1的指令封装成数据帧发送给射频收发模块24，并对接收到的标签数据进行解析，将解析后的数据通过数据接口模块22传给上位机1进行后续处理；RFID标签4通过陶瓷基片封装并固定于电瓶车上，RFID读写器2固定于需监控区域或路段。

本实施例中，基带控制模块23包括一MCU控制器231、一晶振232和一复位器233，晶振232和复位器233连接MCU控制器231；射频收发模块24包括通信连接的一I/O接口模块和一射频收发控制模块，I/O接口模块与基带控制模块23通信连接，射频收发控制模块连接射频收发天线3。

RFID标签4包括一能量耦合电路和一标签天线41，能量耦合电路用于吸收部分标签天线41接收到的自RFID读写器2发送的射频信号的射频能量，并产生RFID标签4工作所需的电压。

上位机1包括一电瓶车信息采集平台，电瓶车信息采集平台根据RFID读写器2的上传数据对电瓶车进行违规识别与检测。

请参阅图1～图3，本发明一种基于本发明的基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统的电瓶车违章信息识别与监测方法，包括步骤：

S1：RFID读写器2接收上位机1的命令并向RFID标签4发送射频信号；

S2：RFID标签4通过能量耦合电路吸收部分射频信号的射频能量并产生RFID标签4工作所需的电压供RFID标签4工作；

S3：RFID标签4将预存的信息调制为回波信号，并将回波信号返回给RFID读写器2；

S4：RFID读写器2将自身的采集信息和接收到的RFID标签4的标签数据发送给上位机1；

S5：上位机1根据采集信息和标签数据对电瓶车进行违规识别与检测。

违规识别与检测的种类包括：电瓶车违法行为监测和电瓶车违反地方规定监测；电瓶车违法行为监测包括闯红灯违章监测、被盗车辆监测和逆行违章监测；电瓶车违反地方规定监测包括超速违规监测、超年限使用监测和违规停车监测。

预存的信息包括车辆信息，车辆信息包括车牌信息、车辆型号和使用年限信息；采集信息包括采集编号、采集点位、采集方向和采集时间。

需监控区域或路段包括至少一十字路口，十字路口安装有至少一摄像头且十字路口的四个路口的两侧分别设置有一RFID读写器2；

在上位机1进行闯红灯违章监测步骤中，若十字路口任一路口的红灯持续期间，该路口两侧的RFID读写器2采集到同一电瓶车的车辆信息，上位机1判断该电瓶车闯红灯；在上位机1判断该电瓶车闯红灯后，上位机1通过网络控制摄像头进行拍摄，摄像头将拍摄获得的图像上传给上位机1；

需监控区域或路段包括至少一道路旁，道路旁设置有至少一第一采集点，每一第一采集点设置有一RFID读写器2；电瓶车信息采集平台存储有已登记被盗车辆信息；

在上位机1进行被盗车辆监测步骤中，电瓶车信息采集平台对比车辆信息和已登记被盗车辆信息，当已登记被盗车辆信息包括车辆信息时，上位机1判断该车辆信息对应的电瓶车为被盗车辆；

需监控区域或路段包括至少一道路两侧，道路两侧包括多个第二采集点，每一第二采集点设置有一RFID读写器2；

在上位机1进行逆行违章监测步骤中，电瓶车信息采集平台根据不同第二采集点对同一电瓶车的采集时间的差值判断该电瓶车是否产生了逆行违章行为；

需监控区域或路段包括至少一待监测路段，待监测路段设置有多个按固定间距布置的第三采集点，每一第三采集点设置有一RFID读写器2；

在上位机1进行超速违规监测步骤中，上位机1根据采集时间判断对应电瓶车经过相邻两处第三采集点时的行驶速度，并通过将行驶速度与对应待监测路段的限速进行比较判断该电瓶车是否产生了超速行为；

在上位机1进行超年限使用监测步骤中，上位机1根据使用年限信息判断电瓶车是否超年限使用；

上位机1预设有需监控区域或路段的最大允许通过时间；

在上位机1进行违规停车监测步骤中，上位机1根据采集时间判断电瓶车的停靠时间，当停靠时间大于最大允许通过时间后仍能获得该电瓶车的车辆信息时，上位机1判断该电瓶车在需监控区域或路段内违规停车。

本发明提供一种基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统及方法，其工作性能稳定，且最大通信距离可达15米。基于超高频RFID读取器采集电瓶车信息，建立一套完备的多功能电瓶车违章监测系统，为电瓶车交通管理提供高效且经济的支撑。

主要目的是通过RFID读取器2对路口的电瓶车信息进行采集并上传，为抓拍系统提供电瓶车违章依据，利用采集信息与抓拍信息，最终实现对非机动车交通违法行为高效的监控取证。此外，对于被盗且已报案的电瓶车，能检测到被盗电瓶车的阅读器可进行实时位置上传，协助破案及被盗车辆找回；同时还可以监测电瓶车行驶，上传违章逆行的车辆信息。

配合各地电瓶车相关规定，本发明还可以针对地方规定对监测系统的功能进行拓展，如：对电瓶车有限速规定的地区，可在相应路段设置阅读器监测车速，并上传违规超速的车辆和车速信息；对电瓶车有使用年限的地区还可以进行电瓶车使用情况监测，收集超过使用年限的电瓶车数据并可由交通管理部门对车主进行提醒；对电瓶车停放区域有规定的地区，可在禁止停车的区域设置阅读器，对违规停放的电瓶车信息进行记录和上传。

将本发明实施例与现有技术进行比较：

现有技术如雷达或视频图像监测系统，因成本和技术问题只能在特定路段和特定条件下进行监测；本实施例则采用安装便捷的超高频RFID读写器2，配合安装在电瓶车车牌上的RFID电子标签，RFID标签4的环境适应能力强，在任何路段都可以监测途径的电瓶车信息，并且在雨雪、沙尘暴、大雾天气等能见度极低甚至夜晚条件下，也能完成监测任务。

现有技术多为特定场景下的单一监测系统，如测超速、测超载、电子备案等单一应用；本实施例方案建立了一套完备的多功能电瓶车违章监测系统，为电瓶车交通管理提供全面高效的支撑。

现有技术只为机动车设计，在电瓶车数量日益增多且相关法律法规越发完善的今天，交通大数据系统迫切需要完备的电瓶车违规监测系统；本实施例技术方案针对电瓶车现有的全国性规章和地方性规定，建立违章识别系统，为电瓶车交通管理提供依据。

现有技术采用的RFID的电子车牌和车辆监测系统，其RFID读写器2与RFID标签4的有效通信距离通常在10米以内；本实施例方案采用本发明设计的超高频RFID读写器2，从RFID读写器2与RFID标签4距离为10米开始测试，若RFID读写器2能够稳定识别RFID标签4，则将识别距离增加0.5米，直到RFID读写器2无法读取到RFID标签4信息。经测试，本实施例所设计的超高频RFID读写器2最大通信距离可达15米，即将有效通信距离扩展到15米，满足电瓶车的监测则要求。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统，其特征在于，包括一上位机、多个RFID读写器和至少一RFID标签；所述RFID读写器包括一电源模块、以及与所述电源模块连接的一数据接口模块、一基带控制模块和一射频收发模块，所述数据接口模块、所述基带控制模块和所述射频收发模块依次通信连接；所述数据接口模块与所述上位机通信连接；所述射频收发模块通过至少一射频收发天线与所述RFID标签通信连接；所述基带控制模块用于将来自所述上位机的指令封装成数据帧发送给所述射频收发模块，并对接收到的标签数据进行解析，将解析后的数据通过所述数据接口模块传给所述上位机进行后续处理；所述RFID标签通过陶瓷基片封装并固定于电瓶车上，所述RFID读写器固定于需监控区域或路段。

2.根据权利要求1所述的基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统，其特征在于，所述基带控制模块包括一MCU控制器、一晶振和一复位器，所述晶振和所述复位器连接所述MCU控制器；所述射频收发模块包括通信连接的一I/O接口模块和一射频收发控制模块，所述I/O接口模块与所述基带控制模块通信连接，所述射频收发控制模块连接所述射频收发天线。

3.根据权利要求1所述的基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统，其特征在于，所述RFID标签包括一能量耦合电路和一标签天线，所述能量耦合电路用于吸收部分所述标签天线接收到的自所述RFID读写器发送的射频信号的射频能量，并产生所述RFID标签工作所需的电压。

4.根据权利要求1所述的基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统，其特征在于，所述上位机包括一电瓶车信息采集平台，所述电瓶车信息采集平台根据所述RFID读写器的上传数据对所述电瓶车进行违规识别与检测。

5.一种基于权利要求4所述的基于RFID数据的电瓶车违章信息识别与监测系统的电瓶车违章信息识别与监测方法，包括步骤：

S1：所述RFID读写器接收所述上位机的命令并向所述RFID标签发送射频信号；

S2：所述RFID标签通过所述能量耦合电路吸收部分所述射频信号的射频能量并产生所述RFID标签工作所需的电压供所述RFID标签工作；

S3：所述RFID标签将预存的信息调制为回波信号，并将所述回波信号返回给所述RFID读写器；

S4：所述RFID读写器将自身的采集信息和接收到的所述RFID标签的标签数据发送给所述上位机；

S5：所述上位机根据所述采集信息和所述标签数据对所述电瓶车进行违规识别与检测。

6.根据权利要求5所述的电瓶车违章信息识别与监测方法，其特征在于，所述违规识别与检测的种类包括：电瓶车违法行为监测和电瓶车违反地方规定监测；所述电瓶车违法行为监测包括闯红灯违章监测、被盗车辆监测和逆行违章监测；所述电瓶车违反地方规定监测包括超速违规监测、超年限使用监测和违规停车监测。

7.根据权利要求6所述的电瓶车违章信息识别与监测方法，其特征在于，所述预存的信息包括车辆信息，所述车辆信息包括车牌信息、车辆型号和使用年限信息；所述采集信息包括采集编号、采集点位、采集方向和采集时间。

8.根据权利要求7所述的电瓶车违章信息识别与监测方法，其特征在于，所述需监控区域或路段包括至少一十字路口，所述十字路口安装有至少一摄像头且所述十字路口的四个路口的两侧分别设置有一所述RFID读写器；

在所述上位机进行所述闯红灯违章监测步骤中，若所述十字路口任一路口的红灯持续期间，该路口两侧的所述RFID读写器采集到同一所述电瓶车的所述车辆信息，所述上位机判断该电瓶车闯红灯；在所述上位机判断该电瓶车闯红灯后，所述上位机通过网络控制所述摄像头进行拍摄，所述摄像头将拍摄获得的图像上传给所述上位机；

所述需监控区域或路段包括至少一道路旁，所述道路旁设置有至少一第一采集点，每一所述第一采集点设置有一所述RFID读写器；所述电瓶车信息采集平台存储有已登记被盗车辆信息；

在所述上位机进行所述被盗车辆监测步骤中，所述电瓶车信息采集平台对比所述车辆信息和所述已登记被盗车辆信息，当所述已登记被盗车辆信息包括所述车辆信息时，所述上位机判断该车辆信息对应的所述电瓶车为被盗车辆；

所述需监控区域或路段包括至少一道路两侧，所述道路两侧包括多个第二采集点，每一所述第二采集点设置有一所述RFID读写器；

在所述上位机进行所述逆行违章监测步骤中，所述电瓶车信息采集平台根据不同所述第二采集点对同一所述电瓶车的采集时间的差值判断该电瓶车是否产生了逆行违章行为；

所述需监控区域或路段包括至少一待监测路段，所述待监测路段设置有多个按固定间距布置的第三采集点，每一所述第三采集点设置有一所述RFID读写器；

在所述上位机进行所述超速违规监测步骤中，所述上位机根据所述采集时间判断对应所述电瓶车经过相邻两处所述第三采集点时的行驶速度，并通过将所述行驶速度与对应所述待监测路段的限速进行比较判断该电瓶车是否产生了超速行为；

在所述上位机进行所述超年限使用监测步骤中，所述上位机根据所述使用年限信息判断所述电瓶车是否超年限使用；

所述上位机预设有所述需监控区域或路段的最大允许通过时间；

在所述上位机进行所述违规停车监测步骤中，所述上位机根据所述采集时间判断所述电瓶车的停靠时间，当所述停靠时间大于所述最大允许通过时间后仍能获得该电瓶车的所述车辆信息时，所述上位机判断该电瓶车在所述需监控区域或路段内违规停车。

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