本文從普通車牌和電子車牌(RFID)兩種車輛身份標(biāo)識(shí),，以及與識(shí)別相關(guān)的技術(shù)和產(chǎn)品分析出發(fā),，結(jié)合目前規(guī)模部署的卡口系統(tǒng)，提出了“內(nèi)外卡口”聯(lián)動(dòng)的解決思路,，全面介紹了一種可行的“擁堵收費(fèi)”系統(tǒng)技術(shù)解決方案,。
背景介紹
眾所周知，近年來(lái)以北京,、上海等特大城市為代表的城市交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)峻,。為進(jìn)一步緩解交通擁堵，方便廣大市民出行,，北京市政府于2010年12月13日-20日,，針對(duì)“舒緩市區(qū)交通的作法”開(kāi)展了公開(kāi)征求各方意見(jiàn)的行動(dòng)，總結(jié)提出了對(duì)于重點(diǎn)擁堵路段或區(qū)域采取收取交通擁堵費(fèi)的作法,。而除了征收“擁堵費(fèi)”之外,，北京市也將開(kāi)始針對(duì)停車收費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，希望能藉由這些措施來(lái)減少民眾開(kāi)車出行的頻率,。
從實(shí)際出發(fā),，交通擁堵是各個(gè)工業(yè)化國(guó)家普遍存在的社會(huì)現(xiàn)象，也是一個(gè)系統(tǒng)性的世界級(jí)難題,，沒(méi)有單個(gè)技術(shù)和手段能完全解決,。解決城市的交通問(wèn)題，總體而言有從經(jīng)濟(jì)角度解決和技術(shù)管理角度解決兩種辦法,。技術(shù)管理角度需要從法律規(guī)范的制定和執(zhí)行,、道路的建設(shè)和規(guī)劃、疏導(dǎo)交通的通行效率/流量等全方位入手,。
本文認(rèn)為“治堵”之道需要從“導(dǎo),、控、查”三個(gè)方面入手,，所謂“導(dǎo)”是從道路的疏導(dǎo)入手,，“控”是從控制車輛的出行行為入手，“查”就是從對(duì)于車輛的出行信息的獲取和出行行為的決策入手,，與之相關(guān)的是道路綜合情況的信息收集,、發(fā)布和查詢。相對(duì)而言,，技術(shù)和管理的解決辦法比較復(fù)雜,，見(jiàn)效也慢。而經(jīng)濟(jì)角度就是控制發(fā)牌車輛的總數(shù)和實(shí)際出行的數(shù)量,，是一種采用經(jīng)濟(jì)杠桿的,、簡(jiǎn)單的,、見(jiàn)效快的解決辦法。
需求分析
擁堵收費(fèi)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要解決車輛進(jìn)出的記錄,、收繳費(fèi)等環(huán)節(jié)的問(wèn)題,，以及與之相關(guān)的操作規(guī)章的制定、管理流程的建立和關(guān)鍵技術(shù)的解決等相關(guān)的問(wèn)題,，都是一個(gè)系統(tǒng)工程,。本文僅從IT方面的關(guān)鍵技術(shù)角度，分析如何滿足實(shí)際應(yīng)用對(duì)系統(tǒng)性,、準(zhǔn)確性和高效性等方面的目標(biāo)需求?？傊?，擁堵收費(fèi)系統(tǒng)必須解決如下問(wèn)題。
進(jìn)出車輛的記錄證明和身份識(shí)別,；
自動(dòng)卡口的部署,；
車輛擁有者的費(fèi)用收繳；
不同收費(fèi)子系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)交換,。
關(guān)鍵技術(shù)介紹
“擁堵收費(fèi)系統(tǒng)”中的技術(shù)需要解決如下兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,。
解決車輛進(jìn)出的判別和記錄難題；
根據(jù)中國(guó)車輛管理的地域性之實(shí)際情況,，如何解決車主高效繳費(fèi)和防止偷逃繳費(fèi)問(wèn)題,。
第一個(gè)問(wèn)題涉及車輛的身份和識(shí)別技術(shù)；第二個(gè)問(wèn)題主要涉及到計(jì)費(fèi)系統(tǒng)以及偷逃繳費(fèi)車輛捕抓和識(shí)別的問(wèn)題,，核心問(wèn)題是對(duì)出行車輛的信息和證據(jù)的捕獲以及身份的識(shí)別,。
車輛身份就是車牌，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)車牌主要分為普通車牌和電子車牌,。大家對(duì)普通車牌比較了解,，對(duì)這種車牌的識(shí)別需要基于視頻分析的方法進(jìn)行采集、處理和識(shí)別,，屬信號(hào)處理方向的模式識(shí)別技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)范疇,。
電子車牌則是將普通車牌與RFID技術(shù)相結(jié)合形成的一種新型電子車牌。電子車牌實(shí)際上是一個(gè)無(wú)線識(shí)別的電子標(biāo)簽,。電子車牌中存儲(chǔ)了經(jīng)過(guò)加密處理的車輛數(shù)據(jù),，只能由經(jīng)過(guò)授權(quán)的無(wú)線識(shí)別器讀取。在各交通干道架設(shè)監(jiān)測(cè)基站(監(jiān)測(cè)基站由攝像機(jī),、射頻讀卡器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三部分構(gòu)成),，監(jiān)測(cè)基站對(duì)通過(guò)車輛的電子車牌進(jìn)行讀取信息，然后通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器相連和發(fā)送,。電子車牌實(shí)際上是在現(xiàn)有普通車牌的基礎(chǔ)上增加了RFID的新元素,，不言而喻具有一定的先進(jìn)性,。ETC終端在技術(shù)角度很容易，但是如何在行政管理上做到所有車輛都安裝ETC終端,，實(shí)施很難!由于目前中國(guó)還沒(méi)有實(shí)施電子車牌,，另外收費(fèi)還必須有車輛進(jìn)出關(guān)鍵區(qū)域的有力“證據(jù)”(最終離不開(kāi)視頻信息)，所以本文后續(xù)重點(diǎn)還是從普通車牌的視頻識(shí)別作為本方案的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行描述,?；谝曨l的車牌識(shí)別分析系統(tǒng)主要由：視頻采集的攝像機(jī)；車輛檢測(cè)器,；車牌圖像抓拍和識(shí)別軟件模塊構(gòu)成,。
其中的識(shí)別軟件模塊主要包含：車牌的定位和抓拍；圖像預(yù)處理,；圖像分割,；字符識(shí)別和提取等過(guò)程。其技術(shù)原理和流程如圖1所示,。
圖1 車牌識(shí)別分析系統(tǒng)技術(shù)原理及流程圖
另外,，現(xiàn)階段解決行車證據(jù)記錄問(wèn)題的有效辦法是采用視頻錄像，這個(gè)問(wèn)題采用目前的監(jiān)控產(chǎn)品比較容易解決,，此類技術(shù)和方案很多,，本文不贅敘。
基于視頻圖像的車牌識(shí)別率由于環(huán)境和運(yùn)動(dòng)等諸多外部因素的影響,，目前根據(jù)這個(gè)技術(shù)原理開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品指標(biāo)還達(dá)不到100%,，但是由于城市車輛運(yùn)行速度不是很高(小于60公里/小時(shí))，市場(chǎng)上產(chǎn)品的識(shí)別率一般能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求,。目前成熟產(chǎn)品識(shí)別率的技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)參考如下：
運(yùn)動(dòng)車輛車牌識(shí)別率：識(shí)別率白天大于97%,，夜間大于94%；
靜止車輛車牌識(shí)別率：識(shí)別率白天大于99%,，夜間大于96%,。
第二個(gè)問(wèn)題是系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題，下面對(duì)系統(tǒng)方案的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行概要敘述,。
系統(tǒng)解決方案
擁堵收費(fèi)系統(tǒng)解決方案主要包含兩個(gè)方面：1,、車輛進(jìn)出收費(fèi)區(qū)域事件的捕捉、證據(jù)和車輛身份信息的獲得,；2,、汽車擁有人如何進(jìn)行繳費(fèi)(正常繳費(fèi)和非正常繳費(fèi))。以上兩個(gè)環(huán)節(jié)相關(guān)信息的獲得和處理肯定不可能在馬路上設(shè)立人員卡口采用手工登記的方式進(jìn)行處理,，所以勢(shì)必需要一套自動(dòng)的系統(tǒng)和相應(yīng)的技術(shù)與產(chǎn)品來(lái)支持,，才能保障交通的暢通有序，同時(shí)保證收費(fèi)的效率和人員成本的節(jié)約,。
擁堵收費(fèi)的系統(tǒng)流程和邏輯架構(gòu)
擁堵收費(fèi)的環(huán)節(jié)主要由卡口檢測(cè)和識(shí)別,、計(jì)費(fèi)系統(tǒng),、收費(fèi)和繳費(fèi)子系統(tǒng)等構(gòu)成，系統(tǒng)流程和邏輯架構(gòu)如圖2所示,。
圖2 擁堵收費(fèi)系統(tǒng)流程和邏輯架構(gòu)圖
擁堵收費(fèi)系統(tǒng)的主要功能子系統(tǒng)
擁堵收費(fèi)解決方案系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng),，主要功能子系統(tǒng)分別描述如下。
城內(nèi)卡口前端子系統(tǒng)：在城市收費(fèi)區(qū)域的關(guān)鍵路口設(shè)置卡口設(shè)備,，進(jìn)行車輛進(jìn)出收費(fèi)區(qū)域事件的捕捉,、證據(jù)和車輛身份信息的獲得；
計(jì)費(fèi)子系統(tǒng)：建立統(tǒng)一的計(jì)費(fèi)中心平臺(tái)系統(tǒng),，通過(guò)這個(gè)平臺(tái),，車主可以自行查詢繳費(fèi)數(shù)目和時(shí)限；
稽核子系統(tǒng)：根據(jù)繳費(fèi)管理辦法對(duì)時(shí)限的要求,，以及車牌信息與錄像抓拍圖像一致性和正確性之要求,，需要采用稽核流程和功能生成稽核黑名單，這個(gè)黑名單數(shù)據(jù)庫(kù)還必須與城市外圍的卡口系統(tǒng)進(jìn)行同步,；
繳費(fèi)代理子系統(tǒng)：為了便于車主主動(dòng)繳費(fèi)，建立計(jì)費(fèi)中心與銀行代繳費(fèi)業(yè)務(wù)(或者與電信運(yùn)營(yíng)商的代收費(fèi)業(yè)務(wù)對(duì)接)的關(guān)聯(lián)接口和代理子系統(tǒng),；
城外卡口子系統(tǒng)：為了杜絕少數(shù)車主(特別是外地車主)的偷逃“擁堵費(fèi)”行為,，計(jì)費(fèi)中心平臺(tái)系統(tǒng)還必須與城市出入口的卡口系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)城外卡口子系統(tǒng)對(duì)外出的車輛進(jìn)行費(fèi)用追繳,。
系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)應(yīng)該包括多個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò),，如互聯(lián)網(wǎng)、擁堵收費(fèi)專網(wǎng),、卡口專網(wǎng)以及公共代收費(fèi)專網(wǎng),，具體擁堵收費(fèi)解決方案系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 擁堵收費(fèi)解決方案系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖
結(jié)語(yǔ)
目前卡口主流設(shè)備(牌識(shí)功能的高清攝像機(jī))的技術(shù)指標(biāo)完全可以滿足擁堵收費(fèi)應(yīng)用對(duì)于出行車輛的車牌識(shí)別的要求,?；诔莾?nèi)卡口系統(tǒng)與城外卡口系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的解決方案，完全可以針對(duì)目前的車輛管理模式實(shí)現(xiàn)擁堵收費(fèi),，部分解決城市中心區(qū)域的交通擁堵問(wèn)題,。
