本文從普通車牌和電子車牌(RFID)兩種車輛身份標(biāo)識，以及與識別相關(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，近年來以北京、上海等特大城市為代表的城市交通擁堵問題日益嚴(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“舒緩市區(qū)交通的作法”開展了公開征求各方意見的行動，總結(jié)提出了對于重點(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，北京市也將開始針對停車收費(fèi)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整，希望能藉由這些措施來減少民眾開車出行的頻率。
從實際出發(fā)，交通擁堵是各個工業(yè)化國家普遍存在的社會現(xiàn)象，也是一個系統(tǒng)性的世界級難題，沒有單個技術(shù)和手段能完全解決。解決城市的交通問題，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。相對而言，技術(shù)和管理的解決辦法比較復(fù)雜，見效也慢。而經(jīng)濟(jì)角度就是控制發(fā)牌車輛的總數(shù)和實際出行的數(shù)量，是一種采用經(jīng)濟(jì)杠桿的、簡單的、見效快的解決辦法。
需求分析
擁堵收費(fèi)目標(biāo)的實現(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)的問題，都是一個系統(tǒng)工程。本文僅從IT方面的關(guān)鍵技術(shù)角度，分析如何滿足實際應(yīng)用對系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和高效性等方面的目標(biāo)需求。總之，擁堵收費(fèi)系統(tǒng)必須解決如下問題。
進(jìn)出車輛的記錄證明和身份識別；
自動卡口的部署；
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)需要解決如下兩個關(guān)鍵問題。
解決車輛進(jìn)出的判別和記錄難題；
根據(jù)中國車輛管理的地域性之實際情況，如何解決車主高效繳費(fèi)和防止偷逃繳費(fèi)問題。
第一個問題涉及車輛的身份和識別技術(shù)；第二個問題主要涉及到計費(fèi)系統(tǒng)以及偷逃繳費(fèi)車輛捕抓和識別的問題，核心問題是對出行車輛的信息和證據(jù)的捕獲以及身份的識別。
車輛身份就是車牌，按照國際標(biāo)準(zhǔn)車牌主要分為普通車牌和電子車牌。大家對普通車牌比較了解，對這種車牌的識別需要基于視頻分析的方法進(jìn)行采集、處理和識別，屬信號處理方向的模式識別技術(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。電子車牌實際上是一個無線識別的電子標(biāo)簽。電子車牌中存儲了經(jīng)過加密處理的車輛數(shù)據(jù)，只能由經(jīng)過授權(quán)的無線識別器讀取。在各交通干道架設(shè)監(jiān)測基站(監(jiān)測基站由攝像機(jī)、射頻讀卡器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)三部分構(gòu)成)，監(jiān)測基站對通過車輛的電子車牌進(jìn)行讀取信息，然后通過無線網(wǎng)絡(luò)與中心服務(wù)器相連和發(fā)送。電子車牌實際上是在現(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，實施很難!由于目前中國還沒有實施電子車牌，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別作為本方案的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行描述。基于視頻的車牌識別分析系統(tǒng)主要由：視頻采集的攝像機(jī)；車輛檢測器；車牌圖像抓拍和識別軟件模塊構(gòu)成。
其中的識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；字符識別和提取等過程。其技術(shù)原理和流程如圖1所示。
圖1 車牌識別分析系統(tǒng)技術(shù)原理及流程圖
另外，現(xiàn)階段解決行車證據(jù)記錄問題的有效辦法是采用視頻錄像，這個問題采用目前的監(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別率由于環(huán)境和運(yùn)動等諸多外部因素的影響，目前根據(jù)這個技術(shù)原理開發(fā)實現(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)，市場上產(chǎn)品的識別率一般能滿足實際應(yīng)用的要求。目前成熟產(chǎn)品識別率的技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)參考如下：
運(yùn)動車輛車牌識別率：識別率白天大于97%，夜間大于94%；
靜止車輛車牌識別率：識別率白天大于99%，夜間大于96%。
第二個問題是系統(tǒng)設(shè)計方面的問題，下面對系統(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，所以勢必需要一套自動的系統(tǒng)和相應(yīng)的技術(shù)與產(chǎn)品來支持，才能保障交通的暢通有序，同時保證收費(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)主要由卡口檢測和識別、計費(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)實際上是一個比較復(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；
計費(fèi)子系統(tǒng)：建立統(tǒng)一的計費(fèi)中心平臺系統(tǒng)，通過這個平臺，車主可以自行查詢繳費(fèi)數(shù)目和時限；
稽核子系統(tǒng)：根據(jù)繳費(fèi)管理辦法對時限的要求，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，這個黑名單數(shù)據(jù)庫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)：為了便于車主主動繳費(fèi)，建立計費(fèi)中心與銀行代繳費(fèi)業(yè)務(wù)(或者與電信運(yùn)營商的代收費(fèi)業(yè)務(wù)對接)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，計費(fèi)中心平臺系統(tǒng)還必須與城市出入口的卡口系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，通過城外卡口子系統(tǒng)對外出的車輛進(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
目前卡口主流設(shè)備(牌識功能的高清攝像機(jī))的技術(shù)指標(biāo)完全可以滿足擁堵收費(fèi)應(yīng)用對于出行車輛的車牌識別的要求。基于城內(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，完全可以針對目前的車輛管理模式實現(xiàn)擁堵收費(fèi)，部分解決城市中心區(qū)域的交通擁堵問題。
