本文從普通車(chē)牌和電子車(chē)牌(RFID)兩種車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)輛的出行行為入手，“查”就是從對(duì)于車(chē)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(xún)。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(chē)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(chē)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。總之，擁堵收費(fèi)系統(tǒng)必須解決如下問(wèn)題。
進(jìn)出車(chē)輛的記錄證明和身份識(shí)別；
自動(dòng)卡口的部署；
車(chē)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(chē)輛進(jìn)出的判別和記錄難題；
根據(jù)中國(guó)車(chē)輛管理的地域性之實(shí)際情況，如何解決車(chē)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(chē)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(chē)輛捕抓和識(shí)別的問(wèn)題，核心問(wèn)題是對(duì)出行車(chē)輛的信息和證據(jù)的捕獲以及身份的識(shí)別。
車(chē)輛身份就是車(chē)牌，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)車(chē)牌主要分為普通車(chē)牌和電子車(chē)牌。大家對(duì)普通車(chē)牌比較了解，對(duì)這種車(chē)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(chē)牌則是將普通車(chē)牌與RFID技術(shù)相結(jié)合形成的一種新型電子車(chē)牌。電子車(chē)牌實(shí)際上是一個(gè)無(wú)線識(shí)別的電子標(biāo)簽。電子車(chē)牌中存儲(chǔ)了經(jīng)過(guò)加密處理的車(chē)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(chē)輛的電子車(chē)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(chē)牌實(shí)際上是在現(xiàn)有普通車(chē)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(chē)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(chē)牌，另外收費(fèi)還必須有車(chē)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(chē)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(chē)牌識(shí)別分析系統(tǒng)主要由：視頻采集的攝像機(jī)；車(chē)輛檢測(cè)器；車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)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(lèi)技術(shù)和方案很多，本文不贅敘。
基于視頻圖像的車(chē)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(chē)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(chē)輛車(chē)牌識(shí)別率：識(shí)別率白天大于97%，夜間大于94%；
靜止車(chē)輛車(chē)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(chē)輛進(jìn)出收費(fèi)區(qū)域事件的捕捉、證據(jù)和車(chē)輛身份信息的獲得；2、汽車(chē)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(chē)輛進(jìn)出收費(fèi)區(qū)域事件的捕捉、證據(jù)和車(chē)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(chē)主可以自行查詢(xún)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(chē)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(chē)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(chē)主(特別是外地車(chē)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(chē)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(zhuān)網(wǎng)、卡口專(zhuān)網(wǎng)以及公共代收費(fèi)專(zhuān)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(chē)輛的車(chē)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(chē)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。
