智慧社区之“RFID+手机”车辆身份识别系统①

陈皓

摘 要：“RFID+手机”车辆身份识别系统是“智慧社区”传感安防公共服务平台系统中一个重要组成部分，建立车辆身份识别系统管理子系统，采用RFID与图像识别技术的社区车辆身份识别，采用基于智能手机的无线数据通信技术实现手机号码及ID识别，用以鉴别驾驶车辆人员身份。从而实现对车辆进行车身及车主双重识别，对车辆和驾车人员的识别真正做到了一一对应以及车辆与驾车人员的对应，使社区安保车辆识别更加完善；使社区居民享受现代科技成果，体验生活品质的提高，彰显社区服务系统对居民生活、健康、安全的全方位呵护。

关键词：智慧社区 智能安防 智能家居 RFID射频识别

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0008-03

智能车辆安防管理是智能安防的一个重要组成部分，时代的发展人们居住环境已由过去分散型居住，逐渐演变为现在更为集中的小区式居住。聚集式的居住方式，也给防火、防盗等安全问题带来了一定的隐患。物业管理在现在的生产生活中发挥着重要的作用。机动车辆和非机动车辆的安防管理对社区或小区内工作、生活人员至关重要，其自动化水平直接决定了智能安防的水平。现在的小区大部分已经规划了停车场收费管理系统，对机动车的安全防范有一定的保障，但主要还是依靠物业管理人员的看管和肉眼识别，特别是在非机动车和电动车的管理上还是依赖人工看管。由于现在小区的住户多，车辆进出频繁给物管人员增加了很多工作压力也不能完全杜绝车辆被盗事件，使业主和物业之间矛盾加剧。

因此结合车辆检测设备和控制设备，完成对车辆信息的识别，以及相关人员的信息管理、使用记录、事故等信息统一管理，进一步提高车辆管理、使用效率和安全保障，做到车辆状态有案可查、有据可依，实现车辆的科学化、自动化管理的车辆管理系统便应运而生了。针对车辆信息的识别我们采用最新的射频识别（RFID）技术，它是从20世纪80年代走向成熟的一项自动识别技术，近年来发展十分迅速。射频识别（RFID）系统应用的范围广阔，可被广泛应用于工业制造、商业供应链管理、公共交通管理、商品防伪、身份识别以及安全和军事等众多领域。射频识别（RFID）技术可以用来识别和跟踪几乎所有物理对象，并由此可以构建一个容纳和连接世界上所有物品的广泛的智能网络。RFID射频识别系统由读写器、微波天线、电子标签三部分组成，以天线进行无线电波的传播。电子标签通常是存有数据的小型电子标签，它具有智能读写及加密通信的能力。其主要优点是环境适应性强、不受风雪、冰雹、灰尘等的影响，可全天候、无接触地完成自动识别、跟踪与管理，且可穿透非金属物体进行识别，抗干扰能力强。因此，RFID技术成为我们项目开发的首选车辆信息识别技术。

该系统结合RFID技术，在此设计供一套完善的机动车辆和非机动车辆的社区管理系统，车辆使用电子标签由全向远距离读卡器进行车辆身份识别，同时结合车辆视频识别技术对车型和车牌识别，增加车辆识别的可靠性，减少误动作和利用系统RFID标签识别技术进行智能盗窃，同时开发设计手机号码及手机ID识别软件，通过蓝牙技术或WIFI技术，在手机端开发智能软件，和在物业管理系统门禁管理系统中安装基于蓝牙技术或WIFI技术传输的手机身份识别单元，当车辆进出门是，门禁系统首先识别车辆身份，通过RFID标签识别和视频影像识别确认车辆身份。若不是该社区车辆禁止自行进出，必须由工作人员授权，发放临时RFID标签和采集车辆影像信息后方可进入，收回临时RFID标签方可使出。如若是该社区或小区车辆，启动驾驶人员身份识别，为了方便用户进出采用手机号码及手机ID识别，不在单独发放RFID标签，减轻用户使用负担。系统只有同时识别到车辆身份和驾驶员身份与车辆在物业管理中心注册的信息一致时方可自动出门，否则要物业管理人员人为授权，增加系统对车辆管理的安全性和方便性。

该系统以传感安防为手段，进行车辆防盗方面探索平台的建立方法，研制相应的管理平台，服务于科技社区、智慧社区、和谐社区的建设。

1 该系统适用对象

该系统适用于任何需要进行车辆进出管理的单位、部门、社区、小区或大厦。进行进出机动车辆限制、授权和管理，同时实现非机动车辆的进出管理。对于单位和部门或大厦等办公或公共场所，可以实现车辆身份和人员身份管理，提高场所的安保等级，降低安全隐患，同时可以实现职员访客或消费者的车辆财产安全管理，避免其承受车辆失窃损失。

系统的最终客户是智慧城市的智慧社区的居民或单位，实现在社区全部实现安防智能化，是智慧社区居民享受智慧城市的高科技成果。

目前国内很多社区或小区实现了“智慧社区”管理，但功能还不完善，离“智慧”还有一定差距。多数只是实现智慧物业管理，针对智慧化社区的特点，集成物业管理的相关系统，例如：停车场管理、闭路监控管理、门禁系统、智能消费、电梯管理、保安巡逻、远程抄表，自动喷淋等相关社区物业的智能化管理，实现社区各独立应用子系统的融合，进行集中运营管理。但未涉及到车辆智能防盗，特别是非机动车辆的智能防盗技术，该系统研究的项目内容具有良好的应用前景。在国内外均未见使用RFID识别技术+手机ID识别技术实现车辆身份识别和驾驶车辆人员识别的报道或应用，该系统是一个全新的研究课题，具有肾炎的研究价值和应用价值，其相应成果具有技术先进性，应用适用性和推广前景关阔性，其具有很强的抗竞争性。

2 该系统重点解决的问题

“智慧社区”传感安防公共服务平台系统中，建立车辆身份识别系统管理子系统，采用RFID与图像识别技术的社区车辆身份识别（非机动车只使用RFID识别技术），采用基于智能手机的无线数据通信技术实现手机号码及ID识别，用以鉴别驾驶车辆人员身份。从而实现对车辆进行车身及车主双重识别，对车辆和驾车人员的识别真正做到了一一对应以及车辆与驾车人员的对应，社区安保车辆识别更加完善。

系统构成如图1所示，系统将图像识别技术与合RFID技术相结合，能可靠识别车辆；使用智能手机开发识别支持软件，结合车辆安保支持服务系统的手机识别软件可以实现车辆驾驶者身份识别。

安保系统根据识别结果控制如图2所示双向道闸进行通行控制。车辆进入时，如果车辆身份识别通过，系统可以自动控制道闸打开允许车辆进入；不通过需要人工登记发放临时标签和登记车牌及人员信息，之后方可人工打开入口道闸允许车辆进入。车辆使出小区时，车辆身份识别未通过，需人工核实车辆信息和系统运行情况，人工处理，若车辆身份识别通过还需同时识别到与车辆对应的合法驾驶者的手机信息，即识别到合法的驾驶者信息时，系统可以自动控制道闸打开允许车辆使出，否则需要人工核实车辆驾驶者，手动开关道闸进行车辆使出来控制。同时系统对车辆进出的信息识别结果和管理人员管理控制信息进行存储，方便用户和相关部门时候调阅查询。

具体需要解决的关键技术如下。

（1）防冲突读卡。

RFID识别技术中要防止冲突发生，采用防冲突算法，算法实现是根据ISO/IEC 18000-6C防冲突算法，针对读写器特定的应用要求，完成防冲突读卡号。首先读写器发送选择指令，场区内符合条件的标签返回就绪状态接着发送查询指令开启新盘存周期，符合条件的标签进入仲裁状态经过多次查询系列指令后，计数器槽变为0的标签进入应答状态并返回16bit密钥，读写器解码正确后，用其特有16bit密钥对其进行读写操作，其他标签返回就绪状态，不再进行防冲突过程，继续读卡；读卡完成后，已读取标签退出盘存周期，对剩下的标签进行防冲突读卡；如果连续5次没有回波相应，则认为场区无卡，结束防冲突读卡。

（2）数字加密技术。

加密技术是电子信息交换的安全使用。加密技术分为两类，即对称加密和非对称加密。对称加密又称私钥加密，即信息的发送方和接收方用同一个密钥去加密和解密数据。它的最大优势是加/解密速度快，适合于对大数据量进行加密，但密钥管理困难。如果进行通信的双方能够确保专用密钥在密钥交换阶段未曾泄露，那么机密性和报文完整性就可以通过这种加密方法加密机密信息、随报文一起发送报文摘要或报文散列值来实现。非对称加密又称公钥加密，使用一对密钥来分别完成加密和解密操作，其中一个公开发布（即公钥），另一个由用户自己秘密保存（即私钥）。信息交换的过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公钥向其他交易方公开，得到该公钥的乙方使用该密钥对信息进行加密后再发送给甲方，甲方再用自己保存的私钥对加密信息进行解密。

（3）智能手机电话号码及手机ID识别。

设计手机WIFI或蓝牙数据通信软件，手机通信软件后台运行，自动识别社区或小区WIFI连接，并与社区或小区车辆管理数据中心建立数据通信连接。当车辆管理中心通过RFID读卡器读取车载RFID标签ID值后，通过WIFI读取已连接手机的ID信息，如手机串号、SIM卡串号、WIFI的MAC地址或Ethernet MAC地址的等，将RFID标签和视觉识别到的车牌等图像信息进行比对识别车辆身份，查询相应车辆注册的手机ID信息，确认手机ID信息是否相符。只有当车辆信息识别到并确认为该社区或小区授权车辆，方可自动开启道闸放行进入，否则必须人为授权登记之后才能人为开启道闸放行进入。只有当车辆信息识别正确并且手机识别为该车辆注册的合法驾驶人员方可自动开启道闸放行驶出小区，否则必须人为授权和开启道闸放行。

（4）小区“车辆身份识别管理系统”。

在社区车辆管理中心设计完善的“车辆身份识别管理系统”，系统能够对车辆信息进行注册，包括车牌、车型和车载RFID信息等，行能够对车辆的相应合法驾驶人员进行注册，只要包括人员的身份信息和手机ID信息，用以车辆身份识别管理。系统可以连接高频远距离RFID读卡器读取车载RFID信息；连接摄像头采集车辆影像和车牌号码，进行车辆身份识别；连接WIFI读取识别区域内的手机ID信息，以确定车辆的驾驶者是否与车辆注册的合法驾驶者相符；可以同步记录系统运行的过程数据，包括物业管理人员的操作过程和系统的自动识别与操作过程；系统同时支持信息查询，用以事后信息统一与事故鉴定。

3 该项采用的技术路线

第一步：设计硬件系统如图3，系统由RFID数据读写单元+视频采集单元+手机数据通信单元+道闸控制单元+车辆身份识别处理计算机系统构成。车辆身份识别处理计算机系统使用服务计算机通过无线通信网络（如Zigbee、蓝牙、WIFI等）或有线通信网络与RFID数据读写单元和道闸控制单元以及视觉采集单元和用户手机进行通信，实现数据采集、处理分析、存储以及控制报警信号输出。

第二步：设计系统支持软件，系统支持软件分三个层次，分感知层，信息传递层即网络通信层和应用层。

第1层即感知部分设计，就是把各种物体的信息能够感知出来。设计读卡器程序，读取车载RFID卡信息，设计视频采集程序实现含有车辆外观及车牌信息的影像获取；设计智能手机ID读取软件，该手机软件在与车辆识别中心建立连接后根据识别请求发送手机相应ID信息。

第2层是信息传递部分设计，承担信息的传输，在RFID读卡器、视频采集器和智能手机ID读取软件中设计与车辆识别中心的数据通信程序，实现数据上传；设计道闸控制器的控制信号传输程序，实现道闸开启与关闭控制。

第3层是应用层设计，上层应用通过网络获取感知部分采集到的物体信息，完成信息的分析处理和决策。实现通过视频图像进行车牌识别和车型识别，将RFID信息、车牌信息、车型信息、手机ID信息和管理信息进行信息综合与比对、决策，产生车辆身份识别结果控制输出和报警控制。同时建立完善的信息管理系统。如图4所示。

在应用系统中，同时引入中间件系统来处理物体信息的通信，以电子编码为信息源在本地的对象名解析ONS服务器上获取信息的服务器网络地址，查询到信息进行相应的计算处理后经网络传输到应用终端。

根据上面的电路结构和程序设计水的三层架构，应用系统的设计包括前端数据的采集系统、网络数据传输系统、后端数据处理系统，每个系统的功能都是明确的，系统间相互衔接和支撑，更有利于系统应用的部署和实施。

4 结语

“RFID+手机”车辆身份识别系统，以传感安防为手段，进行车辆防盗方面探索平台的建立，研制相应的管理平台，服务于科技社区、智慧社区、和谐社区的建设。面向城市的各个社区或小区，使社区居民享受现代科技成果，体验生活品质的提高，彰显社区服务系统对居民生活、健康、安全的全方位呵护。该系统的研究方向在国内尚属于新课题，系统软件的开发立足高起点，具有较高的技术含量，该系统可促进信息化产业发展，为智慧城市及智慧社区提供技术支持，为社会平安出力。

系统在当前社会管理的新形式下，创新生活方式，创新社会管理，具有较好的产业化前景和社会价值。

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