基于人脸识别和RFID技术的智能车辆管理系统

管中华 戚颖

摘  要：随着社会的经济发展，在企业运营过程中需要管控的车辆数量逐年增加，特别是企业经营地域的覆盖面广阔的大型企业，如电力、石油、化工、交通等行业相关企业。车辆和驾驶员的数量增加，给传统的车队管理方式带来了挑战。电话调度和驾驶员随身携带车钥匙等传统方式已经难以适应车队的高效率调度、驾驶授权的安全可控和行驶数据的精准采集等核心诉求。为此，该文提出了一种基于人脸识别和RFID技术的智能车辆管理系统设计思路，该系统由调度系统、人脸识别系统、钥匙柜及其系统、短信系统以及OCR组件组成。为企业构建了全时空的（任何人、任何时间、任何地点）企业用车环境，保障高效用车和车辆驾驶授权的安全可控。

关键词：车钥匙   RFID   人脸识别   OCR   调度

中图分类号：U463.6                         文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）03（c）-0034-05

Intelligent Vehicle Management System Based on Face Recognition and RFID Technology

GUAN Zhonghua  QI Ying

（Aostar Information Technologies Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan Province， 610041  China）

Abstract： With the economic development of the society， in the process of enterprise operation， the number of vehicles to be controlled is increasing year by year， especially for large enterprises with a wide geographical range， such as electric power， petroleum， chemical industry， transportation and other industries. The increase in the number of vehicles and drivers brings challenges to the traditional fleet management. Traditional methods such as telephone scheduling and drivers carrying car keys have been difficult to adapt to the core demands of efficient fleet scheduling， safe and controllable driving authorization and accurate collection of driving data. Therefore， this paper proposes a design idea of intelligent vehicle management system based on face recognition and RFID technology. The system is composed of scheduling system， face recognition system， key cabinet and its system， SMS system and OCR components. It builds a full space-time （anyone， anytime， anywhere） vehicle use environ-ment for enterprises， ensure the efficiency of vehicle use and the safety and controllability of vehicle driving authorization.

Key Words： Car key; RFID; Face recognition; OCR; Scheduling

隨着社会经济的高速发展，当代企业在经营过程中保有车辆数量逐年增加，特别是企业经营地域广袤的大型企业，如电力、石油、矿产等行业相关公司。伴随着车辆数量和驾驶员数量的增加，给传统的车队管理方式带来了巨大挑战，递交用车申请表单、签字审批用车申请、电话调度、记账式调度、驾驶员随身携带车钥匙开专车等传统方式已经严重制约了车队资源的高效利用和安全管理。常见的企业用车信息管理系统，通常是将纸质单据等线下手续搬到信息系统之中，用车申请、审批、调度、出行和归队等效率提升幅度不大。同时，驾驶授权的安全管理和行驶数据的精准采集等诉求仍未得到解决。为此，该文提出了一种基于人脸识别、RFID、短信等技术的智能车辆管理系统设计，主要基于人脸识别、RFID、OCR等新兴智能技术，搭建了调度系统、短信系统、人脸识别系统、智能钥匙柜及其系统，上述子系统之间的协同构成了完整的智能车辆管理系统。该系统为企业提供了任何人在任何时间和任何地点开展用车业务的快捷环境，保障高效用车和调车，以及安全可控的驾驶授权管理。

1  整体架构设计

基于人脸识别和RFID技术的智能车辆管理系统已经研发完成并在电力公司内部运行，感知层的核心技术是智能钥匙柜及其系统和RFID车钥匙，以及人脸识别技术。数据层遵从数据中台架构，服务层遵从移动中台等内部架构。应用层构建了用车申请、用车审批、车辆调度、车钥匙自助领取与归还、归队登记、里程记录、车辆维保以及代审授权等企业用车核心应用功能。展现层利用企业员工手机、企业PC和智能钥匙柜完成日常用车申请、审批、调度、自助领还车钥匙、归队登记等全套业务，为用户构建了任何人、任何时间、任何地点处理车辆业务的极致体验环境[1]。

2  业务架构设计

基于人脸识别和RFID技术的智能车辆管理系统的核心目的是提高车辆用管效率和车辆驾驶授权的安全可控。为此，该系统围绕用车人员、领导、车辆管理员和驾驶员4种角色进行业务整合设计，将以订单为“纽带”，为庞大的用车人员群体创造了便捷的用车环境，为领导创造了便捷的审批方式和授权代办功能，为车辆管理员创造了高效的调度环境，为驾驶员创造了便捷的自助环境，使得“用车需求—驾乘服务—人车资源”高效互动。

基于订单的核心业务可细分为3种，分别是预约用车业务、应急用车业务和维保用车业务。

2.1 预约用车流程

预约用车申请适用于计划性质的用车申请，用车人员依据企业计划用车规范，按照规定周期提前预约用车。预约用车申请业务流程如图1所示。

2.2 应急用车流程

应急用车申请适用于生产紧急抢修，在非常规上班时段（如夜班），用车人员提交用车申请后，值班驾驶员直接接单出车（自助领取钥匙），流程自动流转到部门领导和车辆管理员，供事后补批和补认流程。应急用车申请业务流程如图2所示。

2.3 维保用车流程

维保用车申请主要是针对车辆维保管理中的维修动车、加油动车和清洗动车。驾驶员根据维护保养计划和日常需要填写维保用车申请，车辆管理员审批通过后，驾驶员根据维保用车申请的指令完成车辆维保工作，并将发票等单据交给车辆管理员归档。具体情况见图3。

2.4 驾驶员自助领取与归还车钥匙流程

在上述用车申请业务流程中，均涉及“领取车钥匙”和“归还车钥匙”两个子流程节点。这两个子流程节点均由驾驶员执行，属于基于人脸识别的自助领取和归还车钥匙服务。驾驶员与智能钥匙柜的详细交互过程具体见以下小节。

2.4.1 领取车钥匙流程

当驾驶员收到派车或维保任务的手机短信提醒或移动应用消息提醒后，驾驶员即可前往智能钥匙柜（人脸识别摄像头和平板触屏）刷脸领取钥匙。首先，驾驶员面向摄像头，進行刷脸认证。人脸识别系统在认证通过后推送派车和维保任务到智能钥匙柜的平板触屏。其次，驾驶员在平板触屏中点击一个任务。此时，钥匙柜自动开门，并以声光引导驾驶员取出授权的车钥匙。最后，驾驶员拔出车钥匙，关闭柜门，完成车钥匙自助领取[2]。

2.4.2 归还车钥匙流程

出车任务结束归队后，驾驶员前往智能钥匙柜刷脸归还车钥匙，依次完成人脸识别、认证、柜门自动打开、插入车钥匙和关闭柜门的自助归还过程。

3  应用架构设计

在以提高车辆用管效率和车辆驾驶授权的安全可控为核心目标的诉求之下，该系统建设的核心应用为运行管理和资源管理部分的应用功能建设，应用架构设计图见图4。

3.1 用车申请应用

用车申请人通过手机和企业PC均可实现用车申请的快速提交，使得业务脱离了地域和时间限制，具备了随时随地发起的应用能力。

3.2 用车审批应用

审批人员可以实时收到手机短信和移动应用消息提醒，及时审批，提高了工作效率。而授权代办应用，则可委派他人在规定时段代办审批，进一步提高了审批工作效率和质量。

3.3 车辆调度应用

车辆管理员可以实时收到手机短信和移动应用消息提醒，支持车辆管理员在任何地点、任何时间立即开展车辆和驾驶员的分配调度工作，同时调度应用功能为车辆管理员提供了丰富的调度信息，给出优先派车建议、派车时间冲突识别与警告、驾驶员推荐等针对车辆和驾驶员的调度优化建议，以提升车辆和驾驶员资源的精益调管能力[3]。

3.4 钥匙领还应用

驾驶员能够实时收到手机短信和移动应用消息，获知派车任务详情，做好出车工作安排。驾驶员收到派车消息后，前往智能钥匙柜，通过人脸识别系统认证后获得相应车辆的车钥匙授权，拔出车钥匙，完成车钥匙自助领取。驾驶员成功领取车钥匙和发车的消息实时共享给用车人员和车辆管理员。驾驶员发车时，开始里程默认为上次车辆归队时的结束里程，若里程异常则可通过手机拍照结合OCR技术完成里程数值识别和记录，归队时的结束里程数值记录同理。归队后，驾驶员前往智能钥匙柜，通过人脸识别系统认证后钥匙柜门锁打开，驾驶员插入车钥匙，关闭钥匙柜柜门，完成车钥匙自助归还。此时，系统自动结束用车申请单和派车单，释放车辆资源和驾驶员资源，同时自动完成归队登记[4]。

3.5 维保用车申请应用

同用车申请应用，通过手机和企业PC为业务人员提供随时随地发起和处理业务的应用能力，激活维保业务效率。

其他应用功能在此略过，不再阐述。

4  技术原理

智能车辆管理系统中的调度系统与短信系统、人脸识别系统和智能钥匙柜及其系统在企业网络环境内部，通过企业服务总线进行系统之间集成交互。系统架构见图5。

调度系统为用车人员提供了用车申请功能、为审批人员提供用车申请审批和代办等功能、为车辆管理员提供了派车功能，并为驾驶员提供了驾驶车辆的车钥匙授权。

人脸识别系统为驾驶员提供了人脸认证功能，提供人脸认证成功与失败信息。

钥匙柜及其系统为驾驶员提供了车钥匙领取和车钥匙归还功能。（1）领取车钥匙。钥匙柜系统在接收到人脸认证成功信息后，首先释放门锁，然后根据人脸身份对应的车钥匙授权信息，主动释放车钥匙RFID标签所插的钥匙孔位，最后在钥匙柜的触控屏幕上显示领取车钥匙的提醒页面以及触发声光模组加以强化提醒拔出车钥匙和关闭柜门的行为。（2）归还车钥匙。钥匙柜系统在接收到人脸认证成功信息后，根据归还车钥匙的需求，首先释放钥匙柜的门锁，然后在钥匙柜的触控屏幕上显示归还车钥匙的提醒页面以及触发声光模组加以强化提醒插入车钥匙和关闭柜门的行为。最后钥匙柜柜门关闭后且识别到车钥匙插入钥匙孔位后，自动完成车辆归队登记等系列记录行为[5-6]。

短信系统为用车人员、审批人员、车辆管理人员和驾驶员，提供了关键流程节点的手机短消息发送功能。例如：如用车申请提交完成，审批人即时接收到手机短息提醒;车辆管理员调度完成后，用车申请人员和驾驶员同时得到手机短信提醒。

智能车辆管理系统可以从业务角度在逻辑上划分为两个功能层级：一是核心功能层，以用车申请和车辆调度流程为主;二是支撑功能层，实现车钥匙授权和领取功能。

4.1 核心功能层

在核心功能层，调度系统是智能车辆管理系统的核心子系统，采用微服务架构设计，在展现方面分别通过H5和Web构建了移动设备端和PC端的交互;在服务方面采用微应用/微服务设计实现了用车申请、车辆调度等核心应用;在集成方面通过企业服务总线集成人脸识别系统、钥匙柜系统和短信平台，分别集成了人脸认证结果数据、钥匙柜柜门和每个钥匙插孔的磁锁开关数据，以及短信内容和模板标志数据。

4.2 支撑功能层

在支撑功能层，由人脸识别系统和钥匙柜及其系统协同，支撑车辆钥匙授权和领取过程的实现。人脸识别系统由摄像头核心硬件、算法SDK（人脸检测、特征提取、臉谱对比），以及订阅推送等API构成;钥匙柜及其系统由柜体、触控屏子系统、RFID识别子系统、磁锁控制子系统、网络模块和声光模组构成。触控屏子系统作为与驾驶员的人机交互界面，通过企业服务总线订阅人脸识别系统推送的人脸认证结果，并与调度系统进行通信，即时获取驾驶员领取车钥匙和归还车钥匙的权限，以及通过RFID识别子系统和磁锁控制子系统的识别和机电控制能力，控制柜门磁锁开关和控制已经授权的车钥匙所插入的钥匙孔位磁锁开关，过程中根据领取和归还车钥匙的业务需要，持续通过触控屏子系统引导驾驶员完成人机交互过程，同时通过模组完成提醒、警告和报警。

5  结语

传统的车队管理方式已经难以适应当今企业的车队管理需要。企业在发展过程中员工数量和车队的车辆数量不断增加，出现了用车申请填单不便、审批慢、车辆调度效率瓶颈、车辆驾驶授权管控难等系列问题。基于人脸识别和RFID技术的智能车辆管理系统全面解决上述难题，为企业带来“任何人、任何时间、任何地点”随时申请、审批和调度的最佳体验，同时由人脸识别、RFID、触控和机械自动化等技术构建的钥匙柜系统，解决了车辆驾驶授权管控问题，由技控代替人控。智能车辆管理系统今后将向调度自动化方向发展，接管人工车辆调度和驾驶员分配的调度过程，实时计算用车需求、派车任务、车辆和驾驶员的分布、状态、交通、天气等数据，实时调整派车计划，实现需求响应度与资源利用度的最优解。

参考文献

[1] 唐毅.H5技术在移动客户端中的应用研究[J].电脑知识与技术，2017，13（11）：183-184，195.

[2] 杨传华.基于“互联网+”智慧交通泊车管理系统研究[D].东南大学，2019.

[3] 冯凯.西安市城市智慧交通系统研究[D].中国人民公安大学，2018.

[4] 马依黎.共享小巴约车系统的研究与实现[D].吉林大学，2020.

[5] 田林.基于智能车位锁的路边车位管理系统设计[D].烟台大学，2020.

[6] 罗卫.智慧城市视角下的公共文化服务供给模式研究[D].湘潭大学，2019.