一种支持混合组网技术的机动车号牌及管理系统的制作方法

本发明涉及机动车信息管理技术领域，特别涉及一种支持混合组网技术的机动车号牌及管理系统。

背景技术：

我国现有机动车号牌的使用及式样具有国家统一标准，主要是依据GA36-2014《中华人民共和国机动车号牌》国家标准执行。目前，在符合该GA36-2014标准所规定的式样设置前提下，机动车号牌的结构设置大多采用金属薄板为基材，号牌字体为在基材上冲压成型字体后表面喷涂相应的颜色。例如，图1所示为符合GA36-2014《中华人民共和国机动车号牌》的机动车号牌式样之一(外廓尺寸为440mm×140mm，适用于大型汽车前号牌、小型汽车号牌、领馆汽车号牌、港澳入出境车号牌、教练汽车号牌式样。其计量单位为mm)。

而机动车号牌是标志上路机动车身份的最直观也是最主要的参考元素，对于机动车号牌的监督和采集无疑是机动车管理的主要工作之一。我国目前已有的机动车号牌信息识别/采集技术主要分为两种：人工录入、图像拍照或摄像。人工录入方式主要是早期用于各种交通监督/管理/收费系统后台的信息录入以及交通违章及交通事故的现场处理等应用场合，由于人工录入存在录入效率较低、易出错、自动化程度低等弊端，现在基本上以摄像/拍照为主，人工录入为辅。

如前所述，目前机动车号牌大多是基材为金属薄板，号牌字体为在基材上冲压成型字体后表面喷涂相应的颜色，其该种结构设置和制作方式，使得对于机动车号牌的自动化提取一般需要首选对号牌进行电子图像采集，之后再通过图像处理技术对号牌进行数字识别，达到自动提取车牌的目的。因此，目前自动化采集机动车号牌的机动车号牌管理系统，参见图2所示，通常是通过拍照/摄像及无线远传装置对机动车号牌进行图像采集，并通过公用移动通信基站传送至各种机动车号牌及机动车交通监督/管理/收费系统，进行识别记录，从而实现机动车号牌的自动化管理。具体地，目前一般机动车号牌信息的采集方式分四步：①利用机动车行驶道路上方或路旁路杆上的高速高清拍照或摄像设备对行驶在道路上的机动车的号牌部分进行拍照或摄像；②利用图像识别技术对所拍或所摄的机动车号牌部分的图像进行识别；③利用公用移动通信的SMS(短信息)平台或GPRS(通用分组无线业务)平台将相关信息以无线传输的方式传输到公用移动通信基站；④由公用移动通信基站经互联网(Internet)与各种机动车号牌及机动车交通监督/管理/收费系统联接，实现机动车号牌信息的无线远传。当机动车号牌拍照或摄像现场与后台监督/管理/收费系统距离较近或易于有线传输时，拍照/摄像装置也可以直接连接互联网(Internet)与后台监督/管理/收费系统，实现机动车号牌信息的有线传输。

而上述现有的自动化采集机动车号牌的机动车号牌管理系统采用拍照或摄像的图像识别技术来读取机动车号牌信息的方法，存在如下难以克服的缺点：号牌识别正确率易受天气阴晴、光线明暗、号牌表面清洁度、光洁度影响，在摄像设备安装位置不佳或者人为遮挡机动车号牌的情况下更无法识别，即任何影响机动车号牌电子图像采集的因素都会是识别准确度的制约因素，并且目前的多数图像识别技术对那些字符接近的号牌字体往往无法准确识别。

因此，尽管GA36-2014《中华人民共和国机动车号牌》对机动车号牌的字体规格、尺寸、形状、安装位置、拍照/摄像设备的性能及位置等都有十分严格的要求，但现行有效的国家标准GB/T28649-2012《机动车号牌自动识别系统》也只能要求：号牌识别正确率：≥90％(白天)和≥85％(夜间)；号牌颜色识别正确率：≥80％(白天)和≥75％(夜间)。而实际运行过程中，由于拍摄环境的多样和复杂化，使得号牌识别正确率和号牌颜色识别正确率比上述指标还要低，因此，在后台监督/管理/收费系统处依然需要大量的人力物力对已经抓拍到的号牌提取信息与号牌实体图像进行比对和甄别，而漏拍的号牌更无从追究。

综上，现有技术中的机动车号牌及其管理系统，存在号牌识别准确度低的技术缺陷。

技术实现要素：

本发明提供一种支持混合组网技术的机动车号牌及管理系统，以解决上述问题。

本发明实施例提供了一种支持混合组网技术的机动车号牌，包括固态活体字符和通用号牌基体；

固态活体字符与通用号牌基体可拆解连接；

通用号牌基体，包括依次设置的前面板保护膜、柔性太阳能电池膜、印刷电路板和后背保护层；

印刷电路板上设置的电路包括第一GNSS电路、储能电池充放电管理电路及储能电池、微程序控制器及信息存储电路、信息收发电路；

第一GNSS电路用于支持多种全球定位导航卫星通信协议以实现机动车号牌的全球定位；

第一GNSS电路与所述微程序控制器及信息存储电路、信息收发电路依次电连接；所述微程序控制器及信息存储电路与所述储能电池充放电管理电路及储能电池电连接；

储能电池充放电管理电路及储能电池与所述柔性太阳能电池膜连接，所述储能电池用于通过所述储能电池充放电管理电路获取所述柔性太阳能电池膜转换的电能进行供电，或者外接市电存储电能后供电。

其中，所述微程序控制器及信息存储电路支持NB-IoT协议和LTE-V协议，或者还支持IoT协议，或者还向下兼容SMS协议和GPRS协议。

其中，微程序控制器及信息存储电路包括低功耗单片机最小单元、随机数据存储器、程序和固定数据存储器、电池管理电路接口、GNSS电路接口、无线通信电路接口、AD转换电路及接口；

低功耗单片机最小单元，包括CPU、总线、寄存器、累加器，用于对所述第一GNSS电路、储能电池充放电管理电路及储能电池、信息收发电路进行控制；

程序和固定数据存储器，用于存储CPU运行的程序及各种固定和半固定的数据及参数，包括但不限于机动车号牌信息、机动车车主身份信息、机动车生产及发动机参数信息；

随机数据存储器、程序和固定数据存储器、电池管理电路接口、GNSS电路接口、无线通信电路接口、AD转换电路及接口均与所述低功耗单片机最小单元电连接；

电池管理电路接口用于与所述储能电池充放电管理电路及储能电池对接；所述无线通信电路接口用于与所述信息收发电路对接；所述GNSS电路接口用于与所述第一GNSS电路对接。

其中，还包括防拆卸/防盗电路，微程序控制器及信息存储电路还设置有防拆卸/防盗电路接口，低功耗单片机最小单元通过防拆卸/防盗电路接口与防拆卸/防盗电路电连接。

其中，防拆卸/防盗电路包括第一至第四上拉电阻R1-R4和四输入与非门U1；

通用号牌基体上设有用于悬挂于机动车上的4个螺钉孔，所述印刷电路板为多面印刷电路板，在所述多面印刷电路板的中间层的4个螺钉孔表面覆铜，依次分别标识为a、b、c、d，a处接地，b、c、d三处分别通过第四上拉电阻R4、第三上拉电阻R3、第二上拉电阻R2与电源正极相连，第一上拉电阻一端接电源正极，另一端与b、c、d三处分别输入到所述四输入与非门U1的输入端；所述四输入与非门U1的输出端通过所述防拆卸/防盗电路接口连接至所述低功耗单片机最小单元。

其中，防拆卸/防盗电路包括应变传感器和/或磁感应传感器，以及信号处理电路；

印刷电路板为多面印刷电路板，所述应变传感器设置于所述多面印刷电路板的中间层；所述机动车号牌通过紧固螺钉固定于机动车外壳上；

在机动车号牌固定于机动车上时，因所述紧固螺钉的作用，所述应变传感器因受压而使其输出偏离预设值；当发生机动车号牌非正常拆卸时，所述应变传感器的输出因为紧固螺钉的拆除而恢复到预设值，并将输出变化量转换成差压信号；

磁感应传感器，设置于所述印刷电路板上，用于在非正常拆卸而使得机动车号牌远离机动车时，输出变化磁感应信号；

差压信号或者所述变化磁感应信号经所述信号处理电路进行信号处理后经AD转换输入至所述低功耗单片机最小单元，所述低功耗单片机最小单元对所述差压信号或者磁感应信号进行分析判断；

所述信号处理包括但不限于差压放大、滤波、整形。

其中，述印刷电路板包括绝缘基材层和印刷电路覆铜层；

绝缘基材层的材质包括聚四氟乙烯、氰酸酯树脂板、聚苯醚、聚酰亚胺、苯丙环丁烯中的一种或多种。

其中，储能电池包括但不限于聚合物锂离子可充电电池、碳酸铁锂电池、镍氢电池、由氮掺杂有序介孔石墨烯材料组成的高性能超级电池、电容器。

其中，GNSS电路与微程序控制器及信息存储电路的通信执行NMEA-0183标准；微程序控制器及信息存储电路与信息收发电路的通信支持NB-IoT、LTE-V协议，或者还支持IoT协议并向下兼容SMS和GPRS协议。

本发明还提供一种支持混合组网技术的机动车号牌管理系统，包括如前所述的机动车号牌、机动车号牌信息读取及无线远传装置、监管平台；

所述机动车号牌信息读取及无线远传装置包括太阳能电池组件、储能电池管理电路及储能电池组、第二GNSS电路、拍照/摄像设备、MCU软硬件处理模块、与基站通信电路、与机动车号牌通信电路；

所述读取机动车号牌信息及无线远传装置，与所述公用移动通信基站之间的空中接口协议执行NB-IoT协议或者还向下兼容SMS和GPRS协议、与所述机动车号牌之间的通信优先采用LTE-V协议，LTE-V失效时采用NB-IoT协议或IoT协议；

所述第二GNSS电路与所述MCU软硬件处理模块之间执行通用的NMEA-0183标准协议。

其中，读取机动车号牌信息及无线远传装置设置于交通道路上方和沿途两边的交通监控装置处；或者设置于交通道路运营维护收费站点收费装置处；或者设置为手持移动终端。

本发明实施例提供了一种支持混合组网技术的机动车号牌及管理系统，该号牌是一种全新的机动车号牌，包括固态活体字符和通用号牌基体；同活字印刷的原理相同，固态活体字符即“活”的字体，与所述通用号牌基体可拆解连接；而通用号牌基体，包括前面板保护膜、柔性太阳能电池膜、印刷电路板和后背保护层；印刷电路板上设置的电路包括第一GNSS电路、储能电池充放电管理电路及储能电池、可支持NB-IoT/LTE-V/IoT协议，并可向下兼容SMS和GPRS协议的微程序控制器及信息存储电路、信息收发电路，微程序控制器及信息存储电路可存储关于机动车号牌记机动车的所有数据信息，通过NB-IoT和LTE-V等协议通信混合组网的方式可实现数据的远程交互，无需通过摄像设备获取电子图像再进行分析识别，提高了机动车号牌采集和监管的准确度，同时充分发挥了NB-IoT和LTE-V协议的优越性能；此外，本发明提供的机动车号牌还支持太阳能供电、全球定位，采用太阳能供电减少市电供电消耗，节省电能；全球定位功能进一步提高了机动车号牌以及机动车管理的便捷程度。

附图说明

图1为符合GA36-2014《中华人民共和国机动车号牌》的机动车号牌式样之一；

图2为现有技术的机动车号牌信息读取及处理系统框图；

图3为本发明的固态活体字符的“活”字体样式示例；

图4a为本发明的通用号牌基体的式样的一个实施例的正面示意图；

图4b为图4a所示的通用号牌基体的侧面A向剖面图；

图5为本发明的机动车号牌印刷电路板的一个实施例的电路结构示意图；

图6为本发明的机动车号牌微程序控制器(MCU)及信息存储电路的一个实施例的电路结构示意框图；

图7为本发明的第一种防拆卸/防盗方法电路原理图；

图8为本发明的第一种防拆卸/防盗电路中的号牌后背垫的一个实施例的示意图；

图9a为本发明的机动车号牌的一个实施例的正面示意图；

图9b为本发明带有号牌后背垫的机动车号牌的A向剖面图；

图10为本发明的第二种防拆卸和防盗方法的结构框图；

图11为本发明的机动车号牌管理系统的一个较佳实施例的结构框图；

图12为本发明的读取机动车号牌信息及无线远传装置的一个实施例的结构框图；

图13为本发明的各种机动车号牌及机动车交通监督/管理/收费系统网络图；

图14为窄带物联网的DRX和PSM省电设计示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种支持混合组网技术的机动车号牌及管理系统。

实施例一

本发明实施例一提供一种支持混合组网技术的机动车号牌，该号牌包括固态活体字符和通用号牌基体。

固态活体字符，与所述通用号牌基体可拆解连接。

通用号牌基体，包括依次设置的前面板保护膜、柔性太阳能电池膜、印刷电路板和后背保护层。

需要说明的是，本发明实施例提供的固态活体字符和通用号牌基体的式样严格按照国家最新标准执行，目前按照《GA36中华人民共和国机动车号牌》和《GA 666机动车号牌用反光膜》等相关标准设置。

其中，本发明实施例的固态活体字符的外观尺寸、数量和颜色严格按照国家最新相关标准要求执行。参见图3所示，图3为本发明的固态活体字符的“活”字体样式示例，其示出了符合中国标准GA36-2014要求的几个固态活体字符的字体样式示例，例如单个汉字“京”、单个英文字符“A”、单个数字“2”和间隔符“·”。

因间隔符“·”具有通用性，作为一种可实施方式，可将其印刷在通用号牌基体的柔性太阳能电池膜上或印刷在印刷电路板上，也可印刷在前面板保护膜上。

作为一种可实施方式，本发明实施例的固态活体字符的背面带有螺钉或铆钉，由螺钉或铆钉定位紧固在通用号牌基体上。

作为一种可实施方式，本发明实施例通用号牌基体，参见图4a和图4b所示，共包括：前面板保护膜1；柔性太阳能电池膜2；印刷电路板3；后背保护层4；优选地，还包括边沿修饰框5。更优地，当号牌固定支架为非金属件时，需要设置号牌后背垫6。

其中，前面板保护膜1很薄，无色透明，要求防水、防潮、耐气候性能稳定、绝缘性好、透光率高，一般由聚乙烯(PE)膜、聚氯乙烯(PVC)膜、聚偏二氯乙烯(PVDC)膜等透明塑料组成，厚度一般为(8～15)μm，如现在比较流行的便携式太阳能充电纸、充电背包的柔性太阳能充电膜前的保护膜一样，整整粘在柔性太阳能电池膜表面，主要起保护柔性太阳能电池膜的作用。

其中，柔性太阳能电池膜2由无机或有机聚合物薄膜太阳能电池组成，其表面颜色根据不同的机动车类别调制而成，符合相应国家标准的要求(如中国境内即符合GA36的要求)，为机动车号牌印刷电路版3电路供电。柔性太阳能电池膜2可以单独做成与后面的印刷电路板分离的薄片，位于前面板保护膜1和印刷电路板3之间，也可以直接印刷在后面的印刷电路版3表面，与后面的印刷电路版电路做在一起，形成一个整体。

印刷电路板3由绝缘基材层和印刷电路覆铜层组成。如果一面是印刷电路覆铜层另一面是绝缘基材层，这种印刷电路板称为单面印刷电路板；如果印刷电路板的绝缘基材层两面都有印刷电路覆铜层，则称为双面印刷电路板；如果一块印刷电路板中含有多个绝缘基材层和印刷电路覆铜层，则称为多面印刷电路板。印刷电路板上，贴/放元件的面称元件面，焊接元件引脚的面称焊接面。

本发明实施例提供的印刷电路板3为多面印刷电路板，接地线和电源线一般布线在多面板的中间层，层与层之间通过“过孔”或“焊盘”连接。

本发明实施例提供的印刷电路板3的基材为高分子材料，其表面印刷电路覆铜层厚度约为0.05mm。对印刷线路板基材的要求如下：①电绝缘性好、介电常数小、且随频率和温度的变化小；②弯曲强度高；③适应温度宽、热膨胀系数小、尺寸稳定性高；④防火阻燃性好；⑤焊接性好，不起层/起泡/脱开；⑥耐化学腐蚀性好、可电镀性高；⑦耐湿性高、吸水率低；⑧耐太阳光和耐候性极好；⑨结合强度高，基材和铜箔的剥离强度≥12N/cm；⑩符合Rohs等相关环保要求。

本发明实施例提供的基本符合上述要求印刷电路板的基材有：聚四氟乙烯(F4/PTFE)板、氰酸酯树脂(CE)、聚苯醚(PPO)、聚酰亚胺(PI)、苯丙环丁烯(BBCB)等。

本发明实施例提供的后背保护层4的材质可与印刷电路板3的基材相同，也可以不同，其主要作用是密封或保护其前面的印刷电路板，可以单独做好后位于印刷电路板3后面，依靠螺钉定位和紧固在印刷电路板3后面，也可以与印刷电路板3牢牢粘在一起，做成一个整体。后背保护层可以包括后背保护板和后背保护膜，如果其厚度超过一定数值则是后背保护板；其厚度很薄，则是后背保护膜，本领域技术人员可根据实际需要灵活设置。

边沿修饰框5的材质要求与后背保护层4的材质要求可以相同也可以不同，但其颜色和尺寸需符合相应国家标准。主要起美观和修饰作用。它可以单独做好后定位紧固于通用号牌基体四周边沿，也可以与通用号牌基体牢牢粘在一起，成为一个整体。

本发明实施例的通用号牌基体的几个部分：前面板保护膜1、柔性太阳能电池膜2、印刷电路板3、后背保护层4、边沿修饰框5等各部分制作完成后，既可以由螺钉定位紧固在一起，也可以通过粘合的方式全部粘牢成一个整体。

本发明实施例提供的机动车号牌不是整体冲压成型的，而是如“活字排版”一样，由“活”的号牌字体和通用号牌基体两部分组成。当某机动车号牌通过机选、摇号、自选等合法手续被车主和机动车号牌监管部门确认后，办证人员可以根据已经确定的机动车号牌所需颜色的汉字、英文、数字、间隔符，马上从“字体库”中立即挑选出所需汉字、英文、数字、间隔符，再根据车型立即从“通用号牌基体库”中挑选所需颜色的通用号牌基体。活的字体背面带有螺钉或铆钉，而通用号牌基体上与字体背面螺钉或铆钉相应位置钻有尺寸相适应的通孔，办证工作人员便可立即经后背保护层将字体定位和紧固在通用号牌基体上，组成整个机动车号牌，并保证其外观与现有机动车号牌一模一样，以便人眼观察和兼容现有的拍照/摄像设备及系统软件。

参见图5所示，印刷电路板上设置的电路包括第一GNSS电路、储能电池充放电管理电路及储能电池、支持NB-IoT和LTE-V协议(可向下兼容SMS和GPRS协议)的微程序控制器(MCU)及信息存储电路、信息收发电路。优选地，微程序控制器及信息存储电路还支持IoT协议。优选地，“IoT(物联网)”协议包括“ZigBee(无线个域网或紫蜂)/Wi-Fi(WIreless-Fidelity/无线连接或无线保真)/BHT(Bluetooth/蓝牙)”等及其它“IoT(物联网)”协议的任意组合或其中之一。

第一GNSS电路用于支持多种全球定位导航卫星通信协议以实现机动车号牌的全球定位。信息收发电路，用于与外部进行支持NB-IoT、LTE-V、IoT协议的通信，并且优选地可向下兼容SMS和GPRS协议。

第一GNSS电路与微程序控制器及信息存储电路、信息收发电路依次电连接。微程序控制器及信息存储电路与储能电池充放电管理电路及储能电池电连接。

储能电池充放电管理电路及储能电池与柔性太阳能电池膜连接，储能电池用于通过储能电池充放电管理电路获取柔性太阳能电池膜转换的电能进行供电，或者外接市电存储电能后供电。

优选地，第一GNSS电路，包括BDS(中国)、GPS(美国)、GALILEO(欧洲)、GLONASS(俄罗斯)、QZSS(日本)、SBAS(全球星基增强系统)等六合一或其中任意组合的全球导航卫星系统电路，使得该机动车号牌或悬挂该机动车号牌的机动车在全球范围内定位和导航无死区和盲点。目前，作为一种可实施方式，第一GNSS电路与MCU的通信执行NMEA-0183标准。本领域技术人员可根据本发明技术构思，随时跟进最新通信标准的要求而采用新的通信标准协议，不限于仅采用NMEA-0183标准。

储能电池充放电管理电路及储能电池，包括与柔性太阳能电池膜2的接口及转换电路、储能电池充放电控制电路及储能电池等。本发明实施例所述机动车号牌电路由于采用了NB-IoT及LTE-V或ZigBee等低功耗电路和通信协议，能量消耗极低，机动车正常行驶情况下，依靠前述柔性太阳能电池膜已完全满足本发明实施例的机动车号牌电路供电需要，但当机动车停留在建筑物内、夜间行车或遇特别严重阴雨天气时，如果没有后备电池，就不能保证该机动车号牌或悬挂该机动车号牌的机动车在全球范围内均能可靠寻呼或有效通信，因此，必须配备储能电池，当柔性太阳能电池膜工作时，柔性太阳能电池膜不仅给机动车号牌电路供电，也为储能电池充电；当柔性太阳能电池膜不能可靠工作时，由储能电池放电来给机动车号牌电路供电。目前，能够符合发明实施例的机动车号牌实际使用环境的储能电池有：聚合物锂离子可充电电池、碳酸铁锂电池、镍氢电池及由氮掺杂有序介孔石墨烯材料组成的高性能超级电池、电容器。为了有效管理储能电池的充放电过程，包括有效控制电池的充放电温度、充放电电流、充放电电压、充放电时间及环境温湿度监控等，本领域技术人员可根据本发明技术方案在实际应用中，针对不同厂商的储能电池及相应的储能电池配备不同的充放电控制芯片及电路。本发明实施例的储能电池可以永久嵌入印刷电路板中间层，也可以位于印刷电路板外面，以便于更换。

参见图6所示，作为一种可实施方式，微程序控制器(MCU)及信息存储电路以低功耗单片机为核心构成，包括：低功耗单片机最小单元、随机数据存储器(RAM)、程序和固定数据存储器(包括ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH等)、电池管理电路接口、GNSS电路接口、无线通信电路接口、AD转换电路及接口等。

随机数据存储器、程序和固定数据存储器、电池管理电路接口、GNSS电路接口、无线通信电路接口、AD转换电路及接口均与低功耗单片机最小单元电连接；

电池管理电路接口用于与储能电池充放电管理电路及储能电池对接；无线通信电路接口用于与信息收发电路对接；GNSS电路接口用于与第一GNSS电路对接。

低功耗单片机最小单元，是整个机动车号牌电路的核心，包括中央处理单元(CPU)、总线、寄存器、累加器，用于对第一GNSS电路、储能电池充放电管理电路及储能电池、信息收发电路进行控制。

随机数据存储器(RAM)用于存储CPU程序运行过程中的中间变量和参数等；程序和固定数据存储器用于存储单片机运行的程序及一些固定和半固定的数据及参数，如机动车号牌信息、机动车户主信息、机动车生产及发动机参数信息等。电池管理电路接口用于电池管理电路与单片机的连接，有利于单片机对电池管理电路的控制；GNSS电路接口，用于将低功耗单片机最小单元与不同厂商的第一GNSS电路进行有效连接，使得单片机能可靠地接收GNSS的数据和对第一GNSS电路实行有效控制，目前GNSS通用的通信协议执行NMEA-0183标准。

无线通信电路接口，用于实行单片机与无线通信电路的可靠连接，包括数据传输接口及电平转换电路等。AD转换电路及接口配上温湿度传感器和光敏电阻等，用于检测机动车号牌周围环境温湿度、光照条件等，有利于单片机及时调整内部参数。

目前，随着超大规模集成电路的进步，许多导航定位芯片厂商生产的GNSS电路几乎已经包括了上文所述的六合一功能及导航定位算法，本领域技术人员根据本发明技术构思，可以针对不同的GNSS电路设计出与控制电路(MCU)相联的接口。

优选地，本发明实施例的低功耗单片机最小单元内部除了已经集成了RAM、ROM/EPROM/EEPROM/FLASH外，还可集成AD/DA转换电路。

优选地，本发明实施例的无线通信电路接口、信息收发电路及其通信协议集成到MCU内，外围只需要添加少许元件。且本发明实施例的MCU应采用满足NB-IoT和LTE-V通信协议及通信电路的MCU芯片。

优选地，本发明实施例提供的机动车号牌还包括防拆卸/防盗电路，微程序控制器及信息存储电路还设置有防拆卸/防盗电路接口，低功耗单片机最小单元通过防拆卸/防盗电路接口与所述防拆卸/防盗电路电连接。

本发明实施例提供了如下两种防拆卸/防盗电路的可实施方式：

第一种方法：如图7所示，在多面印刷电路板中间层，位于图4a所示的用于悬挂机动车号牌的4个螺钉孔位置分别标识为a、b、c、d，且4孔在“金属孔化”处理时已表面覆铜。设a处接地(GND)，b、c、d三处分别经第二至第四上拉电阻R2、R3、R4连电源正极，将b、c、d三处分别输入到“四输入与非门”U1的输入端。号牌正常悬挂时，b、c、d三处分别经紧固螺钉与机动车金属支架和a相连并接地，U1输出高电平；机动车号牌若出现非正常拆卸而与车架分离，b、c、d处因上拉电阻作用而变成高电位，使U1输出低电平。若号牌因长久悬挂而锈蚀，造成b、c、d的某处不能与a或地相连，据以上电路可知，只要b、c、d三处中有任一处与a相连接地，U1均输出高电平。也可将U1、R1省略，连接b、c、d三点的引线分别可直接连MCU的相应引脚。

若固定号牌的支架为非金属件，即在号牌后面增加由金属材料做成的“号牌后背垫”，以保证a处接地。“号牌后背垫”可以是整块材料做成的中间非镂空的“□”形，也可以如图8所示的“回”形或等任一形式，只要保证正常使用时，b、c、d三处有任一处与接地的a处相连即可。本发明一个实施例的机动车号牌的正面视图参见图9a所示，带有号牌后背垫的侧面视图参见图9b所示，包括固态活体字符a、前面板保护膜1、柔性太阳能电池膜2、印刷电路板3、后背保护层4、边沿修饰框5、号牌后背垫6、定位紧固螺钉/螺母7、号牌固定螺钉8、号牌固定支架9。

第二种方法：参见图10所示，在图4a所示的标有a、b、c、d的位置处的印刷电路板中间层，布设有压敏应变电阻或其他应变传感器，正常情况下，因为紧固螺钉的作用，其应变电阻的阻值或应变传感器的输出因该处受压而偏离平常值；当发生号牌非正常拆卸时，其应变电阻的阻值或应变传感器的输出因为紧固螺钉的拆除而恢复到平常值，将压敏应变电阻的变化量或应变传感器的输出变化量转换成差压信号，然后将此差压信号经信号处理电路(如差压放大、滤波、整形等)、AD转换电路后送入单片机进行比较、判断，从而感知到非正常拆卸行为。若MCU内部集成有AD转换器，且有对应的AD转换输入引脚，即上述差压信号经信号处理电路后，不再需要外部AD转换电路，直接输入到MCU相应AD转换输入脚，MCU经内部AD转换、比较、判断，从而感知到非正常拆卸行为(若MCU内部没有硬件比较器，通过软件比较也可以实现)。若在印刷电路板某些位置放置磁感应传感器，由于机动车属大金属物件，当机动车号牌由于非正常拆卸而使得机动车号牌远离机动车时，磁感应传感器输出变化信号，该信号的处理原理与压力应变电阻的变化或应变传感器的输出信号的变化的处理类似。

本发明实施例提供的机动车号牌，经车主选好后，立即便可组装完成，因此采用本发明实施例机动车号牌后，像新手机上号一样，机动车新车上号办证人员在机动车监督管理系统中写入新车号牌及相关管理/属地身份/购置信息、车辆及发动机出厂参数、新机动车号牌的初始参数(如是否开通防拆卸/防盗功能、采用何种防拆卸/防盗方式、车牌定位紧固是四个螺钉定位紧固方式还是两个螺钉定位紧固方式、是否监测环境温湿度及光照参数等)后，便可经本发明实施例所述NB-IoT或LTE-V、IoT等协议立即将相关信息写入本专利所述机动车号牌的通用号牌基体的芯片中，瞬时便可完成机动车新车上号过程。采用本发明的机动车号牌，由于新车号牌立等可取，因此无需设置临时号牌。

在本发明实施例中，机动车号牌的通用号牌基体内预装软件至少包括：NB-IoT通讯协议、LTE-V(车联网)协议[至少包括V2X(车辆与基础设施和人等环境)和V2V(车辆与车辆)协议]、IoT协议、GNSS导航定位接口及算法、基站定位算法、电源管理接口及电源管理、号牌数据获取、存储及数据库管理、环境数据采集、存储及管理、防拆卸/防盗接口及处理、异常事件响应及处理、内部主程序、在线可编程支持软件等。IoT协议软件属可选项。作为向下兼容，也可包括SMS和GPRS协议软硬件。

实施例二

本发明实施例还提供一种支持混合组网技术的机动车号牌管理系统，包括如实施例一所述的机动车号牌、机动车号牌信息读取及无线远传装置、监管平台等，通过公用移动通信基站和有线互联网实现互联。

作为一种优选的实施方式，本发明实施例提供的支持混合组网技术的机动车号牌管理系统参见图11所示，其中机动车号牌配置有NB-IoT协议用于实现广域联网；配置有LTE-V协议和NB-IoT协议用于和交通道路两边或上方的读取机动车号牌信息及无线远传装置通信；配置有LTE-V协议用于和另一机动车号牌通信。一般而言，机动车号牌配置有NB-IoT和LTE-V两个协议已经足够，但为了处理异常事件和兼顾目前乘客配带的、机动车上已经配有的Wi-Fi、BHT和ZigBee等IoT设备的互联，还须配有IoT硬件设置和预装相应协议软件。在图11中，本发明实施例的机动车号牌管理系统的监管平台为各种机动车号牌及机动车交通监督/管理/收费系统。作为向下兼容，可配备SMS和GPRS软硬件。

参见图12所示，机动车号牌信息读取及无线远传装置包括太阳能电池组件、储能电池管理电路及储能电池组、第二GNSS电路、拍照/摄像设备、MCU软硬件处理模块、与基站通信电路、与机动车号牌通信电路。其中，多数情况下机动车号牌信息读取及无线远传装置为非移动式装置，当其位置确定后基本不再变动，所以其第二GNSS电路可省，其位置信息可在其安装时人工输入或由系统后台输入；当系统由基站定位时，也可省去第二GNSS电路，装置位置信息由其内部软件的“基站定位算法”确定。

读取机动车号牌信息及无线远传装置包括：位于交通道路上方和沿途两边的交通监控装置、交通道路运营维护收费站点收费装置、手持终端设备等。

读取机动车号牌信息及无线远传装置，与公用移动通信基站之间的空中接口协议执行NB-IoT协议、与机动车号牌之间的通信优先采用LTE-V协议，若遇紧急异常事件或LTE-V失效时采用NB-IoT协议或IoT协议；第二GNSS电路与MCU软硬件处理模块之间执行通用的NMEA-0183标准协议。当系统采用基站定位而非GNSS定位时，可省去GNSS的定位协议，执行内部“基站定位算法”软件。作为向下兼容，也可配备SMS和GPRS协议软硬件。

读取机动车号牌信息及无线远传装置的拍照/摄像设备，用于对机动车号牌拍照/摄像，供MCU识别、提取、比较、传输。当某一机动车号牌经过本装置时，它立即启动拍照/摄像程序、与机动车号牌通信提取机动车号牌程序。正常情况下，本装置仅记录通过它的某一机动车号牌的最近记录，并在合适时间段远传给某一区域的号牌管理系统。若某一通过本装置的机动车号牌拍照/摄像的图像经识别、提取后与其经通讯所取得的号牌信息不符时，本装置立即启动重拍/重摄程序、重新通信程序，若比对结果一致，即返回正常程序；若某一通过本装置的机动车号牌不能通过双方通信获取其号牌信息，或其拍照/摄像的图像号牌信息与其经通讯所取得的号牌信息依然不符时，本装置立即启动异常事件处理程序，将比对结果立即远传给该区域的号牌管理系统，或启动该道路沿线的后续读取机动车号牌信息及无线远传装置启动拦截程序，查实该异常情况属机动车号牌电路故障还是套牌、假牌情况，进行后续处理程序。如此一来，彻底杜绝了机动车套牌、假牌现象。若某一机动车出现了违章，本装置会立即启动违章处理程序，一方面将该机动车的违章信息远传给该区域的号牌管理系统，另一方面立即经通信程序通知该机动车号牌或悬挂该机动车号牌的机动车上的车载设备，让违章车主能实时了解违章信息，避免了目前网上鱼目混珠的所谓“机动车违章查询系统”诸多假信息、甚至有人据此敲诈车主的现象发生。

其中，太阳能电池组既可以是单晶硅/多晶硅太阳能电池，也可以是聚合物薄膜柔性太阳能电池，要求尽量采用转换效率高、透光率高、防水防潮、耐气候变化小、适应温度范围宽，且具有防污/减反射/增透射表面镀膜的、免清洗、免维护技术的太阳能电池。为了避免因太阳能电池失效或故障引起的异常事件，本装置保留了市电供电电路。

储能电池管理电路及储能电池组包括两部分：储能电池组、储能电池充放电管理电路。该储能电池组包括铅蓄电池、锂电池、石墨烯电池等，要求耐气候性好、耐振动和冲击、防潮防水、气密性好、安全性能高、不漏液、无电池膨胀及破裂现象、充放电寿命长、充放电性能好、抗过充电/过放电能力强、能量密度高、使用寿命长、自放电率低、安全性能优越、维护简单且具有免维护的特性。

储能电池管理电路主要是根据选用的储能电池的特点来配置电路，以保证更好地维护所选储能电池的性能、提高所选电池的寿命、自动调节电池充放电性能，尽量避免人工维护次数，使电池经久耐用，寿命长。

本发明实施例提供的支持混合组网技术的机动车号牌管理系统的公用移动通信基站，可采用已有的由移动/电信等公用移动通信部门所设立的目前几乎覆盖全球的蜂窝式移动通信基站。这些基站发射功率、频率等参数及正常业务不需改变，只需要根据本发明实施例所述的NB-IoT的通信要求，合理分配资源，增设NB-IoT协议和开展相关业务即可。

各种机动车号牌及机动车交通监督/管理/收费系统，可以包括：①政府机动车监管部门的机动车监督管理系统、②机动车号牌生产部门的机动车号牌生产监督管理系统、③机动车使用营运部门的机动车营运管理系统、④交通道路运营、维护、管理、收费部门的收费管理系统、⑤交通道路和停车场收费管理系统、⑥、城市道路交通维护管理系统、⑦城市公交系统、⑧手持机动车号牌监管系统等。如图13所示。

本专利所述“各种机动车号牌及机动车交通监督/管理/收费系统”之间采用NB-IoT协议，通过蜂窝式公共移动通信网络实现互联，也可经由有线网络或者有线网络与无线网络组成的综合网络实现互联。

本发明实施例中的各种机动车号牌及机动车交通监督/管理/收费系统，终端软硬件配置除常规管理系统必有配置外，须加装NB-IoT通信协议以及满足该通信协议的无线通信电路及无线通信电路与MCU或系统主机之间的软硬件接口。

同时，各种机动车号牌及机动车交通监督/管理/收费系统中的机动车号牌编码及机动车号牌所含信息，执行统一的最新有效版本的国家标准(如《GAT 1135-2014机动车号牌管理信息系统技术规范》、《GB/T 2260中华人民共和国行政区划代码》、《GB/T 20271信息安全技术信息系统通用安全技术要求》、《GA/T 16.7道路交通管理信息代码第7部分：机动车号牌种类代码》、《GA 36中华人民共和国机动车号牌》、《公安信息通信网联网设备及应用系统注册管理办法》等)。

现有技术的机动车号牌以及机动车号牌管理系统，不仅具有识别准确度低的技术缺陷，还存在如下弊端：

在造假技术越来越高的当代，现有机动车号牌不能做到完全防伪。为了防止号牌假冒/伪造，政府每年花费了大量的人力/物力，从生产、销售到使用部门，层层监管，但依然无法杜绝号牌假冒/伪造的现象发生；

由于没有采用可靠的防拆卸措施，无法禁止机动车号牌被人为非法拆卸或盗窃；

虽然机动车号牌信息采用互联网(Internet)平台和公用移动通信SMS(短信息)平台或GPRS(通用分组无线业务)平台实现了远传，但由于受监控拍照或摄像布点限制，当被盗机动车或机动车号牌离开监控范围或进入监控范围内的盲区时，依然不能实时有效地追踪被盗车辆及号牌的行踪；

依赖有线互联网(Internet)的号牌识别/提取系统只能在方便布线的短距离场合使用，很难在机动车行驶道路上实现信息远传，且成本高昂，现场施工困难；

依赖公用移动通信的SMS(短信息)或GPRS(通用分组无线业务)平台实现信息无线远传，虽然覆盖范围可以很广，避免了单独组网压力，但SMS/GPRS平台属公用移动信息平台，与手机等移动终端设备共资源，容量受限制、不利于大范围组网；

机动车号牌信息提取/远传系统对信息的利用属于突发式，平时不用，用时又要求实时、准确、快速反应，若依赖公用移动通信的SMS(短信息)或GPRS(通用分组无线业务)平台实现信息无线远传，闲时占用大量资源，造成资源浪费，而用时往往又资源不足，特别在某些信息拥堵时段，不能快速响应；

虽然移动通信的资费越来越低，但目前SMS/GPRS使用成本依然偏高，不利于机动车号牌信息提取/远传系统长期、大范围组网。

而本发明提供的支持混合组网技术的机动车号牌及管理系统，提供了一种全新的支持NB-IoT/LTE-V/IoT混合组网的机动车号牌和相关的管理系统，能够有效解决上述问题。其技术方案主要是一利用窄带物联网(NB-IoT)无线传输方法对机动车号牌相应信息实现无线远传；二是采用机电一体的方法，将机动车号牌做成既符合GA36标准的机动车号牌外形，兼容人眼识别和拍照/摄像系统，又内含“窄带物联网(NB-IoT)/车联网(LTE-V)/物联网(IoT)+全球导航卫星系统(GNSS)+柔性太阳能电池组”电路或其任意组合的机电一体化的真正意义的机动车号牌。

窄带物联网(NB-IoT)标准的前身是LTE-M(Long Term Evolution Machine to Machine)，后来，国际电联正式对外公布了IoT(物联网)标准，遂将LTE-M更名为NB-IoT(窄带物联网)。其由3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)(第三代合作伙伴计划)组织在R12标准中提出，并在R13标准中得以进一步完善。它借助于MIMO(Multi-Input&Multi-Output)(多输入多输出)和OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)(正交频分复用)等新的关键的传输技术和调制方法，显著提升了无线网络的数据传输能力和数据传输速度。它频率范围宽，不仅支持全球主流2G/3G/4G频段，也支持4.5GHz及以上的新增频段，因此，频谱分配更加灵活，不仅降低系统的复杂度，而且系统容量和覆盖范围也显著提升，既满足IoT(物联网)的低功耗、高延时、低性能等特点，又克服了IoT(物联网)只能短距离传输的缺点，便于信息无线远传。本发明实施例的机动车号牌管理系统采用NB-IoT技术进行信息的无线远传具有如下优点：

①窄带物联网(NB-IoT)属归一化的LPWA(低功耗广域)无线蜂窝网络，专为低带宽、低功耗、远距离以及大量连接的物联网应用而设计。相比于短距里技术，它无需额外部署汇聚网关，大大降低了用户的部署成本和复杂度，应用终端即插即用消除了部署限制；NB-IoT直接部署于GSM(全球移动通信系统)网络、UMTS(通用移动通信系统)网络或LTE(长期演进)网络，可与现有网络基站复用，无需额外的站点/传输资源，大大降低了部署成本、便于网络平滑升级和规模扩展。此外，应用频段采用运营商可控的有执照频谱，可管理、无干扰[Wi-Fi/BHT/ZigBee等物联网所用2.4GHz无执照频谱，当前已被多种业务使用(如对讲机、医疗和工业的无线控制等)，不可知的无线干扰会对其业务体验带来极大影响]。

②NB-IoT使用单独的180kHz窄带频段，不占用现有网络的语音和数据带宽，保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行。相比运营商现存的2G/3G/4G网络，专为物联网设计的NB-IoT技术则在技术性能和业务能力上有着绝对优势，200kHz左右的窄带需求可以充分利用运营商的零散频谱，并能够提供百倍于4G的连接规模、百倍于2G的灵敏度，在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50～100倍的接入数。

③NB-IoT比LTE(长期演进)提升20dB增益，相当于发射功率提升了100倍，即覆盖能力提升了100倍，就算在地下车库、地下室等信号难以到达的地方也能覆盖到。传统地下车库内导航定位系统网络构建借助Wi-Fi、BHT等局域无线技术的支持，因此这种导航指示网络只限于本停车场使用。如果使用深度覆盖的NB-IoT网络，只需外挂定位模块即可，而且可以构建跨区域的停车指示和导航。

④低功耗特性不仅是物联网应用一项重要指标，同样也是窄带物联网应用的一项重要指标。这为本发明实施例的机动车号牌采用太阳能电池组供电提供了充分保证。通信设备消耗的能量往往与数据量或速率相关，即单位时间内发出数据包的大小决定了功耗的大小。数据量小，设备的调制解调器和功放就可以调到非常小的水平。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小。另外，为了进一步降低功耗，NB-IoT引入了超长DRX(非连续接收)省电技术和PSM(省电态)模式。NB-IoT可以让设备时时在线，但是通过减少不必要的信令和在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电目的。如图14所示。

⑤低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势。速率低就不需要大缓存，所以可以缓存小、DSP(数字信号处理器)配置低；低功耗，意味着RF设计要求低，小PA(功率放大器)就能实现；因为低带宽，就不要复杂的均衡算法…这些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。NB-IoT可以做到低成本。此外，由于NB-IoT庞大的市场需求使得NB-IoT得到了全球更多芯片厂商的支持。NB-IoT标准3GPP R13已于2016年6月22日完成并冻结，诸多全球主流通信设备商、运营商和芯片厂商均已明确了推进NB-IoT大规模商用的目标且大多开发出了相应的芯片。将来NB-IoT的使用成本会越来越低。

LTE-V(车联网)是IoT(物联网)发展过程中开发最快、最早应用市场的技术。它与NB-IoT一样，均来自LTE(长期演进)的发展，但特别针对机动车联网而生，主要包括V2V(汽车与汽车)和V2X(汽车与周围包括人和设备等环境)。比较而言，NB-IoT偏重于解决相对静止、长距离、低功耗、海量物物间互联问题；LTE-V偏重于解决相对运动、短距离、低功耗、海量物物间互联问题。而目前应用广泛的WiFi、BHT和ZigBee等IoT技术则偏重于解决相对静止、短距离、低功耗、海量物物相联的问题(如智能家电间互联等)。

本发明提供了一种全新的机动车号牌，将活字体与通用号牌基体组合，并在机动车号牌中采用柔性太阳能电池；且在机动车号牌中采用了隐藏的防拆卸/防盗技术；同时设置有GNSS定位与导航功能；完全符合现行国家标准的可人眼识别和拍照/摄像图像要求，是一款既具有传统车牌外形特点、能够与现有识别设备完全兼容，又支持NB-IoT/LTE-V/IoT通信协议可实现数据无线远传的自动化电子号牌；同时设置读取机动车号牌信息及无线远传装置，实现图像识别与电子读牌相结合，尤其和高速公路ETC系统配合使用，完全杜绝了套牌、假牌现象；

并且通过对读取机动车号牌信息及无线远传装置、各种机动车号牌及机动车交通监督/管理/收费系统三部分中的NB-IoT协议和LTE-V协议及IoT协议的软硬件设置，使得系统具有在线可编程的特性，当协议、相关参数变动时能通过在线编程进行修改、修正；

除在“机动车号牌”内使用无机或有机聚合物太阳能电池外，其电路板优先选用电磁、物理、化学等性能优越的聚合物有机塑料，以保证长期稳定性和先进性；读取机动车号牌信息及无线远传装置，优先选用太阳能电池作为电源供电，节省电能，减少有线电缆铺设开支，可适应道路沿线的要求。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。