基于RFID的智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、基于RFID的智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：射頻識(shí)別技術(shù)是一種新型的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，具有可靠性高、保密性強(qiáng)、方便快捷等特點(diǎn)。本文將射頻識(shí)別技術(shù)引入到智能停車場系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)，保證車輛平安和交通方便，提高停車場管理水平。關(guān)鍵詞：射頻識(shí)別技術(shù) 射頻卡 智能停車場 管理系統(tǒng)1引言 隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅猛開展，城市汽車的擁有量不斷增加，汽車在給人們帶來交通快捷方便的同時(shí)，由于停車管理不善等問題也給人們帶來了諸多不便。為滿足人們生活和工作環(huán)境更科學(xué)、更標(biāo)準(zhǔn)的要求，管理高效、平安合理、快捷方便的智能停車場管理系統(tǒng)己成為許多大型綜合性建筑物和居民小區(qū)必備的配套設(shè)施。地處繁華地帶的許多高級公寓、大型娛樂場所

2、、賓館、辦公樓、球場等停放汽車較多，車流量大，為了保證車輛平安交通方便，迫切需要采用自動(dòng)化程度高、方便快捷的停車場自動(dòng)管理系統(tǒng)，提高停車場管理水平。停車場是城市交通根底設(shè)施的重要組成局部，停車場與一般商品不同，具有三個(gè)特點(diǎn)1：一是不可存儲(chǔ)性，表現(xiàn)在非頂峰時(shí)段容量過剩，頂峰時(shí)段容量缺乏；二是不可運(yùn)輸性，表達(dá)在無法實(shí)行空間上的調(diào)節(jié)，如不能把邊緣地區(qū)停車場的剩余容量輸送到中心城區(qū)去；三是作為社會(huì)資源的有限性，從常識(shí)的角度來講，一輛車至少要占用一個(gè)停車位，停車位的總需求是剛性的。本文提出一種基于RFID的智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 2射頻識(shí)別技術(shù)介紹 射頻識(shí)別技術(shù)RFID是從20世紀(jì)80年代起走向成熟的

3、一種自動(dòng)識(shí)別方式。它具有很多突出的優(yōu)點(diǎn)：RFID技術(shù)不需要人工干預(yù)，不需要直接接觸、不需要光學(xué)可視即可完成信息輸入和處理，可工作于各種惡劣環(huán)境，可識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)物體并可同時(shí)識(shí)別多個(gè)標(biāo)簽，操作快捷方便，實(shí)現(xiàn)了無源和免接觸操作，應(yīng)用便利，無機(jī)械磨損，壽命長，機(jī)具無直接對最終用戶開放的物理接口，能更好地保證機(jī)具的平安性；數(shù)據(jù)平安性能高，除標(biāo)簽的密碼保護(hù)外，讀寫器和標(biāo)簽之間也可互相認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)平安通信和存儲(chǔ)等。 2.1RFID系統(tǒng)的構(gòu)成 射頻識(shí)別系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)三局部組成，如圖1所示。 (1)電子標(biāo)簽 電子標(biāo)簽存儲(chǔ)著需要被識(shí)別物品物體的相關(guān)信息，通常被放置在需要識(shí)別的物品物體上，它所

4、存儲(chǔ)的信息通常可被射頻讀寫器通過非接觸方式讀/寫獲取。 (2)讀寫器 讀寫器是可以利用射頻技術(shù)讀/寫電子標(biāo)簽信息的設(shè)備。讀寫器讀出的標(biāo)簽信息可以通過計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理和信息傳輸。 (3)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò) 在射頻識(shí)別系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)通常用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，完成通信傳輸功能。讀寫器可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)連接，以便實(shí)現(xiàn)通信和數(shù)據(jù)傳輸功能。 2.2RFID系統(tǒng)的根本模型 射頻識(shí)別系統(tǒng)的根本模型如圖2所示。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號的空間無接觸耦合；在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時(shí)序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。2.3RFID系統(tǒng)根本工作流程 射頻識(shí)別系統(tǒng)的根本工作流程如

5、下： (1)讀寫器將無線電載波信號經(jīng)過發(fā)射天線向外發(fā)射； (2)當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線的工作區(qū)時(shí)，電子標(biāo)簽被激活，將自身信息的代碼經(jīng)天線發(fā)射出去； (3)系統(tǒng)的接收天線接收電子標(biāo)簽發(fā)出的載波信號，經(jīng)天線的調(diào)節(jié)器傳輸給讀寫器。讀寫器對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)解碼，送往后臺(tái)的電腦控制器； (4)電腦控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作； (5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照電腦的指令動(dòng)作； (6)通過計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)連接起來，構(gòu)成總控信息平臺(tái)，可以根據(jù)不同的軟件來完成要實(shí)現(xiàn)的功能。 3智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3.1智能停車場與傳統(tǒng)停車場比較 傳

6、統(tǒng)的停車場管理系統(tǒng)重點(diǎn)均放在計(jì)費(fèi)、收費(fèi)管理功能上，關(guān)注的是各個(gè)車輛進(jìn)出的時(shí)間以便于收費(fèi)，而在停車場的平安性、運(yùn)行效率和針對顧客的人性化要求方而考慮得較少。針對目前現(xiàn)狀，我們提出了智能停車場管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)識(shí)別和信息化管理，提高車輛的通行效率和平安性，并統(tǒng)計(jì)車輛出入數(shù)據(jù)，方便管理人員進(jìn)行調(diào)度，以減輕管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而提高工作效率。該停車場管理系統(tǒng)既保存了傳統(tǒng)停車場管理系統(tǒng)的所有功能，又以原有收費(fèi)介質(zhì)為依托，對管理介質(zhì)進(jìn)行了改良。當(dāng)車輛進(jìn)入停車場時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)攝取車輛圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到車輛型號信息、車輛牌照信息、車輛顏色信息，并將這些信息與用戶卡唯一的對應(yīng)起來一同存入數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)

7、車輛駛離停車場時(shí)，用戶卡、車牌號碼或車輛圖像等相關(guān)指標(biāo)匹配后才能放行。 本系統(tǒng)采用“一車一卡一位的管理模式，即從車輛進(jìn)入停車場一直到車輛駛離停車場，與這輛車相關(guān)的所有數(shù)據(jù)均與卡的ID號唯一相關(guān)，通過這個(gè)唯一的ID號，我們可以將諸如用戶信息、車輛型號信息、車輛牌照信息、車輛顏色信息、車輛圖像、車輛進(jìn)出場時(shí)間、停車時(shí)長、指定停車位編號、泊車路徑、應(yīng)繳費(fèi)用等信息在數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一起來，便于查詢和存儲(chǔ)。這樣便使收費(fèi)管理、泊車引導(dǎo)和車輛識(shí)別平安監(jiān)控子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息建立在同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上，從而將各子系統(tǒng)有效的集成為一個(gè)統(tǒng)一的停車場智能管理系統(tǒng)。 3.2智能停車場系統(tǒng)工作流程 射頻識(shí)別系統(tǒng)有著其他識(shí)別系統(tǒng)無法比

8、較的優(yōu)勢，再加上射頻識(shí)別系統(tǒng)中數(shù)據(jù)載體的防污、防磨損性能很好，這有利于提高載體的重復(fù)使用率，增加其使用壽命，減少使用本錢，因此智能停車場管理系統(tǒng)我們采用射頻識(shí)別系統(tǒng)。圖3所示為智能停車場管理系統(tǒng)示意圖：停車場管理系統(tǒng)運(yùn)行過程是以顧客停車取車的過程為根底的，停車場的工作流程也始終以用戶車輛進(jìn)出停車場的流程為中心。停車場用戶一般分為臨時(shí)用戶和固定用戶兩大類。當(dāng)車輛駛?cè)?出停車場天線通信區(qū)時(shí)，天線以微波通訊的方式與車載射頻卡進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，從射頻卡上讀取車輛的相關(guān)信息，自動(dòng)識(shí)別射頻卡并判斷車卡是否有效和合法性，車道控制電腦顯示與該射頻卡一一對應(yīng)的車牌號碼及駕駛員等資料信息；車道控制電腦自動(dòng)將通過時(shí)

9、間、車輛和駕駛員的有關(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫中，車道控制電腦根據(jù)獨(dú)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷來做出放行或禁止的決策。 (1)臨時(shí)用戶 臨時(shí)用戶是指臨時(shí)使用停車場停車的用戶，這類用戶的停車行為一般具有臨時(shí)性，隨機(jī)性，使用頻次低的特征。臨時(shí)用戶潛在數(shù)量龐大且身份不確定。 (2)固定用戶 固定用戶是指長期固定使用停車場停車的用戶，這類用戶的停車行為一般具有長期性、規(guī)律性、使用頻次高的特征。固定用戶一般是停車場附近單位的工作人員或生活區(qū)的住戶，數(shù)量在一定時(shí)間內(nèi)是確定的。針對停車場用戶一般分為臨時(shí)用戶和固定用戶的實(shí)際情況，系統(tǒng)出/入場流程也分為臨時(shí)用戶和固定用戶的兩種情況。 .臨時(shí)車輛入場工作流程 臨時(shí)車輛進(jìn)入停車場時(shí)，

10、設(shè)在車道下的車輛感應(yīng)線圈檢測到車輛的到來。將有車信號傳送給入口控制器，入口控制器獲取車輛到來的信號后，向相關(guān)設(shè)備發(fā)出指令，啟動(dòng)攝像系統(tǒng)和車輛識(shí)別系統(tǒng)。經(jīng)計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行處理后，記錄車輛的牌照信息、顏色信息、車型信息等。語音提示設(shè)備提示用戶按動(dòng)取卡按鈕，入口控制器檢測到取卡信號后，通過串口給發(fā)卡機(jī)發(fā)送發(fā)卡命令。發(fā)卡機(jī)接到命令后，發(fā)出一張臨時(shí)用戶卡，剛剛系統(tǒng)所獲取的信息即與此卡的ID號對應(yīng)起來。同時(shí)語音提示器提示用戶取走臨時(shí)卡。如果用戶在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不取卡，發(fā)卡機(jī)將自動(dòng)吞回用戶卡，入口控制器取消此次入場操作。用戶取走卡后，發(fā)卡機(jī)發(fā)出用戶已取走卡的信號給入口控制器，入口控制器抬起欄桿，用戶駕車駛?cè)胪＼?/p>

11、場。入口電動(dòng)欄桿檢測到配套車輛檢測器信號出現(xiàn)“有車無車變化后，才自動(dòng)將欄桿放下，以杜絕砸車事件的發(fā)生。入口控制器接收到入口欄桿出現(xiàn)“抬桿落桿的動(dòng)作后，確認(rèn)本次入場過程已經(jīng)完成。 $page$.長期卡車輛入場工作流程 當(dāng)持長期卡的用戶車輛進(jìn)入入口讀卡器的感應(yīng)范圍時(shí)，讀卡器即與射頻卡之間建立起信息交換系統(tǒng)，射頻卡向讀卡器發(fā)送卡信息，讀卡器判斷射頻卡的合法性和時(shí)間有效性，如有效那么獲取射頻卡的ID號，并將其上送至數(shù)據(jù)處理中心。同時(shí)，攝像系統(tǒng)和車輛識(shí)別系統(tǒng)將啟動(dòng)。攝入車輛圖像，經(jīng)車輛識(shí)別系統(tǒng)分析后，獲得牌照信息、顏色信息、車型信息等；數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)讀卡器上傳的ID號，查詢數(shù)據(jù)庫中與此ID號相關(guān)的車輛

12、信息，并與剛剛實(shí)時(shí)獲取的信息進(jìn)行比對，假設(shè)不符合那么拒絕放行，同時(shí)給出告警信息和出錯(cuò)提示信息。另外，數(shù)據(jù)處理中心還會(huì)檢查此固定卡是否過期。假設(shè)符合條件，那么給入口控制器一個(gè)有效信號，抬起欄桿，用戶駕車駛?cè)胪＼噲?。入口電?dòng)欄桿檢測到配套車輛檢測器信號出現(xiàn)“有車無車變化后，將欄桿放下。入口控制器接收到入口欄桿出現(xiàn)“抬桿落桿的動(dòng)作后，確認(rèn)本次入場過程已經(jīng)完成。山于長期卡與讀卡器的信息交換距離在從十幾米到數(shù)十米，并且都是在空間里完成的，時(shí)間花銷短，所以當(dāng)車輛到達(dá)入口時(shí)，電動(dòng)欄桿已經(jīng)抬起，這樣便實(shí)現(xiàn)了固定用戶的不停車操作。車輛入場工作流程如圖4所示：.臨時(shí)車輛出場工作流程 用戶駕駛車輛進(jìn)入停車場離場通道

13、，停在出口處，車輛檢測器檢測到有車后，向出口控制器發(fā)出有車信號。攝像系統(tǒng)和車輛識(shí)別系統(tǒng)啟動(dòng)，攝入車輛圖像，經(jīng)車輛識(shí)別系統(tǒng)分析后，獲得牌照信息、顏色信息、車型信息等；用戶將入場時(shí)取得的用戶卡交給管理人員，管理人員通過出口讀卡機(jī)讀取用戶卡ID信息，并將用戶卡收回循環(huán)使用。數(shù)據(jù)中心通過檢索數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)ID號，獲得該用戶卡的類型(臨時(shí)卡)、入場時(shí)間，并查詢數(shù)據(jù)庫中與此ID號相關(guān)的車輛信息，與剛剛實(shí)時(shí)獲取的信息進(jìn)行比對，假設(shè)不符合那么拒絕放行，并給出告警信息和出錯(cuò)提示信息。假設(shè)符合，數(shù)據(jù)中心根據(jù)車輛在場內(nèi)停留時(shí)間和計(jì)費(fèi)費(fèi)率，計(jì)算出用戶應(yīng)繳費(fèi)額，同時(shí)顯示在金額顯示器屏幕上，語音提示設(shè)備提示用戶應(yīng)繳納的金額

14、，用戶交納相應(yīng)費(fèi)用后，管理人員將通過出場控制器翻開出口電動(dòng)欄桿，用戶駕車駛出停車場。出口電動(dòng)欄桿檢測到配套車輛檢測器信號出現(xiàn)“有車無車變化后，自動(dòng)將欄桿放下。計(jì)算機(jī)接收到出口欄桿出現(xiàn)“抬桿落桿動(dòng)作后，確認(rèn)本次出場過程已經(jīng)完成，將先前獲得的用戶卡號、入場時(shí)間、出場時(shí)間保存到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中備查，完成一次出場過程。3.2.4.長期卡車輛出場工作流程 持長期卡用戶的車輛到達(dá)停車場出口時(shí)，讀卡器獲取該卡的信息，將信息上送到數(shù)據(jù)處理中心，啟動(dòng)車輛圖像識(shí)別系統(tǒng)，判斷用戶卡的有效性和密碼，并將數(shù)據(jù)中心查詢到的信息與此ID號相關(guān)的車輛信息與車輛識(shí)別系統(tǒng)獲取的信息進(jìn)行比對，如果符合，那么給出口控制器一個(gè)有效信號，由出口控制器控制抬起出口電動(dòng)欄桿，用戶駕車離開停車場，完成一次出場過程。車輛出場工作流程如圖5所示：3.3智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由系統(tǒng)功能需求分析就可以確定系統(tǒng)的外部實(shí)體，根據(jù)系統(tǒng)功能和系統(tǒng)外部實(shí)體，我們就可以從總體上對停車場管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。智能停車場管理系統(tǒng)