作者：唐輝**：rfid世界網 2011-10-28 11:52:01
關鍵詞：射頻識別技術射頻卡智慧型停車場管理系統
1．引言
隨著中國經濟的迅猛發展，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，由於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境更科學、更規範的要求，管理高效、安全合理、快捷方便的智慧型停車場管理系統己成為許多大型綜合性建築物和居民小區必備的配套設施。地處繁華地帶的許多高階公寓、大型娛樂場所、賓館、辦公樓、球場等停放汽車較多，車流量大，為了保證車輛安全交通方便，迫切需要採用自動化程度高、方便快捷的停車場自動管理系統，提高停車場管理水平。
停車場是城市交通基礎設施的重要組成部分，停車場與一般商品不同，具有三個特點[1]：一是不可儲存性，表現在非高峰時段容量過剩，高峰時段容量不足；二是不可運輸性，體現在無法實行空間上的調節，如不能把邊緣地區停車場的剩餘容量輸送到中心城區去；三是作為社會資源的有限性，從常識的角度來講，一輛車至少要占用乙個停車位，停車位的總需求是剛性的。本文提出一種基於rfid的智慧型停車場管理系統設計。
2．射頻識別技術介紹
射頻識別技術（rfid）是從20世紀80年代起走向成熟的一種自動識別方式。它具有很多突出的優點：rfid技術不需要人工干預，不需要直接接觸、不需要光學可視即可完成資訊輸入和處理，可工作於各種惡劣環境，可識別高速運動物體並可同時識別多個標籤，操作快捷方便，實現了無源和免接觸操作，應用便利，無機械磨損，壽命長，機具無直接對終端使用者開放的物理介面，能更好地保證機具的安全性；資料安全效能高，除標籤的密碼保護外，讀寫器和標籤之間也可互相認證，實現安全通訊和儲存等。
2.1rfid系統的構成
射頻識別系統由電子標籤、讀寫器、計算機通訊網路三部分組成，如圖1所示。
(1)電子標籤
電子標籤儲存著需要被識別物品（物體）的相關資訊，通常被放置在需要識別的物品（物體）上，它所儲存的資訊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讀/寫電子標籤資訊的裝置。讀寫器讀出的標籤資訊可以通過計算機以及網路系統進行管理和資訊傳輸。
(3)計算機通訊網路
在射頻識別系統中，計算機通訊網路通常用於對資料進行管理，完成通訊傳輸功能。讀寫器可以通過標準介面與計算機通訊網路連線，以便實現通訊和資料傳輸功能。
2.2rfid系統的基本模型
射頻識別系統的基本模型如圖2所示。電子標籤與閱讀器之間通過耦合元件實現射頻訊號的空間（無接觸）耦合；在耦合通道內，根據時序關係，實現能量的傳遞和資料的交換。
2.3rfid系統基本工作流程
射頻識別系統的基本工作流程如下：
(1)讀寫器將無線電載波訊號經過發射天線向外發射；
(2)當電子標籤進入發射天線的工作區時，電子標籤被啟用，將自身資訊的**經天線發射出去；
(3)系統的接收天線接收電子標籤發出的載波訊號，經天線的調節器傳輸給讀寫器。讀寫器對接收到的訊號進行解調解碼，送往後台的電腦控制器；
(4)電腦控制器根據邏輯運算判斷標籤的合法性，針對不同的設定做出相應的處理和控制，發出指令訊號控制執行機構的動作；
(5)執行機構按照電腦的指令動作；
(6)通過計算機通訊網路將各個監控點連線起來，構成總控資訊平台，可以根據不同的軟體來完成要實現的功能。
3．智慧型停車場管理系統設計
3.1智慧型停車場與傳統停車場比較
傳統的停車場管理系統重點均放在計費、收費管理功能上，關注的是各個車輛進出的時間以便於收費，而在停車場的安全性、執行效率和針對顧客的人性化要求方而考慮得較少。針對目前現狀，我們提出了智慧型停車場管理系統，以實現車輛自動識別和資訊化管理，提高車輛的通行效率和安全性，並統計車輛出入資料，方便管理人員進行排程，以減輕管理人員的勞動強度，從而提高工作效率。該停車場管理系統既保留了傳統停車場管理系統的所有功能，又以原有收費介質為依託，對管理介質進行了改進。
當車輛進入停車場時，系統自動攝取車輛影象，經計算機處理後得到車輛型號資訊、車輛牌照資訊、車輛顏色資訊，並將這些資訊與使用者卡唯一的對應起來一同存入資料庫中。當車輛駛離停車場時，使用者卡、車牌號碼或車輛影象等相關指標匹配後才能放行。
本系統採用「一車一卡一位」的管理模式，即從車輛進入停車場一直到車輛駛離停車場，與這輛車相關的所有資料均與卡的id號唯一相關，通過這個唯一的id號，我們可以將諸如使用者資訊、車輛型號資訊、車輛牌照資訊、車輛顏色資訊、車輛影象、車輛進出場時間、停車時長、指定停車位編號、泊車路徑、應繳費用等資訊在資料庫中統一起來，便於查詢和儲存。這樣便使收費管理、泊車引導和車輛識別安全監控子系統的資料資訊建立在同乙個資料平台上，從而將各子系統有效的集成為乙個統一的停車場智慧型管理系統。
3.2智慧型停車場系統工作流程
射頻識別系統有著其他識別系統無法比擬的優勢，再加上射頻識別系統中資料載體的防汙、防磨損效能很好，這有利於提高載體的重複使用率，增加其使用壽命，減少使用成本，因此智慧型停車場管理系統我們採用射頻識別系統。圖3所示為智慧型停車場管理系統示意圖：停車場管理系統執行過程是以顧客停車取車的過程為基礎的，停車場的工作流程也始終以使用者車輛進出停車場的流程為中心。
停車場使用者一般分為臨時使用者和固定使用者兩大類。當車輛駛入/出停車場天線通訊區時，天線以微波通訊的方式與車載射頻卡進行雙向資料交換，從射頻卡上讀取車輛的相關資訊，自動識別射頻卡並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的車牌號碼及駕駛員等資料資訊；車道控制電腦自動將通過時間、車輛和駕駛員的有關資訊存入資料庫中，車道控制電腦根據獨到的資料進行判斷來做出放行或禁止的決策。
(1)臨時使用者
臨時使用者是指臨時使用停車場停車的使用者，這類使用者的停車行為一般具有臨時性，隨機性，使用頻次低的特徵。臨時使用者潛在數量龐大且身份不確定。
(2)固定使用者
固定使用者是指長期固定使用停車場停車的使用者，這類使用者的停車行為一般具有長期性、規律性、使用頻次高的特徵。固定使用者一般是停車場附近單位的工作人員或生活區的住戶，數量在一定時間內是確定的。針對停車場使用者一般分為臨時使用者和固定使用者的實際情況，系統出/入場流程也分為臨時使用者和固定使用者的兩種情況。
3.2.1.臨時車輛入場工作流程
臨時車輛進入停車場時，設在車道下的車輛感應線圈檢測到車輛的到來。將有車訊號傳送給入口控制器，入口控制器獲取車輛到來的訊號後，向相關裝置發出指令，啟動攝像系統和車輛識別系統。經計算機對影象進行處理後，記錄車輛的牌照資訊、顏色資訊、車型資訊等。
語音提示裝置提示使用者按動取卡按鈕，入口控制器檢測到取卡訊號後，通過串列埠給發卡機傳送發卡命令。發卡機接到命令後，發出一張臨時使用者卡，剛才系統所獲取的資訊即與此卡的id號對應起來。同時語音提示器提示使用者取走臨時卡。
如果使用者在規定時間內不取卡，發卡機將自動吞回使用者卡，入口控制器取消此次入場操作。使用者取走卡後，發卡機發出使用者已取走卡的訊號給入口控制器，入口控制器抬起欄杆，使用者駕車駛入停車場。入口電動欄杆檢測到配套車輛檢測器訊號出現「有車—無車」變化後，才自動將欄杆放下，以杜絕砸車事件的發生。
入口控制器接收到入口欄杆出現「抬杆—落杆」的動作後，確認本次入場過程已經完成。
3.2.2.長期卡車輛入場工作流程
當持長期卡的使用者車輛進入入口讀卡器的感應範圍時，讀卡器即與射頻卡之間建立起資訊交換系統，射頻卡向讀卡器傳送卡資訊，讀卡器判斷射頻卡的合法性和時間有效性，如有效則獲取射頻卡的id號，並將其上送至資料處理中心。同時，攝像系統和車輛識別系統將啟動。攝入車輛影象，經車輛識別系統分析後，獲得牌照資訊、顏色資訊、車型資訊等；資料處理中心根據讀卡器上傳的id號，查詢資料庫中與此id號相關的車輛資訊，並與剛才實時獲取的資訊進行比對，若不符合則拒絕放行，同時給出告警資訊和出錯提示資訊。
另外，資料處理中心還會檢查此固定卡是否過期。若符合條件，則給入口控制器乙個有效訊號，抬起欄杆，使用者駕車駛入停車場。入口電動欄杆檢測到配套車輛檢測器訊號出現「有車—無車」變化後，將欄杆放下。
入口控制器接收到入口欄杆出現「抬杆—落杆」的動作後，確認本次入場過程已經完成。山於長期卡與讀卡器的資訊交換距離在從十幾公尺到數十公尺，並且都是在空間裡完成的，時間花銷短，所以當車輛到達入口時，電動欄杆已經抬起，這樣便實現了固定使用者的不停車操作。車輛入場工作流程如圖4所示：
3.2.3.臨時車輛出場工作流程
使用者駕駛車輛進入停車場離場通道，停在出口處，車輛檢測器檢測到有車後，向出口控制器發出有車訊號。攝像系統和車輛識別系統啟動，攝入車輛影象，經車輛識別系統分析後，獲得牌照資訊、顏色資訊、車型資訊等；使用者將入場時取得的使用者卡交給管理人員，管理人員通過出口讀卡機讀取使用者卡id資訊，並將使用者卡收回迴圈使用。資料中心通過檢索資料庫中對應id號，獲得該使用者卡的型別(臨時卡)、入場時間，並查詢資料庫中與此id號相關的車輛資訊，與剛才實時獲取的資訊進行比對，若不符合則拒絕放行，並給出告警資訊和出錯提示資訊。
若符合，資料中心根據車輛在場內停留時間和計費費率，計算出使用者應繳費額，同時顯示在金額顯示器螢幕上，語音提示裝置提示使用者應繳納的金額，使用者交納相應費用後，管理人員將通過出場控制器開啟出口電動欄杆，使用者駕車駛出停車場。出口電動欄杆檢測到配套車輛檢測器訊號出現「有車—無車」變化後，自動將欄杆放下。計算機接收到出口欄杆出現「抬杆—落杆」動作後，確認本次出場過程已經完成，將先前獲得的使用者卡號、入場時間、出場時間儲存到相應資料庫中備查，完成一次出場過程。
3.2.4.長期卡車輛出場工作流程
持長期卡使用者的車輛到達停車場出口時，讀卡器獲取該卡的資訊，將資訊上送到資料處理中心，啟動車輛影象識別系統，判斷使用者卡的有效性和密碼，並將資料中心查詢到的資訊與此id號相關的車輛資訊與車輛識別系統獲取的資訊進行比對，如果符合，則給出口控制器乙個有效訊號，由出口控制器控制抬起出口電動欄杆，使用者駕車離開停車場，完成一次出場過程。車輛出場工作流程如圖5所示：
3.3智慧型停車場管理系統設計
由系統功能需求分析就可以確定系統的外部實體，根據系統功能和系統外部實體，我們就可以從總體上對停車場管理系統進行設計。智慧型停車場管理系統設計如圖6所示：
4．總結
本文通過與傳統停車場對比，智慧型停車場管理系統既保留了傳統停車場的功能，又以原有收費介質為依託，對管理介質進行了改進，選定射頻卡作為智慧型停車場的管理介質。通過需求分析，明確了智慧型停車場管理系統所要具備的功能，進而提出了智慧型停車場管理系統的結構設計圖。針對停車場的使用者群體，分別分析和設計了臨時使用者和固定使用者的出入場工作流程，實現固定使用者的不停車出入停車場。
從而實現車輛自動識別和資訊化管理，提高車輛的通行效率和安全性，提高工作效率。
RFID智慧型停車場管理系統
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基於zigbee技術的智慧型停車場管理系統
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