RFID的智能停车场管理系统设计-.pdf

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1、RFID的智能停车场管理系统设计随 着 中 国 经 济 的 迅 猛 发 展，城 市 汽 车 的 拥 有 量 不 断 增 加，汽 车 在 给 人 们 带 来 交 通快 捷 方 便 的 同 时，由 于 停 车 管 理 不 善 等 问 题 也 给 人 们 带 来 了 诸 多 不 便。为 满 足 人们 生 活 和 工 作 环 境 更 科 学、更 规 范 的 要 求，管 理 高 效、安 全 合 理、快 捷 方 便 的 智能 停 车 场 管 理 系 统 己 成 为 许 多 大 型 综 合 性 建 筑 物 和 居 民 小 区 必 备 的 配 套 设 施。地处 繁 华 地 带 的 许 多 高 级 公 寓、大

2、型 娱 乐 场 所、宾 馆、办 公 楼、球 场 等 停 放 汽 车 较多，车 流 量 大，为 了 保 证 车 辆 安 全 交 通 方 便，迫 切 需 要 采 用 自 动 化 程 度 高、方 便快 捷 的 停 车 场 自 动 管 理 系 统，提 高 停 车 场 管 理 水 平。停 车 场 是 城 市 交 通 基 础 设 施 的 重 要 组 成 部 分，停 车 场 与 一 般 商 品 不 同，具 有 三 个 特 点 1：一 是 不 可 存 储 性，表 现 在 非 高 峰 时 段 容 量 过 剩，高 峰 时 段 容量 不 足；二 是 不 可 运 输 性，体 现 在 无 法 实 行 空 间 上 的 调

3、 节，如 不 能 把 边 缘 地 区 停车 场 的 剩 余 容 量 输 送 到 中 心 城 区 去；三 是 作 为 社 会 资 源 的 有 限 性，从 常 识 的 角 度来 讲，一 辆 车 至 少 要 占 用 一 个 停 车 位，停 车 位 的 总 需 求 是 刚 性 的。本 文 提 出 一 种基 于 RFID的 智 能 停 车 场 管 理 系 统 设 计。2 射 频 识 别 技 术 介 绍射 频 识 别 技 术（RFID）是 从 20 世 纪80 年 代 起 走 向 成 熟 的 一 种 自 动 识别 方 式。它 具 有 很 多 突 出 的 优 点：RFID技 术 不 需 要 人 工 干 预，

4、不 需 要 直 接 接 触、不 需 要 光 学 可 视 即 可 完 成 信 息 输 入 和 处 理，可 工 作 于 各 种 恶 劣 环 境，可 识 别 高 速运 动 物 体 并 可 同 时 识 别 多 个 标 签，操 作 快 捷 方 便，实 现 了 无 源 和 免 接 触 操 作，应用 便 利，无 机 械 磨 损，寿 命 长，机 具 无 直 接 对 最 终 用 户 开 放 的 物 理 接 口，能 更 好地 保 证 机 具 的 安 全 性；数 据 安 全 性 能 高，除 标 签 的 密 码 保 护 外，读 写 器 和 标 签 之间 也 可 互 相 认 证，实 现 安 全 通 信 和 存 储 等。

5、2.1RFID系 统 的 构 成射 频 识 别 系 统 由 电 子 标 签、读 写 器、计 算 机 通 信 网 络、三 部 分 组 成(1)电 子 标 签电 子 标 签 存 储 着 需 要 被 识 别 物 品（物 体）的 相 关 信 息，通 常 被 放 置在 需 要 识 别 的 物 品（物 体）上，它 所 存 储 的 信 息 通 常 可 被 射 频 读 写 器 通 过 非 接 触方 式 读/写 获 取。(2)读 写 器读 写 器 是 可 以 利 用 射 频 技 术，读 写 电 子 标 签 信 息 的 设 备。读 写 器 读 出 的 标 签信 息 可 以 通 过 计 算 机 以 及 网 络 系

6、统 进 行 管 理 和 信 息 传 输。(3)计 算 机 通 信 网 络在 射 频 识 别 系 统 中，计 算 机 通 信 网 络 通 常 用 于 对 数 据 进 行 管 理，完 成 通 信 传输 功 能。读 写 器 可 以 通 过 标 准 接 口 与 计 算 机 通 信 网 络 连 接，以 便 实 现 通 信 和 数 据传 输 功 能。2.2RFID系 统 的 基 本 模 型射 频 识 别 系 统 的 基 本 模 型 如 图 2 所 示。电 子 标 签 与 阅 读 器 之 间 通 过 耦 合元 件 实 现 射 频 信 号 的 空 间（无 接 触）耦 合；在 耦 合 通 道 内，根 据 时 序

7、 关 系，实 现能 量 的 传 递 和 数 据 的 交 换。2.3RFID系 统 基 本 工 作 流 程射 频 识 别 系 统 的 基 本 工 作 流 程 如 下：(1)读 写 器 将 无 线 电 载 波 信 号 经 过发 射 天 线 向 外 发 射；(2)当 电 子 标 签 进 入 发 射 天 线 的 工 作 区 时，电 子 标 签 被 激 活，将 自 身 信 息 的代 码 经 天 线 发 射 出 去；(3)系 统 的 接 收 天 线 接 收 电 子 标 签 发 出 的 载 波 信 号，经 天 线 的 调 节 器 传 输 给读 写 器。读 写 器 对 接 收 到 的 信 号 进 行 解 调

8、解 码，送 往 后 台 的 电 脑 控 制 器；(4)电 脑 控 制 器 根 据 逻 辑 运 算 判 断 标 签 的 合 法 性，针 对 不 同 的 设 定 做 出 相 应的 处 理 和 控 制，发 出 指 令 信 号 控 制 执 行 机 构 的 动 作；(5)执 行 机 构 按 照 电 脑 的 指 令 动 作；(6)通 过 计 算 机 通 信 网 络 将 各 个 监 控 点 连 接 起 来，构 成 总 控 信 息 平 台，可 以根 据 不 同 的 软 件 来 完 成 要 实 现 的 功 能。3 智 能 停 车 场 管 理 系 统 设 计3.1 智 能 停 车 场 与 传 统 停 车 场 比

9、较传 统 的 停 车 场 管 理 系 统 重 点 均 放 在 计 费、收 费 管 理 功 能 上，关 注 的 是 各个 车 辆 进 出 的 时 间 以 便 于 收 费，而 在 停 车 场 的 安 全 性、运 行 效 率 和 针 对 顾 客 的 人性 化 要 求 方 而 考 虑 得 较 少。针 对 目 前 现 状，我 们 提 出 了 智 能 停 车 场 管 理 系 统，以实 现 车 辆 自 动 识 别 和 信 息 化 管 理，提 高 车 辆 的 通 行 效 率 和 安 全 性，并 统 计 车 辆 出入 数 据，方 便 管 理 人 员 进 行 调 度，以 减 轻 管 理 人 员 的 劳 动 强 度

10、，从 而 提 高 工 作 效率。该 停 车 场 管 理 系 统 既 保 留 了 传 统 停 车 场 管 理 系 统 的 所 有 功 能，又 以 原 有 收 费介 质 为 依 托，对 管 理 介 质 进 行 了 改 进。当 车 辆 进 入 停 车 场 时，系 统 自 动 摄 取 车 辆图 像，经 计 算 机 处 理 后 得 到 车 辆 型 号 信 息、车 辆 牌 照 信 息、车 辆 颜 色 信 息，并 将这 些 信 息 与 用 户 卡，唯 一 对 应 一 同 存 入 数 据 库 中。当 车 辆 驶 离 停 车 场 时，用 户 卡、车 牌 号 码 或 车 辆 图 像 等 相 关 指 标 匹 配 后

11、 才 能 放 行。本 系 统 采 用“一 车 一 卡 一 位”的 管 理 模 式，即 从 车 辆 进 入 停 车 场 一 直 到车 辆 驶 离 停 车 场，这 辆 车 的 所 有 数 据，均 于 卡 的 ID 号 相 关，通 过 这 个 唯 一 的 ID号，我 们 可 以 将 诸 如 用 户 信 息、车 辆 型 号 信 息、车 辆 牌 照 信 息、车 辆 颜 色 信 息、车 辆 图 像、车 辆 进 出 场 时 间、停 车 时 长、指 定 停 车 位 编 号、泊 车 路 径、应 缴 费 用等 信 息 在 数 据 库 中 统 一 起 来，便 于 查 询 和 存 储。这 样 便 使 收 费 管 理、

12、泊 车 引 导 和车 辆 识 别 安 全 监 控 子 系 统 的 数 据 信 息 建 立 在 同 一 个 数 据 平 台 上，从 而 将 各 子 系 统有 效 的 集 成 为 一 个 统 一 的 停 车 场 智 能 管 理 系 统。3.2 智 能 停 车 场 系 统 工 作 流 程射 频 识 别 系 统 有 着 其 他 识 别 系 统 无 法 比 拟 的 优 势，再 加 上 射 频 识 别 系 统中 数 据 载 体 的 防 污、防 磨 损 性 能 很 好，这 有 利 于 提 高 载 体 的 重 复 使 用 率，增 加 其使 用 寿 命，减 少 使 用 成 本，因 此 智 能 停 车 场 管 理

13、 系 统 我 们 采 用 射 频 识 别 系 统。图3 所 示 为 智 能 停 车 场 管 理 系 统 示 意 图：停 车 场 管 理 系 统 运 行 过 程 是 以 顾 客 停 车 取车 的 过 程 为 基 础 的，停 车 场 的 工 作 流 程 也 始 终 以 用 户 车 辆 进 出 停 车 场 的 流 程 为 中心。停 车 场 用 户 一 般 分 为 临 时 用 户 和 固 定 用 户 两 大 类。当 车 辆 驶 入/出 停 车 场 天线 通 信 区 时，天 线 以 微 波 通 讯 的 方 式 于“车 载 射 频 卡”进 行 双 向 数 据 交 换，从 射频 卡 上 读 取 车 辆 的

14、相 关 信 息，“自 动 识 别 射 频 卡”并 判 断 车 卡 是 否 有 效 和 合 法 性，车 道 控 制 电 脑 显 示 与 该“射 频 卡”一 一 对 应 的 车 牌 号 码 及 驾 驶 员 等 资 料 信 息；车道 控 制 电 脑 自 动 将 通 过 时 间、车 辆 和 驾 驶 员 的 有 关 信 息 存 入 数 据 库 中，车 道 控 制电 脑 根 据 独 到 的 数 据 进 行 判 断 来 做 出 放 行 或 禁 止 的 决 策。(1)临 时 用 户临 时 用 户 是 指 临 时 使 用 停 车 场 停 车 的 用 户，这 类 用 户 的 停 车 行 为 一 般 具 有 临时

15、性，随 机 性 特 征。临 时 用 户 潜 在 数 量 庞 大 且 身 份 不 确 定。(2)固 定 用 户固 定 用 户 是 指 长 期 固 定 使 用 停 车 场 停 车 的 用 户，这 类 用 户 的 停 车 行 为 一 般 具有 长 期 性、规 律 性、使 用 频 次 高 的 特 征。固 定 用 户 一 般 是 停 车 场 附 近 单 位 的 工 作人 员 或 生 活 区 的 住 户，数 量 在 一 定 时 间 内 是 确 定 的。针 对 停 车 场 用 户 一 般 分 为 临时 用 户 和 固 定 用 户 的 实 际 情 况，系 统 出/入 场 流 程 也 分 为 临 时 用 户 和

16、 固 定 用 户 的两 种 情 况。3.2.1.临 时 车 辆 入 场 工 作 流 程临 时 车 辆 进 入 停 车 场 时，设 在 车 道 下 的 车 辆 感 应 线 圈 检 测 到 车 辆 的 到来。将 有 车 信 号 传 送 给 入 口 控 制 器，入 口 控 制 器 获 取 车 辆 到 来 的 信 号 后，向 相 关设 备 发 出 指 令，启 动 摄 像 系 统 和 车 辆 识 别 系 统。经 计 算 机 对 图 像 进 行 处 理 后，记录 车 辆 的 牌 照 信 息、颜 色 信 息、车 型 信 息 等。语 音 提 示 设 备 提 示 用 户，入 口 控 制器 检 测 到 信 号 后

17、，通 过 串 口 给 发 卡 机 发 送 发 卡 命 令。发 卡 机 接 到 命 令 后，发 出 一张 临 时 用 户 卡，刚 才 系 统 所 获 取 的 信 息 即 与 此 卡 的 ID 号 对 应 起 来。同 时 语 音 提示 器 提 示 用 户 取 走 临 时 卡。如 果 用 户 在 规 定 时 间 内 不 取 卡，发 卡 机 将 自 动 吞 卡，入 口 控 制 器 取 消 此 次 入 场 操 作。发 卡 机 发 出 用 户 已 取 走 卡 的 信 号 给 入 口 控 制 器，入 口 控 制 器 抬 起 栏 杆，用 户 驾 车 驶 入 停 车 场。入 口 电 动 栏 杆 检 测 到 配

18、套 车 辆 检 测器 信 号 出 现“有 车 无 车”变 化 后，才 自 动 将 栏 杆 放 下，以 杜 绝 砸 车 事 件 的 发 生。入 口 控 制 器 接 收 到 入 口 栏 杆 出 现“抬 杆 落 杆”的 动 作 后，确 认 本 次 入 场 过 程 已经 完 成。3.2.2.长 期 卡 车 辆 入 场 工 作 流 程当 持 卡 的 用 户 车 辆 进 入 入 口 读 卡 器 的 感 应 范 围 时，读 卡 器 即 与“射 频 卡”之间 建 立 起 信 息 交 换 系 统，“射 频 卡”向 读 卡 器 发 送 卡 信 息，读 卡 器，判 断“射 频卡”的 合 法 性 和 时 间 有 效

19、性，如 有 效 则 获 取“射 频 卡”的 ID 号，并 将 其 上 送 至数 据 处 理 中 心。同 时，摄 像 系 统 和 车 辆 识 别 系 统 将 启 动。摄 入 车 辆 图 像，车 辆 识别 系 统 分 析 后，获 得 牌 照 信 息、颜 色 信 息、车 型 信 息 等；数 据 处 理 中 心 根 据 读 卡器 上 传 的 ID 号，查 询 数 据 库 中 与 此 ID 号 的 车 辆 信 息，并 与 刚 才 实 时 获 取 的 信 息进 行 比 对，若 不 符 合 则 拒 绝 放 行，同 时 给 出 告 警 信 息 和 出 错 提 示 信 息。另 外，数据 处 理 中 心 还 会

20、检 查，此“固 定 卡”是 否 过 期。若 符 合 条 件，则 给 入 口 控 制 器 一个 有 效 信 号，抬 起 栏 杆，用 户 驾 车 驶 入 停 车 场。入 口 电 动 栏 杆 检 测 到 配 套 车 辆 检测 器 信 号 出 现“有 车 无 车”变 化 后，将 栏 杆 放 下。入 口 控 制 器 接 收 到 入 口 栏 杆出 现“抬 杆 落 杆”的 动 作 后，确 认 本 次 入 场 过 程 已 经 完 成。山 于 长 期 卡 与 读 卡器 的 信 息 交 换 距 离 在 从 十 几 米 到 数 十 米，并 且 都 是 在 空 间 里 完 成 的，时 间 花 销 短，所 以 当 车

21、辆 到 达 入 口 时，电 动 栏 杆 已 经 抬 起，这 样 便 实 现 了 固 定 用 户 的 不 停 车 操作。车 辆 入 场 工 作 流 程 如 图 4 所 示：3.2.3.临 时 车 辆 出 场 工 作 流 程用 户 驾 驶 车 辆 进 入 停 车 场 离 场 通 道，停 在 出 口 处，车 辆 检 测 器 检 测 到 有 车 后，向 出 口 控 制 器 发 出 有 车 信 号。摄 像 系 统 和 车 辆 识 别 系 统 启 动，摄 入 车 辆 图 像，经车 辆 识 别 系 统 分 析 后，获 得 牌 照 信 息、颜 色 信 息、车 型 信 息 等；用 户 将 入 场 时 取得 的

22、用 户 卡 交 给 管 理 人 员，管 理 人 员 通 过 出 口 读 卡 机 读 取 用 户 卡 ID 信 息，并 将用 户 卡 收 回 循 环 使 用。数 据 中 心 通 过 检 索 数 据 库 中 对 应 ID 号，获 得 该 用 户 卡 的类 型(临 时 卡)、入 场 时 间，并 查 询 数 据 库 中 与 此ID号，相 关 的 车 辆 信 息，与 刚才 实 时 获 取 的 信 息 进 行 比 对，若 不 符 合 则 拒 绝 放 行，并 给 出 告 警 信 息 和 出 错 提 示信 息。若 符 合，数 据 中 心 根 据 车 辆 在 场 内 停 留 时 间 和 计 费 费 率，计 算

23、出 用 户 应 缴费 额，同 时 显 示 在 金 额 显 示 器 屏 幕 上，语 音 提 示 设 备 提 示 用 户 应 缴 纳 的 金 额，用户 交 纳 相 应 费 用 后，管 理 人 员 将 通 过 出 场 控 制 器 打 开 出 口 电 动 栏 杆，用 户 驾 车 驶出 停 车 场。出 口 电 动 栏 杆 检 测 到 配 套 车 辆 检 测 器 信 号 出 现“有 车 无 车”变 化 后，自 动 将 栏 杆 放 下。计 算 机 接 收 到 出 口 栏 杆 出 现“抬 杆 落 杆”动 作 后，确 认 本 次出 场 过 程 已 经 完 成，将 先 前 获 得 的 用 户 卡 号、入 场 时

24、间、出 场 时 间 保 存 到 相 应 数据 库 中 备 查，完 成 一 次 出 场 过 程。3.2.4.长 期 卡 车 辆 出 场 工 作 流 程持 卡 用 户 的 车 辆 到 达 停 车 场 出 口 时，读 卡 器 获 取 该 卡 的 信 息，将 信 息 上 送 到数 据 处 理 中 心，启 动 车 辆 图 像 识 别 系 统，判 断 用 户 卡 的 有 效 性 和 密 码，并 将 数 据中 心 查 询 到 的 信 息 与 此 ID 号 的 车 辆 信 息 与 车 辆 识 别 系 统 获 取 的 信 息 进 行 比 对，如 果 符 合，则 给 出 口 控 制 器 一 个 有 效 信 号，由

25、 出 口 控 制 器 控 制 抬 起 出 口 电 动 栏 杆，用 户 驾 车 离 开 停 车 场，完 成 一 次 出 场 过 程。3.3 智 能 停 车 场 管 理 系 统 设 计由 系 统 功 能 需 求 分 析 就 可 以 确 定 系 统 的 外 部 实 体，根 据 系 统 功 能 和 系 统 外 部实 体，我 们 就 可 以 从 总 体 上 对 停 车 场 管 理 系 统 进 行 设 计。智 能 停 车 场 管 理 系 统 设计 如 图 6 所 示：本 文 通 过 与 传 统 停 车 场 对 比，智 能 停 车 场 管 理 系 统 既 保 留 了 传 统 停 车 场的 功 能，又 以 原

26、 有 收 费 介 质 为 依 托，对 管 理 介 质 进 行 了 改 进，选 定 射 频 卡 作 为 智能 停 车 场 的 管 理 介 质。通 过 需 求 分 析，明 确 了 智 能 停 车 场 管 理 系 统 所 要 具 备 的 功能，进 而 提 出 了 智 能 停 车 场 管 理 系 统 的 结 构 设 计 图。针 对 停 车 场 的 用 户 群 体，分别 分 析 和 设 计 了 临 时 用 户 和 固 定 用 户 的 出 入 场 工 作 流 程，实 现 固 定 用 户 的 不 停 车出 入 停 车 场。从 而 实 现 车 辆 自 动 识 别 和 信 息 化 管 理，提 高 车 辆 的 通 行 效 率 和 安 全性，提 高 工 作 效 率。