射频识别技术在停车场中应用 - 工业/测控 - 电子工程师俱

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<strong>引言</strong>

远距离射频识别技术是国际上最先进的第四代自动识别技术，近几年刚刚开始兴起并得到迅速推广应用。它具有识别距离远、识别准确率高、识别速度快、抗干扰能力强、使用寿命长、可穿透非金属材料等特点，运用范围广。智能停车场管理系统通过远距离无源射频识别技术有效防止了人为因素给停车场管理带来的破坏和干扰，实现大厦、物业小区停车场的智能化科学管理，可控制费用流失、提高运营效率、确保车辆安全。

<strong>智能停车场管理系统</strong>

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面考虑得较少。针对目前现状，笔者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，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、牌照、颜色信息，并将这些信息与用户卡唯一的对应起来一同存入数据库中。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才能放行。

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，与这辆车相关的所有数据均与卡的ID号唯一相关，通过这个唯一的ID号，我们可以将诸如用户、车辆型号、车辆牌照、车辆颜色等信息和车辆图像、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。这样便将收费管理、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智能停车场管理系统。

智能停车场管理系统是以管理系统和通道识别系统组成的计算机网络，网络通讯协议采用TCP/IP协议。系统能有效、准确、智能地对进出停车场的系统车辆(装有电子车牌的车辆)和非系统车辆(未装有电子车牌的车辆)的数据信息识别、采集、记录并按需驻留、上传、处理，并在必要时可以通过相应的人工干预进行补充，以避免非正常事件(非系统车进出)的影响，确保系统有高效的车辆智能放行能力。

对于智能停车场系统来说，要求灵敏度应该较高，使用的适应性较大，安装不太复杂，同时应该不受昼夜影响可以确保在任何环境下对车辆进行稳定可靠的监控，工程应用方便、免维护、成本也不应该很高。射频识别设备要能实现汽车正常速度通过时，能与电子车卡进行通信;车辆的时间、空间信息、车卡信息及数据处理中心下传指令需在本地保存;系统应定期自检和故障自检，及时上传设备工作状态，以供系统运行中心处理;故障排除或供电恢复后，系统自动重启，确保停车场工作正常、数据传输完整;软件结构模块化;能够满足交通控制设备与监控设备(如道闸、信号灯、电子称、视频抓拍等)的接口需求。

智能停车场系统性能特点如下：

(1)采用了射频识别技术和计算机控制，自动化程度高，控制准确。

(2)采用远距离智能识别标签技术，防伪性能良好。停车的车辆拥有一个唯一序列号的标签卡，该序列号不能更改。多重加密技术，唯一识别，无法仿制。而且只有该系统发行认可。

(3)非接触式智能标签卡使用时无机械接触动作，远距离感应通讯，无方向性，卡片可以在读写器的远距离读卡范围内，在车辆不停车的同时就可以完成读卡的操作，方便用户的使用。

(4)道闸根据车辆的通行情况自动升起和降落，并具有防砸车功能。

(5)停车收费由计算机统计和确认。

(6)采用计算机网络和收费软件相结合的方法，防止了非法的修改和越权查阅资料。

(7)管理计算机和各个收费计算机可以实现实时通讯，并且管理计算机具有外接接口，网络扩展性强。

(8)采用标准的工业控制系统结构，可根据用户的不同要求组织不同系统的配置，方便灵活。

(9)安装、调试、维护简单方便，易于更换及检修。

(10)整个系统性能稳定，使用可靠。

<strong>智能停车场系统工作流程</strong>

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系统采用射频识别系统。

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与车载射频卡进行双向数据交换，从射频卡上读取车辆的相关信息，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性、随机性、使用频次低的特征。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固定用户的两种情况。

<strong>车辆入场工作流程</strong>

<strong>临时车辆入场工作流程</strong>

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按动取卡按钮，入口控制器检测到取卡信号后，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，发卡机将自动吞回用户卡，入口控制器取消此次入场操作。用户取走卡后，发卡机发出用户己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。

<strong>长期卡车辆入场工作流程</strong>

当持长期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性，如有效则获取射频卡的ID号，并将其送至数据处理中心。

同时，摄像系统和车辆识别系统将启动。摄入车辆图像，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;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号相关的车辆信息，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，确认本次入场过程己经完成。

<strong>车辆出场工作流程</strong>

<strong>临时车辆出场工作流程</strong>

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。

<strong>长期卡车辆出场工作流程</strong>

持长期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号相关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。

<strong>智能停车场管理系统设计</strong>

<strong>硬件系统</strong>

智能停车场管理系统框图如图1所示。智能停车场管理系统数据中心控制管理入口控制系统、车辆识别系统、安全监控系统、用户管理系统和出口控制系统等。智能停车场管理系统主要设备有：

　　(1)入口控制设备，包括入口自动吐卡机、入口读卡器、车辆检测器、电动栏杆等;

　　(2)用户收费终端设备，包括计算机、视频捕捉卡、票据打印机等;

　　(3)数据处理中心设备，包括数据服务器、中心读写卡机、通信设备等;

　　(4)停车场监控设备，包括监控摄像头、视频卡、显示器、报警装置设备等;

　　(5)出口控制设备，包括出口读卡机、车辆检测器、电动栏杆、出口语音提示设备、停车费用显示设备等;

　　(6)其他设备，包括照明设备、通风设备等。


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2010-4-26 15:40:23 上传
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<strong>软件系统</strong>

<strong>三级操作员制</strong>

软件系统分操作员级、主管级、经理级三个不同级别。不同级别对应着进入软件系统的不同密码，故软件系统具有良好的保密性与可靠性。 不同等级的操作人员进入软件系统后，能实现不同的功能。操作员级只能实现基本功能;主管级能实现包括操作员在内的其他一些功能，且能修改操作员密码;经理级是最高等级的操作人员，能实现包括操作级、主管级在内的所有功能，并可修改全部操作人员密码。 软件系统具有良好的兼容性及资料保护性。

<strong>图像捕捉对比</strong>

图像的图幅大小和清晰度、颜色等参数可自行设置;车辆图像可供有关人员随时查阅。图像的总存储量根据硬盘容量大小而定，最少可保证留有一周以上的车辆出入图像(10000幅)备查。

<strong>临时车收费功能</strong>

临时车离开停车场时，控制器能自动检测到临时卡，并提示应交纳一定的费用。临时车必须在交完一定的费用后，经保安确认，才能离开停车场。道闸开启时，数字录像机抓拍下该车辆的照片文件，并存储在电脑里。

<strong>查询、更改资料</strong>

查询各种相关资料。例如：常用卡资料清单、被锁常用卡清单、操作人员密码清单、临时卡清单等。

<strong>资料打印</strong>

执行操作过程中，可即时打印出实施该项操作的操作人员代码以及操作内容， 打印机打印出该车入/出场日期、时间、序号、时间，以及操作人员代码等。

<strong>结语</strong>

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。

<strong>参考文献：</strong>

　　[1] 沈宇超, 沈树群. 射频识别技术及其发展现状[J]. 电子技术应用, 1999(1)
　　[2] 唐辉. 基于RFID的智能停车场管理系统关键技术研究[D]. 武汉理工大学, 2008
　　[3] 邱雪琼. RFID技术在停车场中应用的关键技术研究[D]. 广东工业大学, 2006
　　[4] Finkenzeller K. 射频识别技术[M] (第3版). 吴晓峰，陈人才, 译.北京：电子工业出版社，2006
　　[5] Finkenzeller K. RFID-HANDBOOK, fundamentals and applications in contactless smart cards identification[M]. 2nd ed. Whey&Sons LTD, 2003
　　[6] Bing J, FishkinK P, Roy S, et a1.Unobtrusive Long-range Detection of Passive RFID Tag Motion IEEE [J]. Instrumentation and Measurement.2006,55(1): 187~196

作者：郭稳涛 湖南机电职业技术学院 何怡刚 湖南大学 时间：2010-04-16