基于RFID的智能停车场管理系统设计

1．引言

　　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，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。

　　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，如图1所示。

　　(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，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。

　　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，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、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。

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。