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基于RFID的智能停車場管理系統設計
發布時間:2014/6/18   來源:重慶曙紅科技有限公司   閱讀:6312

      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境更科學、更規范的要求,管理高效、安全合理、快捷方便的智能停車場管理系統己成為許多大型綜合性建筑物和居民小區必備的配套設施。地處繁華地帶的許多高級公寓、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,迫切需要采用自動化程度高、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]:一是不可存儲性,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余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,一輛車至少要占用一個停車位,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信息輸入和處理,可工作于各種惡劣環境,可識別高速運動物體并可同時識別多個標簽,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,機具無直接對最終用戶開放的物理接口,能更好地保證機具的安全性;數據安全性能高,除標簽的密碼保護外,讀寫器和標簽之間也可互相認證,實現安全通信和存儲等。

  2.1RFID系統的構成

  射頻識別系統由電子標簽、讀寫器、計算機通信網絡三部分組成,如圖1所示。

  (1)電子標簽
  電子標簽存儲著需要被識別物品(物體)的相關信息,通常被放置在需要識別的物品(物體)上,它所存儲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讀/寫電子標簽信息的設備。讀寫器讀出的標簽信息可以通過計算機以及網絡系統進行管理和信息傳輸。

  (3)計算機通信網絡
  在射頻識別系統中,計算機通信網絡通常用于對數據進行管理,完成通信傳輸功能。讀寫器可以通過標準接口與計算機通信網絡連接,以便實現通信和數據傳輸功能。

  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。電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現射頻信號的空間(無接觸)耦合;在耦合通道內,根據時序關系,實現能量的傳遞和數據的交換。

 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信號經過發射天線向外發射;
  (2)當電子標簽進入發射天線的工作區時,電子標簽被激活,將自身信息的代碼經天線發射出去;
  (3)系統的接收天線接收電子標簽發出的載波信號,經天線的調節器傳輸給讀寫器。讀寫器對接收到的信號進行解調解碼,送往后臺的電腦控制器;
  (4)電腦控制器根據邏輯運算判斷標簽的合法性,針對不同的設定做出相應的處理和控制,發出指令信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)通過計算機通信網絡將各個監控點連接起來,構成總控信息平臺,可以根據不同的軟件來完成要實現的功能。

  3.智能停車場管理系統設計

  3.1智能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于收費,而在停車場的安全性、運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,我們提出了智能停車場管理系統,以實現車輛自動識別和信息化管理,提高車輛的通行效率和安全性,并統計車輛出入數據,方便管理人員進行調度,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托,對管理介質進行了改進。當車輛進入停車場時,系統自動攝取車輛圖像,經計算機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起來一同存入數據庫中。當車輛駛離停車場時,用戶卡、車牌號碼或車輛圖像等相關指標匹配后才能放行。

  本系統采用“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數據均與卡的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、車輛進出場時間、停車時長、指定停車位編號、泊車路徑、應繳費用等信息在數據庫中統一起來,便于查詢和存儲。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數據信息建立在同一個數據平臺上,從而將各子系統有效的集成為一個統一的停車場智能管理系統。

  3.2智能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數據載體的防污、防磨損性能很好,這有利于提高載體的重復使用率,增加其使用壽命,減少使用成本,因此智能停車場管理系統我們采用射頻識別系統。圖3所示為智能停車場管理系統示意圖:停車場管理系統運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用戶車輛進出停車場的流程為中心。停車場用戶一般分為臨時用戶和固定用戶兩大類。當車輛駛入/出停車場天線通信區時,天線以微波通訊的方式與車載射頻卡進行雙向數據交換,從射頻卡上讀取車輛的相關信息,自動識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的車牌號碼及駕駛員等資料信息;車道控制電腦自動將通過時間、車輛和駕駛員的有關信息存入數據庫中,車道控制電腦根據獨到的數據進行判斷來做出放行或禁止的決策。

  (1)臨時用戶
  臨時用戶是指臨時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性,隨機性,使用頻次低的特征。臨時用戶潛在數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的住戶,數量在一定時間內是確定的。針對停車場用戶一般分為臨時用戶和固定用戶的實際情況,系統出/入場流程也分為臨時用戶和固定用戶的兩種情況。

  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,向相關設備發出指令,啟動攝像系統和車輛識別系統。經計算機對圖像進行處理后,記錄車輛的牌照信息、顏色信息、車型信息等。語音提示設備提示用戶按動取卡按鈕,入口控制器檢測到取卡信號后,通過串口給發卡機發送發卡命令。發卡機接到命令后,發出一張臨時用戶卡,剛才系統所獲取的信息即與此卡的ID號對應起來。同時語音提示器提示用戶取走臨時卡。如果用戶在規定時間內不取卡,發卡機將自動吞回用戶卡,入口控制器取消此次入場操作。用戶取走卡后,發卡機發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,用戶駕車駛入停車場。入口電動欄桿檢測到配套車輛檢測器信號出現“有車—無車”變化后,才自動將欄桿放下,以杜絕砸車事件的發生。入口控制器接收到入口欄桿出現“抬桿—落桿”的動作后,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
  當持長期卡的用戶車輛進入入口讀卡器的感應范圍時,讀卡器即與射頻卡之間建立起信息交換系統,射頻卡向讀卡器發送卡信息,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,并將其上送至數據處理中心。同時,攝像系統和車輛識別系統將啟動。攝入車輛圖像,經車輛識別系統分析后,獲得牌照信息、顏色信息、車型信息等;數據處理中心根據讀卡器上傳的ID號,查詢數據庫中與此ID號相關的車輛信息,并與剛才實時獲取的信息進行比對,若不符合則拒絕放行,同時給出告警信息和出錯提示信息。另外,數據處理中心還會檢查此固定卡是否過期。若符合條件,則給入口控制器一個有效信號,抬起欄桿,用戶駕車駛入停車場。入口電動欄桿檢測到配套車輛檢測器信號出現“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“抬桿—落桿”的動作后,確認本次入場過程已經完成。山于長期卡與讀卡器的信息交換距離在從十幾米到數十米,并且都是在空間里完成的,時間花銷短,所以當車輛到達入口時,電動欄桿已經抬起,這樣便實現了固定用戶的不停車操作。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
  用戶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后,向出口控制器發出有車信號。攝像系統和車輛識別系統啟動,攝入車輛圖像,經車輛識別系統分析后,獲得牌照信息、顏色信息、車型信息等;用戶將入場時取得的用戶卡交給管理人員,管理人員通過出口讀卡機讀取用戶卡ID信息,并將用戶卡收回循環使用。數據中心通過檢索數據庫中對應ID號,獲得該用戶卡的類型(臨時卡)、入場時間,并查詢數據庫中與此ID號相關的車輛信息,與剛才實時獲取的信息進行比對,若不符合則拒絕放行,并給出告警信息和出錯提示信息。若符合,數據中心根據車輛在場內停留時間和計費費率,計算出用戶應繳費額,同時顯示在金額顯示器屏幕上,語音提示設備提示用戶應繳納的金額,用戶交納相應費用后,管理人員將通過出場控制器打開出口電動欄桿,用戶駕車駛出停車場。出口電動欄桿檢測到配套車輛檢測器信號出現“有車—無車”變化后,自動將欄桿放下。計算機接收到出口欄桿出現“抬桿—落桿”動作后,確認本次出場過程已經完成,將先前獲得的用戶卡號、入場時間、出場時間保存到相應數據庫中備查,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停車場出口時,讀卡器獲取該卡的信息,將信息上送到數據處理中心,啟動車輛圖像識別系統,判斷用戶卡的有效性和密碼,并將數據中心查詢到的信息與此ID號相關的車輛信息與車輛識別系統獲取的信息進行比對,如果符合,則給出口控制器一個有效信號,由出口控制器控制抬起出口電動欄桿,用戶駕車離開停車場,完成一次出場過程。

 3.3智能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。智能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,智能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托,對管理介質進行了改進,選定射頻卡作為智能停車場的管理介質。通過需求分析,明確了智能停車場管理系統所要具備的功能,進而提出了智能停車場管理系統的結構設計圖。針對停車場的用戶群體,分別分析和設計了臨時用戶和固定用戶的出入場工作流程,實現固定用戶的不停車出入停車場。從而實現車輛自動識別和信息化管理,提高車輛的通行效率和安全性,提高工作效率。

 

本信息由重慶曙紅科技有限公司技術部提供。
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