停車場是城市交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，停車場與一般商品不同，具有三個特點(diǎn)[1]：一是不可存儲性，表現(xiàn)在非高峰時段容量過剩，高峰時段容量不足；二是不可運(yùn)輸性，體現(xiàn)在無法實(shí)行空間上的調(diào)節(jié)，如不能把邊緣地區(qū)停車場的剩余容量輸送到中心城區(qū)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(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　2．射頻識別技術(shù)介紹

　　射頻識別技術(shù)（RFID）是從20世紀(jì)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(yōu)點(diǎn)：RFID技術(shù)不需要人工干預(yù)，不需要直接接觸、不需要光學(xué)可視即可完成信息輸入和處理，可工作于各種惡劣環(huán)境，可識別高速運(yùn)動物體并可同時識別多個標(biāo)簽，操作快捷方便，實(shí)現(xiàn)了無源和免接觸操作，應(yīng)用便利，無機(jī)械磨損，壽命長，機(jī)具無直接對*終用戶開放的物理接口，能更好地*機(jī)具的安全性；數(shù)據(jù)安全性能高，除標(biāo)簽的密碼保護(hù)外，讀寫器和標(biāo)簽之間也可互相認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)安全通信和存儲等。

　　2.1RFID系統(tǒng)的構(gòu)成

　　射頻識別系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、讀寫器、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)三部分組成，如圖1所示。

　　(1)電子標(biāo)簽
　　電子標(biāo)簽存儲著需要被識別物品（物體）的相關(guān)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?？杀簧漕l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(shù)讀/寫電子標(biāo)簽信息的設(shè)備。讀寫器讀出的標(biāo)簽信息可以通過計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行管理和信息傳輸。

　　(3)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)
　　在射頻識別系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)通常用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，完成通信傳輸功能。讀寫器可以通過標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)連接，以便實(shí)現(xiàn)通信和數(shù)據(jù)傳輸功能。

　　2.2RFID系統(tǒng)的基本模型

　　射頻識別系統(tǒng)的基本模型如圖2所示。電子標(biāo)簽與閱讀器之間通過耦合元件實(shí)現(xiàn)射頻信號的空間（無接觸）耦合；在耦合通道內(nèi)，根據(jù)時序關(guān)系，實(shí)現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)的交換。

　2.3RFID系統(tǒng)基本工作流程
　　射頻識別系統(tǒng)的基本工作流程如下：
　　(1)讀寫器將無線電載波信號經(jīng)過發(fā)射天線向外發(fā)射；
　　(2)當(dāng)電子標(biāo)簽進(jìn)入發(fā)射天線的工作區(qū)時，電子標(biāo)簽被激活，將自身信息的代碼經(jīng)天線發(fā)射出去；
　　(3)系統(tǒng)的接收天線接收電子標(biāo)簽發(fā)出的載波信號，經(jīng)天線的調(diào)節(jié)器傳輸給讀寫器。讀寫器對接收到的信號進(jìn)行解調(diào)解碼，送往后臺的電腦控制器；
　　(4)電腦控制器根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷標(biāo)簽的合法性，針對不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作；
　　(5)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照電腦的指令動作；
　　(6)通過計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)將各個監(jiān)控點(diǎn)連接起來，構(gòu)成總控信息平臺，可以根據(jù)不同的軟件來完成要實(shí)現(xiàn)的功能。

　　3．智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1智能停車場與傳統(tǒng)停車場比較

　　傳統(tǒng)的停車場管理系統(tǒng)重點(diǎn)均放在計(jì)費(fèi)、收費(fèi)管理功能上，關(guān)注的是各個車輛進(jìn)出的時間以便于收費(fèi)，而在停車場的安全性、運(yùn)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(xiàn)狀，我們提出了智能停車場管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)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(tǒng)計(jì)車輛出入數(shù)據(jù)，方便管理人員進(jìn)行調(diào)度，以減輕管理人員的勞動強(qiáng)度，從而提高工作效率。該停車場管理系統(tǒng)既保留了傳統(tǒng)停車場管理系統(tǒng)的*功能，又以原有收費(fèi)介質(zhì)為依托，對管理介質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)。當(dāng)車輛進(jìn)入停車場時，系統(tǒng)自動攝取車輛圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)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*的對應(yīng)起來一同存入數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)車輛駛離停車場時，用戶卡、車牌號碼或車輛圖像等相關(guān)指標(biāo)匹配后才能放行。

　　本系統(tǒng)采用“一車一卡一位”的管理模式，即從車輛進(jìn)入停車場一直到車輛駛離停車場，與這輛車相關(guān)的*數(shù)據(jù)均與卡的ID號*相關(guān)，通過這個*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(jìn)出場時間、停車時長、指定停車位編號、泊車路徑、應(yīng)繳費(fèi)用等信息在數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一起來，便于查詢和存儲。這樣便使收費(fèi)管理、泊車引導(dǎo)和車輛識別安全監(jiān)控子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息建立在同一個數(shù)據(jù)平臺上，從而將各子系統(tǒng)有效的集成為一個統(tǒng)一的停車場智能管理系統(tǒng)。

　　3.2智能停車場系統(tǒng)工作流程

　　射頻識別系統(tǒng)有著其他識別系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢，再加上射頻識別系統(tǒng)中數(shù)據(jù)載體的防污、防磨損性能很好，這有利于提高載體的重復(fù)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(tǒng)我們采用射頻識別系統(tǒng)。圖3所示為智能停車場管理系統(tǒng)示意圖：停車場管理系統(tǒng)運(yùn)行過程是以顧客停車取車的過程為基礎(chǔ)的，停車場的工作流程也始終以用戶車輛進(jìn)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(dāng)車輛駛?cè)?出停車場天線通信區(qū)時，天線以微波通訊的方式與車載射頻卡進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，從射頻卡上讀取車輛的相關(guān)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(yīng)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(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫中，車道控制電腦根據(jù)獨(dú)到的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)性，使用頻次低的特征。臨時用戶潛在數(shù)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(guī)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(qū)的住戶，數(shù)量在一定時間內(nèi)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(shí)際情況，系統(tǒng)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(jìn)入停車場時，設(shè)在車道下的車輛感應(yīng)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(guān)設(shè)備發(fā)出指令，啟動攝像系統(tǒng)和車輛識別系統(tǒng)。經(jīng)計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)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(shè)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(fā)卡機(jī)發(fā)送發(fā)卡命令。發(fā)卡機(jī)接到命令后，發(fā)出一張臨時用戶卡，剛才系統(tǒng)所獲取的信息即與此卡的ID號對應(yīng)起來。同時語音提示器提示用戶取走臨時卡。如果用戶在規(guī)定時間內(nèi)不取卡，發(fā)卡機(jī)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(fā)卡機(jī)發(fā)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?cè)胪＼噲觥Ｈ肟陔妱訖跅U檢測到配套車輛檢測器信號出現(xiàn)“有車—無車”變化后，才自動將欄桿放下，以杜絕砸車事件的發(fā)生。入口控制器接收到入口欄桿出現(xiàn)“抬桿—落桿”的動作后，確認(rèn)本次入場過程已經(jīng)完成。

        3.2.2.長期卡車輛入場工作流程
　　當(dāng)持長期卡的用戶車輛進(jìn)入入口讀卡器的感應(yīng)范圍時，讀卡器即與射頻卡之間建立起信息交換系統(tǒng)，射頻卡向讀卡器發(fā)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(shù)據(jù)處理中心。同時，攝像系統(tǒng)和車輛識別系統(tǒng)將啟動。攝入車輛圖像，經(jīng)車輛識別系統(tǒng)分析后，獲得牌照信息、顏色信息、車型信息等；數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)讀卡器上傳的ID號，查詢數(shù)據(jù)庫中與此ID號相關(guān)的車輛信息，并與剛才實(shí)時獲取的信息進(jìn)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(shù)據(jù)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?cè)胪＼噲?。入口電動欄桿檢測到配套車輛檢測器信號出現(xiàn)“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(xiàn)“抬桿—落桿”的動作后，確認(rèn)本次入場過程已經(jīng)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(shù)十米，并且都是在空間里完成的，時間花銷短，所以當(dāng)車輛到達(dá)入口時，電動欄桿已經(jīng)抬起，這樣便實(shí)現(xiàn)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(jìn)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(fā)出有車信號。攝像系統(tǒng)和車輛識別系統(tǒng)啟動，攝入車輛圖像，經(jīng)車輛識別系統(tǒng)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(jī)讀取用戶卡ID信息，并將用戶卡收回循環(huán)使用。數(shù)據(jù)中心通過檢索數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)ID號，獲得該用戶卡的類型(臨時卡)、入場時間，并查詢數(shù)據(jù)庫中與此ID號相關(guān)的車輛信息，與剛才實(shí)時獲取的信息進(jìn)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(shù)據(jù)中心根據(jù)車輛在場內(nèi)停留時間和計(jì)費(fèi)費(fèi)率，計(jì)算出用戶應(yīng)繳費(fèi)額，同時顯示在金額顯示器屏幕上，語音提示設(shè)備提示用戶應(yīng)繳納的金額，用戶交納相應(yīng)費(fèi)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(xiàn)“有車—無車”變化后，自動將欄桿放下。計(jì)算機(jī)接收到出口欄桿出現(xiàn)“抬桿—落桿”動作后，確認(rèn)本次出場過程已經(jīng)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(yīng)數(shù)據(jù)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(dá)停車場出口時，讀卡器獲取該卡的信息，將信息上送到數(shù)據(jù)處理中心，啟動車輛圖像識別系統(tǒng)，判斷用戶卡的有效性和密碼，并將數(shù)據(jù)中心查詢到的信息與此ID號相關(guān)的車輛信息與車輛識別系統(tǒng)獲取的信息進(jìn)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(tǒng)設(shè)計(jì)
　　由系統(tǒng)功能需求分析就可以確定系統(tǒng)的外部實(shí)體，根據(jù)系統(tǒng)功能和系統(tǒng)外部實(shí)體，我們就可以從總體上對停車場管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖6所示：

　　4．總結(jié)

　　本文通過與傳統(tǒng)停車場對比，智能停車場管理系統(tǒng)既保留了傳統(tǒng)停車場的功能，又以原有收費(fèi)介質(zhì)為依托，對管理介質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)，選定射頻卡作為智能停車場的管理介質(zhì)。通過需求分析，明確了智能停車場管理系統(tǒng)所要具備的功能，進(jìn)而提出了智能停車場管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。針對停車場的用戶群體，分別分析和設(shè)計(jì)了臨時用戶和固定用戶的出入場工作流程，實(shí)現(xiàn)固定用戶的不停車出入停車場。從而實(shí)現(xiàn)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。

作者： RFID世界網(wǎng)