基于RFID技術(shù)的通用停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)與通信工程等專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文.doc

內(nèi)部公開(kāi)基于RFID技術(shù)的通用停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，社會(huì)車(chē)輛數(shù)量在不斷地上升，道路擁堵越來(lái)越嚴(yán)重，車(chē)輛停泊越來(lái)越難，小區(qū)、機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、社會(huì)停車(chē)場(chǎng)車(chē) 滿(mǎn)為患。尤其各政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位為了保障內(nèi)部安全，對(duì)出入的各類(lèi)車(chē)輛進(jìn)行規(guī)范管理顯得更加迫切，既要保證本單位車(chē)輛快速出入，同時(shí)，又能兼顧對(duì)外來(lái)車(chē) 輛管理。這些工作單靠人力是很難勝任的，必須使用現(xiàn)代技術(shù)手段對(duì)車(chē)輛進(jìn)行管理。本文以南京海關(guān)機(jī)關(guān)車(chē)輛管理系統(tǒng)為例，著重探討RFID技術(shù)如何應(yīng)用于停車(chē) 場(chǎng)管理的通用解決方案。 RFID技術(shù)應(yīng)用于停車(chē)場(chǎng)管理的案例很多，大部分是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi)停車(chē)場(chǎng)管理、車(chē)輛通行管理，相對(duì)規(guī)范而簡(jiǎn)單，而政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、住宅小區(qū)等一般停車(chē)場(chǎng)所進(jìn)出口地形復(fù)雜，進(jìn)出車(chē)輛復(fù)雜，因而對(duì)車(chē)輛通行管理相對(duì)復(fù)雜些。 標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi)停車(chē)場(chǎng)管理 標(biāo)準(zhǔn)收費(fèi)停車(chē)場(chǎng)的車(chē)輛進(jìn)出通道都是分開(kāi)的，且有人管理，通道寬度一般在3.5米以?xún)?nèi)。臨時(shí)車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)時(shí)，先停車(chē)取IC卡，系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)車(chē)輛進(jìn)入時(shí)間，同 時(shí)抓拍一張車(chē)輛車(chē)牌圖片，擋桿抬起，車(chē)輛進(jìn)入場(chǎng)內(nèi)停放。車(chē)輛離開(kāi)停車(chē)場(chǎng)，收費(fèi)員人工收回IC卡，系統(tǒng)根據(jù)停車(chē)時(shí)間確定停車(chē)費(fèi)，同時(shí)，調(diào)取進(jìn)場(chǎng)時(shí)拍攝的車(chē)牌 照片與當(dāng)前車(chē)輛車(chē)牌圖片進(jìn)行比對(duì)，確保車(chē)輛車(chē)牌一致，防止中途換車(chē)，最后收取停車(chē)費(fèi)用，擋桿抬起，車(chē)輛離開(kāi)。 一般停車(chē)場(chǎng)所管理 政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、住宅小區(qū)等一般停車(chē)場(chǎng)所的進(jìn)出通道絕大部分是共用，由于停車(chē)位比較緊張，需要對(duì)固定車(chē)輛實(shí)行通行證管理，該通行證簡(jiǎn) 稱(chēng)“電子車(chē)牌”，電子車(chē)牌由遠(yuǎn)距離、非接觸、RFID標(biāo)簽構(gòu)成，一般采用陶瓷材料的標(biāo)簽，固定在車(chē)輛前擋風(fēng)玻璃上，或者采用金屬 電子標(biāo)簽固定在車(chē)輛前牌照邊沿，標(biāo)簽一般不可拆卸，保證一車(chē)對(duì)應(yīng)一卡，車(chē)輛進(jìn)出時(shí)不用停車(chē)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)讀取電子車(chē)牌，拍攝車(chē)輛車(chē)牌圖像，后臺(tái)系統(tǒng)比對(duì)車(chē) 輛電子車(chē)牌注冊(cè)信息，若讀取信息與后臺(tái)注冊(cè)信息一致，且通行期限有效則自動(dòng)抬起擋桿，而無(wú)須人工操作。對(duì)于臨時(shí)進(jìn)出的車(chē)輛，則可通過(guò)IC卡進(jìn)行自動(dòng)、半自 動(dòng)或人工進(jìn)行管理。南京海關(guān)車(chē)輛停車(chē)管理 南京海關(guān)機(jī)關(guān)辦公區(qū)域，地處繁華的市 區(qū)，停車(chē)場(chǎng)地緊張，辦公車(chē)輛及私人車(chē)輛近400輛，并且依然在不斷增加，現(xiàn)有的停車(chē)場(chǎng)地已不堪重負(fù)，對(duì)車(chē)輛進(jìn)出機(jī)關(guān)的管理難度越來(lái)越大。為此，南京海關(guān)領(lǐng) 導(dǎo)非常重視，決定引進(jìn)RFID技術(shù)對(duì)進(jìn)出機(jī)關(guān)的公車(chē)和私車(chē)車(chē)輛進(jìn)行自動(dòng)化管理。 南京海關(guān)機(jī)關(guān)辦公區(qū)域是一個(gè)最常見(jiàn)的、混合的、復(fù)雜的停車(chē)區(qū)域，其地下車(chē)庫(kù)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的停車(chē)場(chǎng)，進(jìn)出口分開(kāi)，不會(huì)互相干擾，只能進(jìn)出小型車(chē)輛?？墒窃撏＼?chē)場(chǎng)的2個(gè)進(jìn)出大門(mén)設(shè)置卻非常復(fù)雜：大門(mén)寬度可達(dá)68m，由于經(jīng)常有10多米長(zhǎng)的大巴進(jìn)出，而不能對(duì)進(jìn)出通道進(jìn)行物理隔離，導(dǎo)致車(chē)輛可能同時(shí)進(jìn)出，且車(chē)輛進(jìn)出時(shí)的位置任意性很大； 2個(gè)進(jìn)出大門(mén)與門(mén)外道路呈丁字形，電動(dòng)道閘與門(mén)外社會(huì)道路僅有2到3米之隔，大門(mén)內(nèi)側(cè)道路同樣呈丁字形分布，車(chē)輛既可以直行，也可以立即進(jìn)行90右拐，從地下停車(chē)場(chǎng)進(jìn)口旁邊經(jīng)過(guò)； 由于內(nèi)外道路的復(fù)雜性，車(chē)輛很容易長(zhǎng)時(shí)間堵在RFID天線(xiàn)的范圍內(nèi)。 參見(jiàn)圖1 針對(duì)以上路況的復(fù)雜性，南京三寶科技股份有限公司開(kāi)發(fā)了一套通用的停車(chē)場(chǎng)車(chē)輛管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)為： 具有通用性、實(shí)用性，適用于社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)停車(chē)場(chǎng)、小區(qū)、企事業(yè)單位的車(chē)輛管理； 對(duì)于不同車(chē)輛，采用不同形式的RFID標(biāo)簽； 遠(yuǎn)距離RFID與IC技術(shù)兼容； LED誘導(dǎo)屏與短信方式結(jié)合，動(dòng)態(tài)引導(dǎo)車(chē)輛。 圖1：南京海關(guān)辦公大樓的平面布置示意圖 南京海關(guān)車(chē)輛停車(chē)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖2：南京海關(guān)車(chē)輛停車(chē)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)由一臺(tái)服務(wù)器，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)的管理，安裝有Windows2000Server中文版和 MSSQLServer2000中文版；發(fā)卡計(jì)算機(jī)，安裝有發(fā)卡管理軟件，用于系統(tǒng)發(fā)卡管理；查詢(xún)管理計(jì)算機(jī)，安裝 有查詢(xún)統(tǒng)計(jì)軟件，用于查詢(xún)統(tǒng)計(jì)；地下車(chē)庫(kù)管理計(jì)算機(jī)，安裝通行控制軟件，控制進(jìn)入地下車(chē)庫(kù)的車(chē)輛的通行；北大門(mén)控制系統(tǒng)，安裝通行控制軟件，控制通過(guò)北大 門(mén)的車(chē)輛管理；東大門(mén)控制系統(tǒng)，安裝通行控制軟件，控制通過(guò)東大門(mén)的車(chē)輛管理。參見(jiàn)圖2. 軟件系統(tǒng) 南京海關(guān)車(chē)輛停車(chē)管理系統(tǒng)包括：發(fā)卡管理子系統(tǒng)、查詢(xún)統(tǒng)計(jì)管理子系統(tǒng)、地下停車(chē)場(chǎng)管理子系統(tǒng)、地面停車(chē)場(chǎng)管理子系統(tǒng)。參見(jiàn)圖3. 圖3：停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 發(fā)卡管理子系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)電子車(chē)牌的制發(fā)卡、消卡、年審等管理。 查詢(xún)統(tǒng)計(jì)管理子系統(tǒng)：查詢(xún)車(chē)輛出入地下車(chē)庫(kù)、地面北大門(mén)和東門(mén)的通行記錄，統(tǒng)計(jì)車(chē)輛通行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)查詢(xún)車(chē)輛所在位置（在停車(chē)場(chǎng)內(nèi)還是在外面）。 地下停車(chē)場(chǎng)管理子系統(tǒng)：控制進(jìn)出地下車(chē)庫(kù)車(chē)輛的通行。 當(dāng)授權(quán)車(chē)輛進(jìn)入地下車(chē)庫(kù)大門(mén)時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)讀取電子車(chē)牌、抓取車(chē)輛牌照?qǐng)D片，并控制擋桿自動(dòng)抬桿；控制人員也能手工控制進(jìn)口和出口擋桿的起落；LED屏可以實(shí)時(shí)顯示出地面及地下停車(chē)場(chǎng)內(nèi)空車(chē)位信息。 地面停車(chē)場(chǎng)管理子系統(tǒng)：分為北門(mén)控制系統(tǒng)和東門(mén)控制系統(tǒng)，分別控制進(jìn)出地面北大門(mén)和東門(mén)車(chē)輛的通行?？梢愿鶕?jù)地面線(xiàn)圈觸發(fā)信息，確定車(chē)輛的通行方向；由 系統(tǒng)授權(quán)能進(jìn)入地面北大門(mén)和東門(mén)車(chē)輛通過(guò)大門(mén)時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)讀取電子車(chē)牌，并控制擋桿自動(dòng)抬桿，自動(dòng)抓拍通過(guò)大門(mén)車(chē)輛牌照?qǐng)D片；控制人員可以手工控制北大 門(mén)和東門(mén)道閘擋桿的起落；LED屏實(shí)時(shí)顯示出地面及地下停車(chē)場(chǎng)內(nèi)空車(chē)位信息；將當(dāng)前地面車(chē)位狀態(tài)實(shí)時(shí)地通過(guò)LED顯示屏顯示出來(lái)。 設(shè)備選擇 用于停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的讀寫(xiě)器設(shè)備采用兩種方案，一種是將天線(xiàn)與讀寫(xiě)器集成在一體的一體化讀寫(xiě)器，天線(xiàn)增益為7.5dB，安裝在通道門(mén)頂部或通道側(cè)面位 置，這種一體化讀寫(xiě)器適用于讀取標(biāo)簽距離較近，天線(xiàn)與標(biāo)簽相距小于6米，一般通道寬度不超過(guò)3米，安裝在地下停車(chē)場(chǎng)入口出。 另一種是讀寫(xiě)器與天線(xiàn)是分開(kāi)的，通過(guò)饋線(xiàn)連接，一臺(tái)讀寫(xiě)器可以同時(shí)連接多個(gè)天線(xiàn)進(jìn)行工作，可使用增益大的天線(xiàn)，天線(xiàn)增益為12dB，讀取標(biāo)簽距離可以超過(guò)10米，應(yīng)用于通道較寬的場(chǎng)合。問(wèn)題的解決 南京海關(guān)機(jī)關(guān)車(chē)輛管理系統(tǒng)除了應(yīng)具備標(biāo)準(zhǔn)停車(chē)場(chǎng)所具備的功能之外，更因其環(huán)境復(fù)雜的特殊性，在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施的過(guò)程中必須注意解決下列難題：1、貼卡 難；2、大門(mén)太寬保證讀卡成功率；3、進(jìn)出通行不明確區(qū)分通道，電子車(chē)牌與車(chē)輛關(guān)聯(lián)，空車(chē)位與顯示數(shù)同步；4、擋桿自動(dòng)落桿。貼卡難問(wèn)題 機(jī)關(guān)停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)管理的車(chē)輛90以上是內(nèi)部的公車(chē)和員工上下班駕駛的私家車(chē)，這些車(chē)輛都是長(zhǎng)期使用的，應(yīng)貼固定電子車(chē)牌標(biāo)簽，保證一車(chē)一卡對(duì)應(yīng)，參見(jiàn)圖4。 圖4：電子車(chē)牌 由于目前大部分車(chē)的前擋風(fēng)玻璃上貼有防紫外線(xiàn)膜，這些防紫外線(xiàn)膜內(nèi)都含金屬介質(zhì)成份，對(duì)于讀取貼在前擋風(fēng)玻璃上電子標(biāo)簽的性能會(huì)有很大的影響。還有一部分車(chē)輛雖然沒(méi)有貼防紫外線(xiàn)膜，但前擋風(fēng)玻璃本身具有防紫外線(xiàn)功能，這部分車(chē)輛如貼上陶瓷電子標(biāo)簽，系統(tǒng)讀取性能會(huì)受到很大的影響。 為了解決金屬材料對(duì)陶瓷電子標(biāo)簽使用時(shí)影響，就需要采用金屬電子標(biāo)簽。車(chē)輛表面除玻璃材料外就是金屬外殼，從不影響車(chē)輛外觀出發(fā)，又能被讀卡器天線(xiàn)讀 到，最合適的安裝位置應(yīng)該是車(chē)輛的前車(chē)牌照邊沿位置，這就要求金屬介質(zhì)標(biāo)簽必須設(shè)計(jì)成細(xì)而長(zhǎng)的外形，根據(jù)在集裝箱物流管理中使用集裝箱電子標(biāo)簽的經(jīng)驗(yàn)，對(duì) 集裝箱電子標(biāo)簽進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)以適用于車(chē)輛管理需要，專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)了應(yīng)用于汽車(chē)上的金屬電子標(biāo)簽，外形設(shè)計(jì)參見(jiàn)圖5。 圖5：汽車(chē)專(zhuān)用金屬電子標(biāo)簽 可安裝在車(chē)輛前車(chē)牌邊框上，參見(jiàn)圖6。 圖6：金屬電子標(biāo)簽安裝示意圖金屬電子車(chē)牌利用螺絲固定車(chē)牌照邊框上，這樣，解決了貼防紫外線(xiàn)膜的影響的問(wèn)題，保證了讀取成功率。大門(mén)太寬保證讀卡成功率問(wèn)題 現(xiàn)場(chǎng)地面停車(chē)場(chǎng)通行大門(mén)最大寬度可達(dá)8m，不允許使用頂裝天線(xiàn)，天線(xiàn)只能安裝在大門(mén)兩側(cè)，車(chē)輛從多個(gè)方向通過(guò)大門(mén)，參見(jiàn)圖7。 圖7：車(chē)輛流通方向示意圖硬件安裝時(shí)要保證在同一通行方向（進(jìn)或出）安裝兩個(gè)大功率天線(xiàn)（天線(xiàn)增益12dB），分別對(duì)準(zhǔn)車(chē)輛行駛的車(chē)頭位置，確保對(duì)每一個(gè)行駛方向車(chē)輛電子標(biāo)簽的讀取。 由于對(duì)準(zhǔn)門(mén)內(nèi)或門(mén)外的兩對(duì)天線(xiàn)由兩個(gè)讀寫(xiě)器各自控制，會(huì)出現(xiàn)當(dāng)車(chē)輛行進(jìn)出大門(mén)時(shí)，在同一時(shí)刻被兩個(gè)天線(xiàn)同時(shí)讀取，這樣也會(huì)影響標(biāo)簽讀取的成功率，因此， 在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)控制讀寫(xiě)器天線(xiàn)輪流循環(huán)工作方式讀取標(biāo)簽，即讀寫(xiě)器1的天線(xiàn)1讀寫(xiě)器2的天線(xiàn)1讀寫(xiě)器1的天線(xiàn) 2讀寫(xiě)器2的天線(xiàn)2讀寫(xiě)器1的天線(xiàn)1，這種輪流讀取標(biāo)簽工作方式，保證一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)天線(xiàn)在工作。進(jìn)出通行不分道，電子車(chē)牌與車(chē)輛關(guān)聯(lián)，空車(chē)位與顯示數(shù)的同步問(wèn)題 由于南京海關(guān)停車(chē)場(chǎng)空間限制，進(jìn)出車(chē)輛都從一個(gè)門(mén)內(nèi)通過(guò)，且通行不分通道，導(dǎo)致讀取到車(chē)輛電子車(chē)牌標(biāo)簽很難與通行車(chē)輛一一對(duì)應(yīng)，且LED顯示屏主是顯示的空車(chē)位數(shù)量也很難與實(shí)際空車(chē)位數(shù)一致。這需要從硬件設(shè)備、軟件控制及管理規(guī)范這些方面進(jìn)行考慮。 硬件方面，大門(mén)埋設(shè)兩個(gè)線(xiàn)圈，分別位于擋桿的兩側(cè)，兩個(gè)線(xiàn)圈相距在一個(gè)車(chē)位長(zhǎng)度內(nèi)（一般在2.5m以?xún)?nèi)），必須確保每一輛通行的車(chē)輛通過(guò)時(shí)都能同時(shí)壓到 這兩個(gè)線(xiàn)圈，每個(gè)線(xiàn)圈寬度不超過(guò)0.5m，即小于兩輛車(chē)通行的間距。通過(guò)這兩個(gè)線(xiàn)圈狀態(tài)信號(hào)的先后變化情況，來(lái)判斷車(chē)輛的通行方向。在大門(mén)內(nèi)、外距離兩線(xiàn) 圏12m位置的地面安裝減速帶，限制車(chē)輛通過(guò)大門(mén)的速度，保證通行時(shí)車(chē)輛的間距。軟件方面，根據(jù)兩個(gè)地感線(xiàn)圈狀態(tài)信號(hào)的變化來(lái)判斷通行方向，車(chē)輛通過(guò)大門(mén)時(shí)地感線(xiàn)圈狀態(tài)變化，參見(jiàn)圖8. 圖8：線(xiàn)圈狀態(tài)變化示意圖 當(dāng)沒(méi)有車(chē)輛通過(guò)時(shí)，兩線(xiàn)線(xiàn)圈狀態(tài)信號(hào)為高電平（11），則為線(xiàn)圈初始狀態(tài)，如果發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，先判斷是哪一個(gè)線(xiàn)圈發(fā)生變化，如果大門(mén)外線(xiàn)圈狀態(tài)先變化 （由10），則車(chē)輛由外向里通行車(chē)輛進(jìn)門(mén)，如果大門(mén)內(nèi)線(xiàn)圈狀態(tài)先變化（由10），則車(chē)輛由里向外通行車(chē)輛出門(mén)，其余狀態(tài)的變化， 則車(chē)輛在一個(gè)方向連續(xù)通行。為了保證讀取的車(chē)輛電子車(chē)牌標(biāo)簽與通行車(chē)輛對(duì)應(yīng)，在系統(tǒng)讀到電子車(chē)牌標(biāo)簽后，還需要根據(jù)線(xiàn)圈狀態(tài)的變化進(jìn)行明確的判斷，排除車(chē) 輛到大門(mén)附近掉頭或倒回去的車(chē)輛，這些車(chē)輛雖然電子車(chē)牌標(biāo)簽被系統(tǒng)識(shí)別到，但由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)兩個(gè)線(xiàn)圈，系統(tǒng)應(yīng)將其排除掉，不會(huì)引起空車(chē)位的變化。管理上，規(guī)定車(chē)輛通行時(shí)保持最小間距0.5米，在大門(mén)擋桿兩邊沿通行方向畫(huà)出臨時(shí)等待車(chē)輛通行分界線(xiàn)，確保車(chē)輛有序通過(guò)。 擋桿自動(dòng)落桿的問(wèn)題 正常情況下進(jìn)、出通道分開(kāi)時(shí)，擋桿自動(dòng)落桿控制則由擋桿和地感線(xiàn)圈聯(lián)合完成的，一般不需要軟件系統(tǒng)介入。對(duì)于進(jìn)、出通道不分開(kāi)的情況下，車(chē)輛通行情況比較復(fù)雜，不能簡(jiǎn)單地由擋桿和地感線(xiàn)圈聯(lián)合控制完成，除硬件措施外還必須借助軟件控制才能實(shí)現(xiàn)。 硬件上采用雙線(xiàn)圈聯(lián)合感應(yīng)的工作方式，由軟件判斷是否有車(chē)輛正經(jīng)過(guò)其中一個(gè)線(xiàn)圈，若有則不能自動(dòng)落桿，否則，擋桿會(huì)砸到車(chē)輛。如果兩個(gè)線(xiàn)圈上都沒(méi)有車(chē)輛 通過(guò)時(shí)，則系統(tǒng)自動(dòng)倒計(jì)時(shí)(3秒、5秒，)，在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有車(chē)輛通過(guò)線(xiàn)圈，則系統(tǒng)會(huì)發(fā)出落桿命令，擋桿才會(huì)自動(dòng)落桿 另外，管理措施上在大門(mén)兩邊標(biāo)出非機(jī)動(dòng)車(chē)通行區(qū)域，將人行及自動(dòng)車(chē)通行與汽車(chē)通行分開(kāi)，減少人行及自動(dòng)車(chē)對(duì)地感線(xiàn)圈的干擾，也避