RFID平台实现停车场智能管理的研究

郭稳涛 何怡刚

(湖南机电职业技术学院电气工程系1，湖南 长沙 410151;湖南大学电气与信息工程学院2，湖南 长沙 410082)

0 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带来了诸多不便。智能停车场是解决我国大中城市停车问题的有效手段。

智能停车场管理系统采用技术先进和高度自动化的机电设备，将机械、电子计算机和自控设备以及射频识别技术有机地结合起来，通过计算机可完成车辆出入管理、自动存储数据等功能，实现车辆的脱机运行和高效管理［1］。

1 智能停车场管理系统

1.1 智能停车场的优点

传统的停车场管理系统重点均放在计费、收费等管理功能上，但对于停车场的安全性、运行效率和针对顾客的人性化要求方面考虑得较少。智能停车场管理系统能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;并能统计车辆出入数据，方便管理人员进行调度，从而减轻管理人员的劳动强度，提高工作效率［2］。

智能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、车辆牌照信息以及车辆颜色信息，并将这些信息与用户卡一一对应起来，一同存入数据库中;当车辆驶离停车场时，只有当它的用户卡、车牌号码或车辆图像等相关指标匹配，才能被放行。

1.2 停车场系统的性能特点

系统采用“一车一卡一位”的管理模式，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地集成为一个统一的智能停车场管理系统［3］。系统具有以下的特点。

① 控制准确:采用计算机控制和数据处理技术，自动化程度更高;

② 安全防伪:采用目前世界上先进的射频识别技术，防伪性能良好;

③ 自由读卡:使用非接触式智能卡时无机械接触动作，感应通信，无方向性;卡片可以任意掠过读写器的表面，在短时间内就可以完成读卡操作，方便用户的使用;

④ 防止砸车:道闸根据车辆的通行情况自动升起或降落，并具有地感和压力电波装置双重防砸车功能;

⑤ 电脑记费:停车收费由计算机统计和确认，杜绝了人为操作引起的失误和作弊，保障了投资者的利益;

⑥ 权限设置:管理计算机和各个收费计算机可以实现实时通信，管理计算机具有外线接口;

模式预报结果的检验是按照《环境空气质量标准》(GB 3095—2012)中的标准及算法进行的。使用了2016年7月1日～2017年10月31日模式预报数据和环保总站发布的污染物浓度监测数据2015年1月1日～2017年10月31日进行对比分析，使用了相关系数、均方根误差来检验模式预报结果。

⑦ 配置灵活:采用标准的工业控制系统结构，可根据用户不同的要求组织不同系统的配置，方便灵活;

⑧ 操作方便:安装、调试和维护简单方便，易于更换及检修。

2 停车场系统工作流程

射频识别系统具有其他识别系统无法比拟的优势，再加上系统中数据载体的防污、防磨损性能很好，有利于提高载体的重复使用率、增加其使用寿命并减少使用成本。因此，智能停车场管理系统采用射频识别系统［4］。智能停车场管理系统结构如图1所示。

图1 系统结构框图Fig.1 Block diagram of the systematical structure

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［5］，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［6］。

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、随机性和使用频次低的特征。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、规律性以及使用频次高的特征。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。

2.1 车辆入场工作流程

2.1.1 临时车辆入场工作流程

车辆入口部分主要由感应式IC卡读写器、IC卡出卡机、摄像设备、入口控制板、自动路闸和车辆检测线圈组成。其工作流程如下。

① 用户驾驶车辆进入停车场，先将车停在入口发卡机处，按取卡按钮;入口控制器检测到取卡信号，向收费终端计算机发出取卡命令;计算机获得信号后，向入口发卡机发出发卡命令，发卡机就发出一张用户卡。

② 用户在读卡器处等待读卡器读取用户IC卡的卡号并发送给计算机。

③ 收费终端计算机确认用户IC卡号有效后，通过控制视频捕捉卡抓拍车辆入场时的图像，并通过入口控制器控制道闸的开启，用户驾车驶入停车场。

④ 用户驾驶车辆进入停车场后，道闸将自动放下;同时，收费终端计算机接收到道闸落下动作的信息后，确认本次入场过程已经完成，于是将之前获得的用户卡号、入场时间和入场图像保存到数据库中，并将入场车辆数量加1，完成入场过程。

2.1.2 固定车辆入场工作流程

当持长期卡的用户车辆进入入口读卡器的感应范围时，读卡器将读取该卡中的信息，然后将信息传输给计算机，由计算机自动确认该停车卡是否合法有效。同时，摄像系统和车辆识别系统将启动，摄像系统抓拍车辆图像，经车辆识别系统分析后，获得牌照、颜色以及车型等信息，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。若信息不相符，则拒绝放行，同时给出报警信息和出错提示信息;反之，则触发控制器，控制器触发道闸抬杆。此时，语音提示欢迎词，车辆无需停车直接进入。当车辆压过道闸下面的地感线圈进入停车场后，车辆检测器检测到道闸下无车辆，返回一个信号给道闸，以控制道闸下降，此时道闸自动落下。

由于长期卡与读卡器的信息交换距离只有几米到数十米远，并且都是在空间里完成的，时间花费短，所以，当车辆到达入口时，道闸己经升起，这样便实现了固定用户的不停车操作。车辆入场工作流程如图2所示。

图2 车辆入场工作流程Fig.2 Working process for vehicle admission

2.2 车辆出场工作流程

2.2.1 临时车辆出场工作流程

用户驾驶车辆进入停车场出场通道，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。车主将卡片交由值班人员，由临时卡计费器进行读卡，系统读取卡上信息，经逻辑判断正确后向卡片上写入信息，并传送至计算机储存;同时，系统在读卡瞬间抓拍该车辆出场图像，并传送到计算机上保存。此时，系统调出该卡入场时所抓拍的图像，由值班人员对两幅图像进行对比(如车牌号码、车型等)，如一致无误，收费显示屏则显示相应收费金额及相关中英文字幕，值班人员收取相应的费用，系统读卡机同时发出“一路顺风”等温馨提示。值班人员按键开闸，道闸开启，车辆驶离车场，防砸车检测器检测车辆通过，道闸自动回落。

2.2.1 固定车辆出场工作流程

对于持长期卡的用户，车辆到达停车场出口时，读卡器获取该卡的信息，出口摄像机在短时间内抓拍车型、颜色、车牌信息，计算机自动调出入场时所抓拍的图像，同时启动车辆图像识别系统进行图像比对，如系统设置为自动开闸，那么图像比对通过后道闸自动升起放行;如系统设置为手动开闸，在值班人员确定为同一辆车后，再给予指令打开道闸放行。车主通过语音提示(如一路顺风、卡内余额等)、中英文显示屏等人性化提示出场，经过道闸后，防砸车检测器检测车辆通过，道闸自动回落。车辆出场工作流程如图3所示。

图3 车辆出场工作流程Fig.3 Working process for vehicle exit

3 停车场管理系统设计

3.1 硬件系统

智能停车场管理系统结构设计如图4所示［7］。智能停车场管理系统的数据处理中心控制管理入口控制中心、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、车辆检测器和道闸等;②用户收费终端设备，包括计算机、视频捕捉卡和票据打印机等;③数据处理中心设备，包括数据服务器、中心读写卡机和通信设备等;④停车场监控设备，包括监控摄像头、视频卡、显示器和报警装置设备等;⑤出口控制设备，包括出口读卡机、车辆检测器、道闸、出口语音提示设备和停车费用显示设备等;⑥其他设备，包括照明设备和通风设备等。

图4 系统结构设计图Fig.4 Design of the system architecture

3.2 软件系统功能

该软件系统具有三级操作员制、图像捕捉对比、临时车收费、查询、更改资料以及资料打印等功能。

① 三级操作员制

软件系统分操作员、主管和经理三个不同级别。不同级别对应着进入软件系统的不同密码，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。因此，软件系统具有良好的保密性、可靠性和兼容性。

② 图像捕捉对比

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。

③ 临时车收费功能

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。临时车必须在缴纳一定的费用后，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。

④ 查询、更改资料

系统能查询各种相关资料，如常用卡资料清单、被锁常用卡清单、操作人员密码清单和临时卡清单等。

⑤ 资料打印

在执行操作过程中，系统可即时打印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。

4 结束语

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，并选定射频卡作为智能停车场的管理介质。通过需求分析［8］，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，提高了停车场管理水平。

［1］杨冰.智能运输系统［M］.北京:中国铁道出版社，2000:26－29.

［2］邓应伟.停车场智能管理系统［D］.长沙:湖南大学，2006.

［3］Berger D.Contactless smart card standard and new test methods，smart card technologies and applications——second workshop on smart card technologies and application［C］∥IEEE Tagungsband，Berlin，1998.

［4］唐辉.基于RFID的智能停车场管理系统关键技术研究［D］.武汉:武汉理工大学，2008:22－26.

［5］张深基.停车场智能管理系统［J］.湖南工程学院学报:自然科学版，2003，13(2):16 －17.

［6］杨景常，贺德全，杨洪.停车场收费系统自动吐卡设备的设计［J］.四川工业学院学报，2001(3):42－44.

［7］李海，沈丹.停车场管理系统［J］.设计研究，2008(3):55 －59.

［8］邱雪琼.RFID技术在停车场中应用的关键技术研究［D］.广州:广东工业大学，2006.