基于RFID技术的世博会停车场收费管理系统

　　1.引言

　　1.1 RFID技术介绍

　　射频识别技术RFID(Radio FrequencyIdentification Technology)是从八十年代起走向成熟的一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。从概念上来讲，RFID类似于条码扫描，对于条码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光电信号将信息由条形磁传送到扫描读写器。

最基本的RFID系统由三部分组成：

　　1)标签(Tag，即射频卡)由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。

　　2)阅读器：读取(在读写卡中还可以写入)标签信息的设备。

　　3)天线：在标签和读取器间传递射频信号。

　　有些系统还通过阅读器的RS232或RS485接口与外部计算机(上位机主系统)连接，进行数据交换。系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活;射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，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动作。

　　1.2 RFID的技术优势

　　RFID是一项易于操控，简单实用且特别适合用于自动化控制的灵活性应用技术，识别工作无须人工干预，它既可支持只读工作模式也可支持读写工作模式，且无需接触或瞄穗可自由工作在各种恶劣环境下：短距离射频产品不怕油渍、灰尘污染等恶劣的环境，可以替代条码，例如用在工厂的流水线上跟踪物体;长距射频产品多用于交通上，识别距离可达几十米，如自动收费或识别车辆身份等。其所具备的独特优越性是其它识别技术无法企及的。主要有以下几个方面：

　　读取方便快捷：数据的读取无需光源，甚至可以透过外包装来进行。有效识别距离大，采用自带电池的主动标签时，有效识别距离可达到30米以上;

　　识别速度快：标签一进入磁场，解读器就可以即时读取其中的信息，而且能够同时处理多个标签，实现批量识别;

　　数据容量大：数据容量最大的二维条形码，最多也只能存储2725个数字若包含字母，存储量则会更少;RFID标签则可以根据用户的需要扩充到数十K;

　　使用寿命长，应用范围广：其无线电通信方式，使其可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境，而且其封闭式包装使得其寿命大大超过印刷的条形码：

　　标签数据可动态更改：利用编程器可以向写人数据，从而赋予RFID标签交互式便携数据文件的功能，而且写入时间相比打印条形码更少;

　　更好的安全性：不仅可以嵌入或附着在不同形状、类型的产品上，而且可以为标签数据的读写设置密码保护，从而具有更高的安全性;

　　动态实时通信标签以与每秒50～100次的频率与解读器进行通信，所以只要RFID标签所附着的物体出现在解读器的有效识别范围内，就可以对其位置进行动态的追踪和监控。

　　1.3停车场收费系统的信息化

　　随着我国经济的发展和汽车工业的迅速扩大，私家车的数量与日俱增。但是由于停车场及停车设施建设滞后等原因，停车难、停车管理难的问题也随之而来，尤其是在一些高档社区、企业、政府机构矛盾更是日益突出，停车管理漏洞百出。采用无线射频识别RFID技术结合图像数字处理、自动控制的智能停车场收费管理系统可以有效解决上述停车管理问题，为世博会的停车管理提供良好的解决方法。

　　2.系统功能介绍

　　整个系统由发卡机。读卡器，监控摄像机，中央计算机设备，自动栏杆以及感应线圈组成，系统原理图如图1所示：

　　当车辆驶入/出停车场时，天线以微波通讯的方式与电子识别卡进行双向数据交换，从电子车卡上读取车辆的相关信息，在司机卡上读取司机的相关信息，自动识别电子车卡和司机卡并判断车卡是否有效和司机卡的合法性，车道控制电脑显示与该电子车卡和司机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人数据库中，车道控制电脑根据读到的数据进行判断如下：

　　1)正常卡当读到的车牌号和司机卡都是合法的，活动门自动打开，车辆离开线圈后，活动门自动关闭;

　　2)未授权卡：当读到的车卡或司机卡是未授权的，系统报警并抓拍保存图片，活动门闸不开启;

　　3)无卡车：当车辆触发线圈时，系统没有读到车卡和司机卡时，系统判定为无卡车，系统报警并抓拍保存图片，活动门不开启;

　　4)非法卡：非本单位卡片，虽被读卡器读出数据，但不是本单位，系统报警并抓拍保存图片，活动门不开启。

　　3、硬件设计

　　根据硬件分布位置，这里将系统硬件设备分为人口设备、出口设备、收费设备和数据中心设备四部分。

　　人口设备包括：自动发卡机、车辆检测器、人口控制器、车道摄像机。其核心功能是通过卡读写器获得用户及其车辆在管理系统中的身份标识，即用户IC卡号码，以此为依据检验用户是否具有存车的权限并通过硬件设备控制车辆的驾驶行为。

　　出口设备包括：出口读卡机、车辆检测器、出口控制器、电动栏杆、车道摄像机。其硬件的核心功能依然是通过卡读写器获得用户及其车辆在管理系统中的身份标识，以此为依据检验用户是否具有取车的权限并通过硬件设备控制车辆的驾驶行为。

　　收费设备包括：收费终端计算机、视频捕捉卡、RS-485通讯卡等。

　　数据中心设备包括：数据服务器、中心读卡机。数据中心设备是系统数据库运行的硬件平台，其功能是保证数据库系统的稳定可靠运行，保证管理系统数据被安全可靠的存储查询。

　　4.软件设计

　　车辆人场时，人口检测线圈感应到有车后，发出一个有车的信号给计算机，用户需要到发卡机上取卡，按发卡机的“发卡”按钮，当停车场已满时，发卡机会暂停发卡，并在显示屏上提示“车位已满”;停车场未满时，发卡机发卡，同时视频捕捉卡抓拍图片。发卡机发给卡片时即完成卡片读写，卡片被取走后栏杆才会开启，若发出卡片后20秒卡片还未被取走，自动发卡机会收回卡片。车辆驶入停车场后，人口检测线圈感应不到有车时，栏杆自动合闸，在场车辆数量增一。