基于RFID和ZigBee技術融合的智能停車場管理系統

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，人民生活水平的不斷提高，私家車保有量越來越多，停車管理的難度越來越高，特別是在上下班高峰期，需要花費較長時間排隊停車取車，因此人們希望能夠快速便捷的出入停車場，智能停車場管理系統便應運而生。智能停車場管理系統的應用不僅提高了現代人類的工作效率，也大大的節約了人力物力，降低運營成本，并使得整個管理系統安全可靠。本文論述了以RFID智能車輛識別、地感線圈檢測為基礎，并通過ZigBee技術構建的智能無線網絡實現實時數據傳輸，并通過服務器軟件實現車位管理、門禁管理的智能車庫管理系統。

關鍵詞：RFIDZigBee 融合 智能停車場

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0025-01

智能卡停車場收費管理系統是現代化停車場車輛收費及設備自動化管理的統稱，與傳統的停車場人工管理方式相比，該系統高效、安全、科學，徹底杜絕了傳統收費管理混亂的情況，是現代化物業管理的理想設施。

1 RFID技術

RFID（Radio Frequency IDentification）技術，又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術，它利用射頻信號及其空間耦合和傳輸特性，實現對靜止或移動物品的自動識別。RFID的信息載體是射頻標簽，其形式有卡、紐扣標簽等多種類型。其工作頻段可劃分為低頻長波段（LF）、高頻短波（HF）、超高頻分米波（UHF）、特高頻微波（SHF）4個頻段。本智能停車場采用860～960 MHz的UHF頻段，該頻段識別距離最高可達10 m，是目前RFID最受重視，發展最快的頻段。同LF頻段和HF頻段相比，UHF頻段RFID通信距離遠、讀寫速率快，同SHF頻段相比，受環境影響較小。

2 zigbee技術

Zigbee是一種短距離、低功耗的無線通信技術名稱。這一名稱來源與蜜蜂的八字舞。其特點是近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。

本智能停車場系統采用zigbee技術作為通信技術，將停車場中分布的各種檢測傳感器如地磁線圈、超聲波檢測模塊以及RFID讀寫器連接起來，使得多個RFID讀寫器、超聲波檢測模塊無線連接組網，達到多點數據無線采集、傳輸的目的。最終構建以ZigBee的多點自動識別，智能無線組網技術為基礎，實現RFID識別、超聲波檢測并能通過服務器軟件進行車位管理、門禁管理的智能車庫管理系統。

3 主要技術要點或技術關鍵及解決途徑

3.1 UHF頻段RFID讀寫器與ZigBee模塊結合

（1）RFID讀寫器數據采集模塊數據通過以STC12C5A60S2單片機為核心的通信模塊，通信協議采用RS232C標準，編寫將RFID數據發送給ZigBee模塊通信程序。

（2）ZigBee模塊通過以STC12C5A60S2單片機為核心的通信模塊通信，并編寫程序與RFID通信模塊數據傳輸程序，數據校驗采用CRC16算法。

3.2 無線傳感器網絡拓撲結構設計和程序設計

無線傳感器網絡采取以一個ZigBee模塊為中心協調器與服務器連接，其余的ZigBee模塊與中心協調器形成星形拓撲，子節點地址由中心協調器分配，通過服務器和協調器的配合建立和維護無線傳感器網絡。編寫程序實現上述功能。

3.3 中央控制器控制軟件設計

控制界面通過CVI軟件進行設計?？刂栖浖c協調器之間數據通信通過C語言編寫程序實現。

3.4 門禁控制系統實現車輛進出管理

門禁系統由中央控制器由中央控制器控制。由RFID讀寫器發現有車輛需要出入后，將檢測信息由ZigBee無線網絡傳送給中央控制器，中央控制器接收到檢測信息并處理后發出門禁控制信號，門禁控制信號通過ZigBee無線網絡傳送，當安裝在門禁系統上的ZigBee模塊接收到以后，送給門禁系統中以單片機為核心的終端控制器，并由終端控制器控制門禁系統最終實現出入管理。

4 所采用的技術路線、工藝流程、技術措施等

整個系統設計方法包括硬件設計原則、軟件設計原則、網絡互聯規范、抗干擾技術四個方面。

4.1 硬件設計原則

（1）約束條件。監控對象為車輛，通過在車輛上安裝電子標簽，通過RFID閱讀器對車輛進行識別檢測，車輛為活動的對象，要求在一定的檢測距離和在一定速度范圍內運動時電子標簽的可靠、有效識別。ZigBee無線網絡要求能夠可靠有效地將傳感器信息傳送給中央控制器。中央控制系統要對車輛出入進行實時監控，獲取正確車輛出入信息進行判斷后發送給門禁控制系統正確控制信號，并能對車位信息及時更新。

（2）系統模塊設計。整個系統采用模塊化設計，可分為以下3個模塊。

①中央控制器采用PC商用機，停車場環境不屬于惡劣的工業環境，PC商用機可保證系統的穩定性和可靠性，相對于工控機而言成本較低。子節點采用以STC12C5160S2為控制核心構成的嵌入式數據采集器。

②RFID采用UHF頻段，超高頻系統通過電場來傳輸能量。電場的能量下降的不是很快，主要是通過電容耦合的方式進行實現，該頻段讀取距離比較遠，無源可達10 m左右。

③無線組網通訊技術采用ZigBee，這是一種便宜的，低功耗近距離無線組網通訊技術。其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本。

（3）系統設計技術。

硬件采用系統組態技術，通信選用RS-232C標準，RFID模塊和ZigBee模塊采用商業化產品，可以提高系統穩定性，降低研制成本，縮短開發周期。

軟件采用可視化開發工具CVI進行開發，有利于縮短開發周期和建立友好的系統界面。

4.2 軟件設計

應用軟件主要主要包括檢測程序、控制程序、數據處理程序、通信程序、數據庫管理程序、系統界面程序。

4.3 網絡互聯規范

（1）統一的電氣標準。

RFID讀寫器與ZigBee通信、ZigBee中心協調器與中央控制器通信均采用RS-232C標準，電氣標準統一，通信速率均為9600 kbps。

（2）統一的機械特性。

通信接口均采用DB-9接口。

（3）統一的指令系統。

檢測程序、控制程序、數據處理程序、通信程序、系統界面程序全部由c語言編寫，指令系統統一。

4.4 抗干擾設計

主要采取電路抗干擾技術，采用屏蔽、隔離、接地、濾波等技術抑制干擾。

5 結語

隨著我國經濟的發展，車輛保有量逐年增加，對汽車的管理與停車場的要求越來越高，采用RFID技術與ZIGBEE技術融合形成的智能停車場系統，不僅能夠提供有效的汽車管理方案，還能提高停車場管理效率，由于使用了ZIGBEE無線通信技術，可大大減少后期施工布線的要求，應用前景較好。