基于RFID的網絡停車場管理系統設計與實現

李艷波，崔 敏，韋藍鑫，武奇生

（1.長安大學 電子與控制工程學院，陜西 西安 710064；2.哈爾濱工業大學建筑設計研究院，黑龍江 哈爾濱 150090）

1 引言

隨著國民經濟的快速發展，我國汽車保有量逐年增加，建設停車場的進度緩慢，滿足不了日益增長的停車需求，因此，大多數城市的停車管理出現很多問題，如停車效率低、停車亂、很難找到停車場等[1]。這會造成以下后果：（1）由于司機找不到停車場，在城市道路上低速行駛尋找，影響城市交通；（2）在停車場中司機找不到車位，造成車輛低速行駛、繞道、堵車等；（3）停車效率低，車輛等待入庫停車時間長，滯留在城市道路上，加大的尾氣排放[2]。因此，許多城市大力發展停車產業，并加強靜態交通管理，來緩解嚴重的停車問題[3]。

本文以單入口、單出口，且包含固定停車位和臨時停車位的停車場為研究基礎，設計并實現了一個基于RFID[4]與互聯網技術相結合的智能停車管理系統。系統中的網絡信息管理平臺采用B/S架構，實時的將所有停車場的信息發布到網站。用戶通過網站查詢停車場位置、空閑車位及停車費等相關信息。停車位定位和顯示系統向用戶二維顯示停車場空閑車位的位置及停車路徑。采用RFID技術管理車輛，實現不停車收費。該系統的應用使停車管理智能化，方便化，快速化，提高了管理效率，有效地解決停車難問題。

2 網絡信息管理系統設計

智能停車場管理系統（如圖1所示）主要由兩部分組成：停車場管理子系統和網絡停車信息管理子系統。網絡停車信息管理系統實現了每個停車場信息的綜合管理和發布；停車場管理子系統主要實現每個停車場（車庫）的管理和收費。

目前許多城市都有停車難問題，本文對西安市停車位最緊張的小寨商圈附近對外開放的停車資源進行了實地調查發現：軍人服務社停車場、興善寺西街停車場和金莎國際廣場停車場停車資源長期處于飽和狀態，而僅隔不到一百米的賽格國際停車樓、長安大學小寨小區停車場空閑的車位很多。因此，造成小寨商圈停車難的一個很重要的原因是用戶不了解周邊停車場相關信息。

為了解決上述問題，本文設計了網絡停車信息管理子系統，該系統使用B/S體系結構，建立了信息管理平臺，其結構如圖1所示。每個停車場的數據庫實時提供停車信息到平臺，包括停車場編號、停車場的位置、停車費用、空閑車位等。信息管理平臺將獲取到的各個停車場的相關信息實時發布到網站。用戶可以隨時隨地瀏覽網頁，了解網絡上所有停車場的情況，為出行提供有價值的參考。本文力爭把西安市所有對外開放的停車場加入到信息管理平臺，這對提高停車效率，緩解交通壓力，減少汽車尾氣排放有重要的意義。

3 停車場管理子系統

停車位管理子系統包括入口控制系統、停車位定位和顯示系統、出口控制系統。停車場管理子系統的架構如圖2所示，停車場的平面圖如圖3所示。

圖2 停車場管理子系統的體系結構

圖3 停車場的平面圖

停車場管理子系統采用“一輛車、一張卡、一個停車位”的管理模式。它的工作基礎是RFID讀卡系統，該系統基本組件包括：天線、電子標簽和閱讀器。工作過程如下:當電子標簽進入天線發出的電磁波所覆蓋的范圍，閱讀器讀取標簽信息[6]。每個標簽都有一個獨特的電子序列號，根據這一序列號，對停車場內的停車位進行編號，將車輛、電子標簽和停車位號碼一一對應起來。

使用電子標簽的用戶通常分為三類[5]：（1）固定用戶，幾乎每天使用停車場的人，如大廈的工作人員；（2）專用用戶購買了停車位或者固定車位的使用權，如包月用戶、VIP用戶等；（3）臨時用戶，偶爾使用停車場的人。為了提高停車場的管理效率，前兩個類別的用戶統一歸類為專用用戶。因此，本文將停車用戶分為兩種類型：專用和臨時用戶。

3.1 停車位定位和顯示系統

在傳統的停車管理系統里，需要人工引導泊車到指定停車位，而且好多停車場沒有人工引導泊車。對于專用用戶來說，通常知道自己車位的位置。但是對于臨時用戶來說，司機由于不熟悉停車場的環境，導致在停車場中尋找空閑停車位時，長時間低速行駛繞道，有時候還會發生堵車現象，停車效率很低，也造成了大量的尾氣排放。

停車定位和顯示系統能夠幫助用戶快速找到停車位，它由控制中心計算機控制，顯示終端放置在停車場入口處和電梯通道口處。將停車場的停車位繪入電子地圖。當臨時用戶從自動取卡機取出停車卡時，該顯示終端會顯示停車場的地圖，卡片所對應的車位會突出顯示出來，并且為臨時用戶規劃好行車路線，使用戶可以快速找到停車位。當臨時用戶準備駕車離開停車場時，如果他們不記得停車的位置時，還可以將停車卡放在停車定位和顯示系統終端的讀卡區域，這時顯示終端同樣會突出顯示停車位位置，并且規劃好離開停車場的行車路線。停車位定位和顯示系統如圖4所示。

圖4 停車位定位和顯示系統

3.2 停車場入口控制系統

停車場入口控制系統包括控制中心計算機、自動發卡機、入口天線、欄桿機等組成，工作流程如圖5所示。

圖5 停車場入口的工作流程圖

首先，用戶確認是否有空閑的停車位，如果有，進入停車場；否則，離開。專用用戶均有專屬的RFID標簽，他們的個人信息、停車信息綁定到相應的標簽，存儲到數據庫中。電子標簽安裝在車身的適當位置，當專用用戶進入天線覆蓋區域。停車場管理子系統將自動讀取標簽ID信息，然后判斷標記的有效性。如果標簽是有效的，入口的欄桿自動開啟，汽車進入車庫，欄桿自動落下，不需要停車等待放行；如果標簽無效，比如包月用戶欠費等原因，專用用戶按照臨時用戶的流程進入車庫停車。

臨時用戶進入停車場的流程：首先，用戶需要從自動發卡機領取停車卡。當汽車進入天線覆蓋范圍內，停車位管理子系統自動記錄汽車進入車庫的時間，欄桿機自動開啟，汽車進入車庫后，欄桿機自動落下。離開停車場時，臨時用戶需要回交停車卡，并繳納停車費，專用用戶則不需要。

3.3 停車場出口控制系統

停車場出口控制系統包括控制中心計算機（與入口控制電腦共享，統一安裝管理軟件）、出口天線、卡片回收機、自動欄桿機、收費亭等。出口控制系統流程圖如圖6所示。

圖6 停車場出口的工作流程圖

專用用戶開車進入出口天線覆蓋的區域時，系統將自動讀取停車卡上的信息，存入數據庫。如果卡是無效的，值班人員會收到報警信息進行處理。如果卡是有效的，用戶不需要停車繳費，系統將自動從余額中扣除停車費，欄桿機提升，用戶駕車離開。當臨時用戶離開停車場時，把停車卡插進回收機，系統自動讀取卡片信息，記錄停車時間和結算費用。完成支付過程后，欄桿機提升，用戶開車離開。

停車位管理子系統應用程序的操作界面如圖7所示。

圖7 停車位管理子系統的應用程序界面

該系統的功能模塊包括：設備連接、設備斷開、讀取器參數設置、標簽讀寫、欄桿控制、信息管理、歷史、成本率設置和其他功能。

4 結論

本文設計和實現了一個基于RFID和互聯網技術結合的智能停車管理系統。用戶可以在出行之前通過互聯網管理平臺查詢停車場位置，空閑車位，停車費用等信息。用戶到達目標停車場，可以通過安裝在停車場內的定位及顯示終端，查找空閑的車位。該研究成果具有重要的現實意義和應用價值：（1）為司機減少尋找停車位的時間；（2）減少尋找停車位時因車流量造成的車輛繞道，改善城市的周邊交通狀況；（3）減少尋找停車位時所造成的交通堵塞，提高道路交通的運行效率；（4）減少城市道路上車輛的尾氣排放，改善空氣質量。該系統可以有效地解決存在于當前的停車場管理問題，使現有的停車管理更加標準化、智能化、方便及高效。

[1]孫月蘭.地下停車場智能管理系統的設計[J].自動化設計與應用,2009,28(2):95-97.

[2]張水鋒.智能停車場管理及遠程監控系統設計[D].哈爾濱:哈爾濱理工大學,2010.

[3]方俊,谷冰冰.基于無線射頻識別技術的停車場管理系統設計[J].計算技術與自動化,2010,(3):92-95.

[4]劉順清.基于RFID技術的醫藥冷鏈物流倉儲管理系統設計[J].物流技術,2015,34(1):130-133.

[5]張席洲,邱永涵.基于RFID的停車誘導系統設計[J].武漢理工大學學報(交通科學與工程版),2011,35(3):484-487.

[6]張新,趙俊.基于RFID技術的現代倉儲管理系統設計與應用[J].物流技術,2014,33(11):454-459.