小區(qū)車輛智能管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

楊勛

摘要：隨著社會的發(fā)展，私家車輛越來越多，小區(qū)車輛管理就成為當今社會一個比較熱門的話題。因為停車引起的各種糾紛層出不窮。鑒于此，以RFID 射頻技術(shù)為基礎(chǔ)，加上系統(tǒng)軟件、外設(shè)控制器組成了小區(qū)車輛管理系統(tǒng)。小區(qū)車輛管理系統(tǒng)能夠較好的對小區(qū)內(nèi)的車輛進行有效管理，對小區(qū)內(nèi)的車輛進行自動化控制。

關(guān)鍵詞： RFID； 車輛管理； 自動識別； 系統(tǒng)架構(gòu)； 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP271 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）31-0187-03

The Design and Implementation of District Vehicle Management System

YANG Xun

（Shandong Yingcai University， Jinan 250104， China）

Abstract：With the development of society， more and more private cars， residential vehicle management has become a hot topic in today's society. Because parking caused a variety of disputes emerge in endlessly. In view of this， Based on RFID radio frequency technology， combined with system software and peripheral controller， the vehicle management system of the district is formed. The vehicle management system can effectively manage the vehicles in the area， and control the vehicles in the area automatically.

Key words：RFID； vehicle management；automatic recognition； system architecture； DMS

1 概述

據(jù)濟南車輛管理部門的權(quán)威統(tǒng)計，到2017年1月份，濟南市的機動車保有量達到了185萬，預(yù)計2017年將會突破200萬輛大關(guān)。隨著私家車數(shù)量越來越多，由于停車等車輛管理問題引發(fā)的糾紛層出不窮。居民小區(qū)車輛管理就是其中比較突出的問題。目前來說，大部分小區(qū)用的都是非接觸式 IC 卡來管理進出車輛，這種方式問題較多。首先，讀卡距離較近不方便。其次IC卡的信息很容易被盜取，安全方面受到很大的威脅。本文根據(jù)這些問題提出了一套安全系數(shù)較高的小區(qū)車輛管理系統(tǒng)——基于超高頻 RFID 的小區(qū)車輛管理系統(tǒng)。

2 RFID射頻技術(shù)簡介

RFID是Radio Frequency Identification的縮寫，是一種射頻技術(shù)，它是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。此種技術(shù)是現(xiàn)階段使用比較廣泛的射頻技術(shù)，有很多優(yōu)點，可靠性強。RFID利用無線射頻通信的方式來自動識別目標對象，然后獲取其中相關(guān)的數(shù)據(jù)。射頻識別（Radio Frequency Identification，RFID）技術(shù)有很多優(yōu)點：非接觸、設(shè)別速度快、適應(yīng)較差的自然環(huán)境、設(shè)別距離遠，還可以同時識別多個標簽。在車輛運動的情況下，識別效率較高。如果按照RFID標簽是否內(nèi)置電源，能夠分為有源和無源的。每個車分發(fā)一個標簽，標簽里含有車主、車輛的所有信息，安放在汽車的前擋風(fēng)玻璃上，再由讀卡器來讀取以確定車輛能否通過。相比較而言，有源標簽比無源標簽具有識別距離遠、識別準確、可靠性高等優(yōu)點。所以本文提出的系統(tǒng)采用的是有源RFID標簽技術(shù)。

3 系統(tǒng)架構(gòu)及系統(tǒng)的基本原理

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車輛管理系統(tǒng)放到兩個位置上，一個是在后臺控制，一個是小區(qū)大門前的門禁系統(tǒng)。以下介紹系統(tǒng)的硬件和軟件。

3.1.1 硬件的設(shè)計

硬件系統(tǒng)主要分為兩個部分，一個是門禁系統(tǒng)，一個是后臺控制。門禁系統(tǒng)采用以下設(shè)備：選用雙通道環(huán)形線圈車輛檢測器 PD232。PD232具有很多優(yōu)點，例如檢測的時間較短、抗干擾能力比較強、識別準確性較高、穩(wěn)定性強，完全可以滿足小區(qū)各類型車輛的不停車出入要求。讀卡器射頻接口電路的選用包括了本振頻率信號發(fā)生器、混頻器的選用。分別使用NCPD6-915BR和MRFIC2002。讀寫器天線選用的是 TDJ-915BQ12-C 的定向天線，工作頻率為902-928MHz。

后臺控制中心是一臺微機，主要運行小區(qū)車輛管理系統(tǒng)，還有管理車輛的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

3.1.2 軟件的設(shè)計

系統(tǒng)軟件的主要部分是編程語言和數(shù)據(jù)庫的選用。

小區(qū)車輛管理系統(tǒng)的軟件編程語言用的是Java。Java具有很多的優(yōu)點，比如安全性高、可移植性較高等，用在本系統(tǒng)的開發(fā)比較合適。

根據(jù)需求分析，本系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)庫的可靠性、穩(wěn)定性、兼容性較高，所以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)選用SQL Server 2008，軟件的各個模塊用Visual C#來設(shè)計并實現(xiàn)。包括以下主要幾個模塊：用戶管理模塊、車輛管理模塊、用戶卡管理模塊等。這樣設(shè)計可以很好地解決了車輛安全、停車計費等問題。

3.2 系統(tǒng)基本原理

小區(qū)車輛管理系統(tǒng)通過局域網(wǎng)來管理，因為有局域網(wǎng)，所以要由中央數(shù)據(jù)庫服務(wù)器安放到后臺。每個出入口都要有控制室，由車輛管理人員來進行控制和管理。每個控制室的作用主要是管理人員進行車輛管理的，比如車輛信息查詢、修改等操作。每個控制室都要配有微機，以及RFID控制器。每個出入口必須安裝好有源的RFID閱讀器，來讀取進出車輛的信息。除此以外，各個出入口處還需要安裝一臺道閘機和兩個地感線圈，結(jié)構(gòu)如圖所示：

由于大型服務(wù)小區(qū)都有多個出入口，所以設(shè)計系統(tǒng)時通過局域網(wǎng)的形式進行管理。在系統(tǒng)中，中央數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器存放在整個小區(qū)的服務(wù)器上，各個出入口都有自己的控制室。控制室中都裝有計算機和RFID 控制器。RFID 控制器連接RFID 閱讀器，在小區(qū)的出入口都安裝有RFID 閱讀器，實現(xiàn)對出入車輛信息的采集工作。此外，小區(qū)出入口還應(yīng)該安裝有兩個地感線圈和一臺道閘機。

當車輛進入小區(qū)門前時，地感線圈接收到車輛里的電子標簽信號，后臺控制室把信號傳給有源RFID閱讀器，并且發(fā)出指令，然后閱讀器上的天線激活后，把標簽的ID號傳給后臺控制中心，然后進行查詢是否是本小區(qū)的車輛，是則抬桿通過，通過后桿落完成一次不停車通過。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1 門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)功能是利用有源RFID技術(shù)對車輛進行識別?？紤]到車輛行駛的實際情況，采用有源RFID的標簽，因為有源RFID標簽性能更好一些。本系統(tǒng)采用的是蘇州木蘭電子科技公司產(chǎn)品。

有源RFID電子標簽采用 ML - T65 型號。ML-T65 電子標簽，存儲了唯一識別號碼和車輛、物品的相關(guān)信息。ML-T65 電子標簽，集成了木蘭完全自主知識產(chǎn)權(quán)的 RFID 創(chuàng)新技術(shù)，是一種具有高靈活性，可更換電池的只讀電子標簽，配合相應(yīng)讀寫器能完成對車輛、物品的自動識別和信息的自動交換。主要技術(shù)參數(shù)如下：

1） 電氣特征。靜態(tài)電流小于 2μA ，工作電流小于 15mA ，電池壽命 3-5 年（使用壽命20 年），可更換電池。

2） 微波鏈路特性。信號調(diào)制方式為GFSK，通訊速率是雙向1024Kbit/s，工作頻率為2.45GHz 最大輸出功率為0dbm，位誤碼率為10-9。

3） 物理特征。外殼材料為高溫改性 ABS 塑料，標簽類型為只讀型，外型為50×30×10mm，重量為30 克，顏色為黑/白色，防護等級為IP34防水，安裝方式為置于車輛擋風(fēng)玻璃上、放在物品表面或內(nèi)部（視不同物品而定）。

4.2 控制中心

4.2.1 系統(tǒng)軟件

小區(qū)車輛管理系統(tǒng)可分為車輛管理、車主信息管理和射頻卡管理三個模塊。具體各個模塊的功能如下：

車輛管理包括：

1） 出入管理： 本小區(qū)的車輛出入小區(qū)時，記錄車輛的出入時間和停車收費等信息。

2） 臨時車輛出入管理：當臨時車輛出入本小區(qū)時，對臨時車輛進行管理，比如說探親訪友、快遞車輛等。

3） 車輛信息管理： 主要包括車主車輛的車牌號碼、車輛型號、顏色等信息的管理。

車主信息管理包括：

1） 基礎(chǔ)信息管理：包括車主姓名、住址、性別、年齡、職業(yè)等信息的管理。

2） 添加刪除車主信息管理： 為新車主或者臨時車輛進入時設(shè)置的添加或刪除功能。

3） 登錄查詢狀態(tài)管理： 主要用于對用戶信息的查詢以及用戶信息的編輯修改等管理。

射頻卡管理包括：

1） 信息管理：包含了兩種管理，一個是有源射頻卡管理，還一個是自身ID信息管理。

2） 類型管理： 分為兩種類型的管理，一種本小區(qū)車輛的射頻卡，另一種是臨時車輛的射頻卡。

3） 射頻卡分發(fā)管理： 對兩種類型的射頻卡的分發(fā)和收取。

4.3 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

4.3.1 SQL Server 2008簡介

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要采用SQL Server 2008來實現(xiàn)。SQL Server系列軟件是Microsoft 公司推出的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。SQL Server 2008出現(xiàn)在微軟數(shù)據(jù)平臺愿景上是因為它使得公司可以運行他們最關(guān)鍵任務(wù)的應(yīng)用程序，同時降低了管理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施和發(fā)送觀察和信息給所有用戶的成本。

4.3.2 數(shù)據(jù)庫的設(shè)計

通過對小區(qū)車輛管理系統(tǒng)的需求分析，然后從兩個方面對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行設(shè)計，一是概念結(jié)構(gòu)，二是邏輯結(jié)構(gòu)。

概念結(jié)構(gòu)是把客觀世界里面的各種實體，包括它們的屬性，實體之間的關(guān)系表示出來，方便以后使用。而客戶對數(shù)據(jù)庫主要是進行一些數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)存儲、修改等管理方面，所以數(shù)據(jù)庫的設(shè)計必須符合客戶的輸入輸出等操作。數(shù)據(jù)詞典是由數(shù)據(jù)本身、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，還包括對數(shù)據(jù)處理的過程。

通過對概念結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成為數(shù)據(jù)庫能夠支持的數(shù)據(jù)模型，這是小區(qū)車輛管理系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計目標。鑒于此，小區(qū)車輛管理系統(tǒng)設(shè)計了名為 cars的數(shù)據(jù)庫。主要包括以下幾個表：小區(qū)車輛基礎(chǔ)信息表、用戶基礎(chǔ)信息表、小區(qū)車輛進出信息表、外來車輛進出信息表、小區(qū)車輛繳費信息表和射頻卡編號信息表。

5 結(jié)論

根據(jù)小區(qū)里對車輛管理的實際需求，確定了小區(qū)車輛管理系統(tǒng)的各個功能。本文分析了使用超高頻 RFID技術(shù)，把此種技術(shù)應(yīng)用到小區(qū)車輛管理系統(tǒng)中，分析了此種方式的優(yōu)點，然后對小區(qū)車輛管理系統(tǒng)的工作流程進行了比較詳盡的描述。比較詳細的分析了小區(qū)車輛管理系統(tǒng)的硬件、軟件、系統(tǒng)架構(gòu)的組成，對電子標簽和讀寫器的發(fā)送電路和接收電路進行了較為詳盡的闡述。通過實踐，小區(qū)車輛管理系統(tǒng)對小區(qū)內(nèi)的車輛管理是快速而有效的，具有方便、快捷、效率高、自動化程度高等優(yōu)點，是一種車輛管理切實可行的方案。

參考文獻：

[1] 宋鵬.基于射頻識別技術(shù)的全自動車輛管理系統(tǒng)的分析與研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2005（ 22）：24-26.

[2] 毛佳佳.RFID 技術(shù)在車輛進出小區(qū)智能化管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].上海：上海交通大學(xué)，2009.

[3] 馬英炳.有源RFID技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展前景研究[J].大眾科技，2008（12）：25-26.

[4] 劉芳.遠距離射頻識別技術(shù)實現(xiàn)方法研究[D]，上海：復(fù)旦大學(xué)，2004：13-45，

[5] Chen M， Gonzales S. Code-Centric RFID System Based on Software Agent Intelligence [J].IEEE

intelligent systems， 2010， 25（2）.

[6] 馬伏花.基于RFID的車輛自動識別系統(tǒng)信息采集基站的研究與設(shè)計[D].湖南大學(xué)， 2007.

[7] 吳澤海，賴聲禮，張建明，等.一種UHF 頻段RFID讀寫器的硬件設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 2005（ 1）：50-52.

[8] JiaZhai，Gi-Nam Wang.An Anti-collision Algorithm Using Two-Functioned Estimation for RFID Tags， ICCSA， 2005：702-711.