基于半有源RFID技术的单位车辆进出管理系统

　　1. 引言

　　1.1 文档建设说明

　　此方案目的是让集成商、工程商及使用方了解物联网RFID技术在校讯通、家校通及校园安全管理领域的设计理念、原则、整体规划及如何发挥其巨大作用的并详细阐述相关物联网设备工作原理、安装位置等信息，以便集成商、工程商、使用方正确认识物联网在智能交通领域带来的革命性变革，树立物联网在校园安全管理领域正确的认识。　　

　　1.2 术语与缩写解释

　　RFID\射频识别 一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触

　　RFID有源射频卡 由嵌入式处理器及其软件、卡内发射和接收天线、收发电路和高能电池组成，特殊编号预存储于微控制器中，并间断发射唯一的加密识别码无线电信号。卡内高能电池为有源卡正常工作提供能量，卡内电池可更换。

　　定向读写器/工业级全向读写器 由信息采集、处理、信息传输、嵌入式软件组成，其主要功能是完成对车辆识别编码输出信号的实时采集、处理。

　　低频激活器 125KHZ低频信号发射装置，用于发射125KHZ的低频信号，来激活、触发、唤醒工作于2.4GHZ频率的电子标签，让电子标签发出信号。

　　车辆感应器 应用于检测车辆，自行车等金属物，适用于停车场，公路车辆收费站以及信号灯控制系统等。采用了最先进的微处理器技术，可以满足各种使用环境下的应用。当金属物通过埋设在路面下的线圈时，由于金属导体会改变线圈的电感量，车辆感应器就是通过探测线圈电感量的变化来探测到金属物。

　　2. 项目背景

　　2.1 现状分析

　　随着人民生活水平的日益提高，汽车的总拥有量也开始迅猛增长。如何对单位内部车辆的进出进行高效优质的智能化管理，越来越成为各行政部门及企事业单位所重视。基于Active RFID 的远距离车辆门禁系统处于市场前沿，技术含量高，通过对远距离快速移动目标进行非接触式信息采集处理，实现对进出车辆的快速自动识别和自动管理，是传统管理方式的最佳升级选择。总体来说，该系统将从以下几个方面为用户显著改善服务质量，提高服务水平：

　　1、树立全新的物业管理形象。现代化的高科技产品的使用，一定会使企业的物业管理形象和知名度得到很大的提高。采用智能停车场管理系统，无论从产品的造型方面，还是自动管理所带来的先进性和科学性，都将会给物业管理树立起良好的形象，使企业成为科学管理的楷模。

　　2、严格的收费管理。对于目前的人工现金收费方式，一方面劳动强度大，效率低，另外一个主要的弊端就是财务上存在很大的漏洞易造成现金流失。使用射频智能停车场管理系统之后，所有车辆的收费都是经过电脑确认和统计，杜绝了失误和作弊，保障了车场投资者的权益。

　　3、增强了安全管理。一卡一车，资料存档，保证停车场停放车辆的安全。人工发卡、收卡，难免有疏漏的时候，因为没有随时记录可查，丢车或谎报丢车的现象时有发生，给停车场带来诸多麻烦和经济损失。采用智能停车场管理系统之后，月租卡和储值卡消费者均在电脑中记录了相应的资料，卡片丢失后可及时补办。

　　4、防伪性能好。因为射频识别卡的保密性极高，它的加密功能一般电脑花上十年的时间也解不了，所以不容易伪造。

　　5、耐用可靠，操作过程全自动化。本系统采用的有源射频识别卡，免维护，使用寿命长，全密封，免接触，防尘防水，无需人为开启闸门，系统自动读卡、验卡，打开闸门，既节约人力又节省时间。

　　本系统同时也解决了各单位所面临的车辆管理问题，既可应用于内部车辆进出单位大门的跟踪控制管理，也可应用于内部停车场的全自动、无人值守管理，对公交公司停车场、军队车辆出入大门、学校大门、电力公司大门等场合尤其适用。

　　2.2 设计依据

　　《建筑智能化系统工程设计管理暂行规定》建设部1997

　　《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)建设部

　　《智能建筑设计标准》(DBJ08-4-95)上海市建委1996

　　《建筑和建筑群综合布线工程设计规范》中国工程建设标准协会1997

　　《建筑和建筑群综合布线工程施工及验收规范》中国工程建设标准协会1997

　　《大楼通信综合布线系统》(UD/T926)邮电部1997

　　《火灾自动报警系统设计规范》国家计委1988

　　2.3 建设目标和原则

　　1、目标

　　车辆保管的安全性功能;

　　经济合理的运营成本;

　　方便快速的通行方式，更好的服务业主;

　　提升小区的档次;

　　2、原则

　　先进成熟的技术和设备，保证系统运作安全、可靠与稳定;

　　完善的管理系统，最大限度防止车辆丢失，更好的方便业主;

　　合理布局，提高系统的服务质量，缩短服务时间，增加车辆通行效率;

　　实用性、实时性、完整性原则;

　　可扩展性及易维护性原则;

　　3、管理体制

　　管理体制总的思想是现场无人看管，完全智能化，管理人员可以在车场环境外的任意固定地点对于车场执行完全控制权，完成各种统计、监视、报警、引导等功能，大大降低了管理人员的劳动量，并可以为业主提供一种全新的现代化气息。

　　3. 系统总体建设规划

　　3.1 系统工作原理

　　标签放在车内，车开到单位大门的附近时，标签会被低频激活器的地感线发出的125K信号激活。

　　激活后，此时标签的2.4G信号为工作状态，发出2.4G信号(ID号)。在旁边的远距离全向读写器接收到标签的2.4G信号(ID号)后，会让2.4G远距离全向读写器设备里的继电器工作，给出一个开关量信号给开门的控制板，控制板接收到2.4G远距离全向读写器设备给的开关量信号后，会主动给开门电机送出电压，此时开门电机工作把进出单位大门打开。

　　车辆开离单位大门离开125K低频激活区域后，2.4G电子标签的2.4G信号停止工作，2.4G远距离全向读写器读不到2.4G电子标签后，2.4G远距离读写器里的继电器会停止给控制板送出开关量信号，此时开门控制板就会停止给单位大门电机送入开门电压，开门控制板会自动给出一个关门电压，单位大门就会自动闭关。

　　3.2 系统拓朴结构

　　车辆进出管理系统可以采用各种网络拓扑结构，服务器与管理工作站为局域网(LAN)形式联接，计算机对下位机以RS485总线型联接;简洁，投入使用快，系统稳定性好。投资回报率最高。其拓扑结构方框图如下所示：

　　3.3 网络拓扑图

　　效果图

　　示意图

　　【注：】

　　对于出入口控制系统而言，服务器担负着整个系统的重要任务，数据的迅速存取是值得关心的问题，但数据的安全更不容忽视，一旦硬盘出现故障或因操作不当造成数据丢失或损坏，会对整个系统企业将对系统造成巨大的影响。由此可见，服务器它所存储的数据价值远远超过了机器本身的价值，SQL服务器选型不可忽视。出入口在一起的车辆管理系统只须一台电脑管理即可，如出入口分开且临时车较多的情况下最好每一个口放置一台电脑，并有保安人员值岗。以便处理突发事件的发生。

　　一级网络为RS485总线制分布，主要为各出入口控制机提供通讯，读卡数据的采取;二级网络为LAN以太网星形联接，计算机与计算机的通讯及数据的存贮，SQL服务器担负着数据查询及处理，及网络资源的分配，及各工作站的权限分级审查。

　　3.4 系统产品使用及安装原理

　　1、电子标签安装位置

　　电子标签放置在车内;

　　电子标签在车辆管理系统中的应用是将标签安装在汽车驾驶舱的前挡风玻璃上，如图3所示。

　　电子标签的最佳位置：如果读卡器安装在前进方向路的左边(司机边)，那么标签也应安装在汽车挡风玻璃的左边(A、E位)。如果读卡器在前进方向路的右边(付驾驶边)，那么标签也应贴在汽车挡风玻璃的右边(C、D位)。如果读卡器在车道的正上方，则标签应安装在车内后视镜或汽车挡风玻璃中心线附近位置(B、F位)。对于小型车(含普通面包车)，电子标签应尽量安装在前挡风玻璃的上方(A、B、C位)。对于大型车(大卡车或大客车等)，电子标签应适当往前挡风玻璃下方(D、E、F位)方向安装，一般是以不遮挡驾驶员的视线为原则。

　　2、远距离2.4G全向读写器安装在进出门的两边任意一边;

　　3、125K低频激活器安装在进出门的两边任意一边，地感线安装在进出门的中间或里外各装一个方圈(两种安装方式如下图A、B)。

　　125K地感线安装A

　　4. 硬件介绍

　　4.1 半有源RFID远距离读写器

　　RW-R 801工业级全向读写器

　　RW-R800型发卡器

　　产品技术特性

　　识别距离 ： 0 ～ 20cm

　　识别速度 ： 300 毫秒

　　识别能力 ： 同时识别单张或多张标签

　　识别角度 ： 集中于读卡区域正上方

　　工作频段 ： 2.4 GHz ～ 2.483 GHz

　　功耗标准 ： 工作功率为毫瓦级

　　通信机制 ： 基于 HDLC 时分多址和同步通信机制

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　封装特性 ： 正面ABS工程塑料，背部铝合金腔体

　　可 靠 性 ： 防雷防水防冲击，满足工业环境要求

　　接口标准 ： RS232、各种开发用软件接口

　　电源标准 ： DC 9～12V 500～800mA

　　外形尺寸 ： 148×175×34mm

　　重 量 ： 480g

　　4.2 半有源RFID电子标签

　　(正面) (背面)

　　RW-T 700双频按钮电子标签

　　产品技术特性

　　识别距离 ： 0 ～ 100米可调

　　识别速度 ： 200 公里 / 小时

　　识别能力 ： 具备200张/秒的防冲突性能

　　识别方式 ： 全向识别

　　固定增益 ： 0～3级可按需选定

　　工作频段 ： 2.4 GHz ～ 2.483GHz

　　功耗标准 ： 平均工作功率为微瓦级

　　使用寿命 ： 单电池2～3年，到期提示更换电池

　　电压检测 ： 电压低于预设值时无线及LED提示

　　通讯速率 ： 250K、1M、2M b/s三种可选

　　通信机制 ： 基于 HDLC 时分多址和同步通信机制

　　抗干扰性 ： 频道隔离技术，多个设备互不干扰

　　安 全 性 ： 加密计算与安全认证，防止链路侦测

　　封装特性 ： PC材质，抗高强度跌落与振动

　　环境特性 ： 工作温度-40℃ ～85℃

　　工作湿度<95%

　　防 拆 性 ： 按要求可提供防拆(报警)功能

　　可 靠 性 ： 防水防冲击，满足工业环境要求

　　尺 寸 ： 86×54×3.8 mm

　　外 形 ： 方卡型等，可按要求定做

　　安装方式 ： 双面胶粘贴或挂扣

　　4.3 半有源RFID低频激活器

　　RW-R750/020(门禁式/周界式)激活器

　　产品技术特性

　　激活范围 ： 0 ～ 3.5米半径

　　激活速度 ： 最大100 公里 / 小时

　　激活能力 ： 同时激活300张以上的标签

　　激活角度 ： 全向

　　极化方式 ： 双极化或者垂直极化

　　工作频段 ： 125K Hz

　　抗干扰性 ： 采用码分多址技术，多设备互不干扰

　　穿透能力 ： 低频波长较长，可完全穿透人体和墙体

　　可 靠 性 ： 防水防冲击，满足工业环境要求

　　标准接口 ： TTL、RS485接口

　　电源标准 ： DC 7.5～18V 1000～3000mA

　　外形尺寸 ： 85×55×45 mm(内置或外接天线)

　　重 量 ： 200 g

　　工作温度 ： -40～+85℃

　　安装方式 ： 吸顶、挂壁或其他安装方式