基于RFID技术的停车场管理系统

1 几种技术方式的对比

　　1.1 基于IC卡方式

　　基于IC卡方式为取代人工管理方式以来较为广泛采用的一种技术方式。用户取卡进入停车场, 泊车后选择就近定位设备, 再次刷卡对停车位置标示, 寻车时通过寻车终端刷卡寻车, 最后缴费回收卡出场。此种方式通过非接触式IC卡记录车辆车牌号、停车时间、停车费用等信息。在整个停车取车过程中, 用户需多次刷卡, 操作流程较为复杂, 且易存在漏刷情况, 导致寻车难等问题。同时, 由于刷卡时需用户停车操作, 且存在对IC卡进行读写操作进而与车辆信息匹配, 高峰期、恶劣天气时易出现拥堵[1]。这种方式也不能对车辆进行示踪, 查询历史轨迹。

　　1.2 基于视频识别方式

　　基于视频识别方式近年来以其易操作性逐步取代基于IC卡方式, 成为大型停车场的主流管理技术之一。此种方式主要基于带有视频识别功能的摄像机, 车辆进场时通过入口摄像机识别并记录车牌信息、车辆状态等信息, 泊车后, 摄像机采集记录车辆停车位置并与车牌信息匹配, 反向寻车时, 通过在寻车终端输入车牌信息, 搜索泊车位置, 完成取车。但视频识别方式对环境照度、车辆拍摄角度有较高要求, 易受天气条件及环境照度等影响。相比于IC卡方式, 视频识别方式可对车辆进行示踪, 但造价较高。

　　1.3 基于RFID技术方式

　　基于RFID技术方式是对IC卡和视频识别方式优势的结合。RFID即无线射频识别, 主要原理为采用附着于车辆上的物理标签存储用户信息, 当标签处于特定频率的电磁场中时, 通过定位算法对标签进行定位、追踪, 即通过非接触式技术搭建无线通信网络。基于此种技术通过配置定位模块的RFID射频卡为车辆定位, 在车辆进场时通过入口视频识别摄像机采集车辆信息, 并与RFID卡关联, 泊车完成RFID卡作为定位标志留在车内, 卡内定位模块可周期性发射信号实现对车辆定位。取车时, 用户需在反向查询装置上通过车牌号等车辆信息寻车。离场时出口设备进行卡回收, 并通过卡内模块计费收费。此种方式无需多次刷卡, 甚至对固定用户甚至无需刷卡, 提高停车效率。

2 系统架构及实现流程

　　基于RFID技术的停车场管理系统包括出入口设备, 天线及基站、RFID标签、反向寻车设备、控制管理设备以及平台软件组成。

　　表1 几种技术方式对比 

　　图1 基于RFID技术的停车场管理系统架构图 

　　2.1 出入口设备

　　出入口设备主要包括识别设备, 控制设备、收发卡设备等。其中识别设备主要通过带有视频图像识别功能的摄像机组成, 通过图像处理技术抓拍并识别车辆号与数据库信息比对, 判断车辆是否为固定用户, 即判断是否已经拥有RFID标签。若为已有RFID标签的固定用户, 则车辆直接进入无需停车取卡或登记。若为无RFID标签的临时用户或新用户, 则发放与车辆信息已匹配的RFID标签, 即RFID卡。若为未识别出RFID标签的固定用户, 则重新将RFID标签与车辆信息匹配。控制设备主要为道闸或自动门、地感等门禁设备, 主要用于管控车辆的放行。收发卡设备主要用于对临时用户进行进入发卡、离开收卡, 对新用户及未识别出RFID标签的固定用户进行信息匹配的卡处理操作。

　　2.2 天线

　　在停车场均布天线搭建无线通信网络, 为车库覆盖特定频段的电磁场, 使处于车库中任意车位的RFID标签都能被读取。读取RFID标签并对标签定位可基于测距技术的时间定位 (TOA) 、到达时差定位 (TDOA) 、方向测量定位 (AOA) 、信号强度定位 (RSSI) 等方法以及基于非测距技术的DV-Hop定位算法、APIT定位算法、凸规划算法等方法[2]。

　　2.3 RFID标签

　　RFID标签主要由天线、调制器、编码器、时钟及存储器构成。RFID标签按工作频率可分为低频、中高频、超高频与微波标签。考虑到RFID标签的工作能量及读写距离, 应用于停车场管理系统的RFID标签较多采用超高频段的有源标签, 用户将RFID标签放置于车内, 并在天线覆盖范围内行驶时, 后台可根据相应定位算法对车辆定位、示踪[3]。同时将停车场管理系统与视频安防监控系统联动, 可结合摄像机采集的关联车辆画面信息作为事中监控、事后寻车及查看的依据。

　　图2 用户进场流程图 

　　2.4 反向寻车设备

　　反向寻车设备为用户反向寻车提供便利, 主要设置于人流线聚集处, 如电梯厅、楼梯厅、人行出入口等。通过刷卡或录入车辆信息等调取车辆位置、状态图像, 并为用户规划合理的寻车路径, 提高用户寻车效率及准确性。

　　2.5 控制管理设备

　　控制管理设备主要包括工作站、服务器及收费设备等系统控制设备, 一般设置于安防控制室、岗亭或收费中心, 并由安保值班人员操控。

　　2.6 平台软件

　　平台软件即停车场管理软件, 为停车场管理系统提供人机交互界面, 同时也为其他联动系统, 如视频监控系统提供接口。

3 系统特点及优势

　　3.1 高效性

　　RFID标签的读取为非接触式, 即能免去停车刷卡的操作时间, 亦能在相对恶劣的条件下正常识别读取, 且识别读取快, 提高识别效率, 从而使用户的停车流程更加便捷高效[4]。

　　3.2 安全性

　　相较于一维条形码和二维码技术, RFID标签将承载信息电子化, 且可采用加密保护, 不易被篡改或复制。

　　3.3 耐久性

　　RFID标签由于采用电子式存储, 对水、油或其他化学制品的污染有较强的抗污染性。因此不易损坏, 数据保存时间也较为长久。

4 总结

　　综上所属, 相比于刷卡方式, 基于RFID技术的停车场管理系统在车辆进出场、泊车定位、反向寻车、缴费出场各流程减少了刷卡的操作, 简化用户停车流程, 提升用户停车效率, 提高用户寻车准确性, 优化用户体验;也减少了管理方的管理成本。同时, 相比于视频识别方式, 基于RFID技术的停车场管理系统对环境照度、车辆停放状态等方面要求较低, 提高用户停车的易操作性, 同时在识别准确率和系统可靠性方面更占优势。综合比较得出, 基于RFID技术的停车场管理技术较传统的刷卡方式、视频识别方式较为优越, 但对具体项目也可根据具体情况采用多种方式结合的方式, 在不同流程采用不同技术手段, 使管理方、用户等多方的综合利益最大化。

　　图3 用户离场流程图 

　　同时可结合多样化管理方式, 如地感线圈、超声波识别方式。

　　目前RFID技术已较为成熟稳定, 建设成本也在降低。结合手机终端, 可进一步扩大应用范围。