基于RFID的智能停车场管理系统设计

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摘要：依据实际停车场的需求，采用13.56MHz的MF RC531非接触式读写芯片，将RFID技术引入到现代化停车场的管理中，为确保系统的实时性移植uC/OSCII操作系统至STM32F407中，同时嵌入式Web服务器中引入AJAX轮询机制实现服务器与客户端的信息更新，完成停车场出入口的自动收费和闸门控制，最终实现停车场的智能化管理，极大地提高了停车场的运作效率。

关键词：RFID 智能停车场 管理

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）04-0000-00

伴随着信息社会的经济不断发展，工业“互联网+”，机动车辆的数量增加迅猛，庞大的车流不断涌入城市。城市中车水马龙，但是随之而来的是停车难、停车场管理难等问题出现[1]。针对这些问题，在传统停车场的基础上，将RFID无线射频技术引入到现代化停车场的管理中，通过无线电信号可以快速识别进入停车场的标记车辆，相关数据存储在数据库中，并且通过网络通信互联至因特网终端，实现停车场出入口的自动收费和有序管理[2]。

1 RFID技术

射频识别技术（Radio Frequency Identification 简称RFID）由读卡器、电子标签和计算机数据管理系统三部分组成，如图1。它是一种采用无线电信号实现读写器和电子标签之间的非接触式数据交换的自动识别技术，近年来在各个领域上得到广泛的应用[3]。

RFID的数据交换是按照一定的时序方式来进行的。对于系统采用的无源电子标签来说，默认处于休眠状态，当其进入射频范围时，读卡器对其提供一定的能量进行唤醒激活，完成数据交换之后，在次进入睡眠的状态。

2系统总体结构

2.1 系统总体架构设计

如图1所示，基于rfid的智能停车场管理系统主要由停车场智能管理终端和各个通道的子系统组成，通道子系统与服务器之间的数据交换通过网络通信模块联网实现。

2.2 系统整体功能

停车场根据不同用户的服务需求，发放定期租赁卡以及临时卡两种射频卡，系统主要实现对停车场出入口的把控和管理功能，包含自动识别默认用户的汽车通行（如小区居民）、分时停车服务、停车场自动计时收费。各个通道系统实现显示功能，通过RFID技术自动识别和记录汽车出入情况，并实时进行服务器数据库存取操作，确保系统功能的实现，一旦发现异常或者非法行为，触发停车场的声光报警[4]。

3系统的硬件设计

系统的硬件部分主要在于各个通道系统的硬件设计，如图2所示。

系统中采用ARM架构的STM32F407作为各个子通道系统的主控制器，内部可以运行uC/OS-II实时操作系统[5]。它是ST公司生产的基于 Cortex-M4内核的32位高性能微处理器。在停车场的各个通道安装通道系统硬件设备，主要包括主控制器、RFID读写器、栏杆机控制器以及lcd显示设备、声光报警器、网络通信设备等。

停车场系统的无源电子标签统一为非接触式IC卡S50，读卡器采用13.56Mhz的MFRC531非接触式读写芯片，支持符合ISO 14443B标准，可适用于安全性较高的停车场出入口，实现当汽车上的无源标签进入射频区后的数据读写操作。读卡器通过RS232的通讯格式读出Mifare 1卡的10位序列号送给主控制器处理。

另外，声光报警和栏杆机控制的电路通过与MCU的普通I/0口连接实现功能，LCD显示设备通过IIC 总线通讯协议完成快速的读写操作，网络设备通过485接口连接路由器实现网络功能。电源模块由5V直流电提供，因部分器件工作电压为3.3V，采用AMS1117芯片的降压稳压电路如图4所示。

4系统的软件设计

4.1 系统软件总体设计

车辆进出的软件设计流程图如图5所示，除此之外涉uC/OS-II操作系统的移植。

4.2 uC/OS-II操作系统的移植

为了保证整个系统的实时性，在STM32芯片上移植了uC/OSCII操作系统，实现任务的实时调度和响应。为了使整个系统能够稳定运行，必须合理进行任务设计。在操作系统上进行任务设计不同无裸机环境下可以模块化开发，操作系统下的任务具有“动态性”，“独立性”，“并发性”。

其中，停车场系统的自我检测等为关键任务，在系统中如若不能进行响应将导致重大影响的任务；汽车进入射频区的刷卡任务为紧迫性任务；射频识别任务属于数据处理任务，任务将获取到的卡号传到数据处理任务中进行卡号数据与存在单片机内的数据库进行存储，并将查询结果进行做消息分发。

4.3 AJAX技术

在停车场系统中，服务器实时更新数据，客户端需实时进行获取数据并进行显示。由于HTTP协议是无状态的，意味着服务器更新数据时很难主动向客户端发送消息。浏览器与服务器间的Web交互过程经过F5手动刷新、Polling、Comet实时更新以及HTML5实时通信

HTML5实时通信方式是最好的实现服务器主动向客户端发送更新，但是需要嵌入在单片机内部的Web服务器本身不支持。综上所述，在小型的嵌入式Web服务器中使用AJAX轮询机制实现服务器与客户端的信息更新是最好的方式。

5结语

通过RFID技术的数据交换和uC/OSCII操作系统的移植，给进入停车场的车辆打上了全球唯一的序列标签，该设计实现了智能停车场有序的控制与管理，大大提高了停车场的工作效率[6]。据测试，系统稳定可靠，具有良好的应用性。

参考文献

[1]包燕平.RFID在智能交通及停车场管理中的应用[J].中国防伪报道，2006，12：42-49.

[2]张浩，李晓娜.基于RFID技术的城市联网智能停车系统的设计[J].物联网技术，2013，06：14-15+19.

[3]郭稳涛，何怡刚.RFID平台实现停车场智能管理的研究[J].自动化仪表，2010，11：34-37.

[4]王尧，王娜，潘嘉欣.物联网技术在智能停车场系统中的应用研究[J].现代建筑电气，2012，08：42-45.

[5]李升，郭福雁，高瑞.基于STM32和组态王的停车场短信预约系统的设计[J].物联网技术，2015，06：58-60.

[6]毕晓东.基于物联网的智能停车场解决方案研究[J].计算机时代，2011，02：27+30.

收稿日期：2016-03-19

作者简介：王国兴（1994―），男，福建龙海人，本科在读，研究方向：机械电子工程。