基于RFID技术的城市联网智能停车系统的设计

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摘 要：随着我国经济的发展，汽车的保有量飞速增长。如何高效地利用停车场的有限资源，已经成为对整个城市交通发展的一项考验。文章采用RFID技术设计了城市联网智能停车系统。该系统利用标签和车辆的绑定实现车辆身份识别，并完成车辆的出入口鉴权、自动收费等管理功能，可以有效地解决传统停车场存在的出入口效率低、资源分配失衡以及费用流失等问题。

关键字：RFID；城市联网；智能停车；停车场管理

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）06-0014-02

0 引 言

随着经济的发展，中国的汽车保有量在飞速增长。城市停车场作为城市静态交通的重要组成部分，停车效率低、车位资源利用率低等停车问题越来越突出。提高车位利用率和周转率，提升整体停车效率，对于整个城市交通的发展和市民生活质量的提高，都具有重要意义。

传统停车场多采用IC卡管理模式，在入口处由人工发放一张IC卡，出口处人工收取，计算停车费用后现金结算。对于长期固定客户，会发放一张月卡，出入口刷卡通行，由于是近距离IC卡，出入口需要停车刷卡才能通行。因此，传统停车场主要存在如下问题：

（1） 出入口效率低

传统的人工IC卡模式效率低下，出入口都需要进行人工的收发卡和现金收费，无法做到不停车通行。即使是月卡用户，出入口也需要停车刷卡才能通行。

（2） 资源分配失衡

各个停车场信息各自孤立，往往有些停车场的车位已满还频频有车在外面排队，而周边很近的停车场却有大量车位。信息的孤立造成资源分配失衡，无法有效利用车位资源。

（3） 费用监管问题

采用临时发卡的模式需要使用现金支持，无法完成非现金自动支付，费用没有有效的监管措施，流失严重。

（4） 一卡多车

对于月卡用户，由于没有有效的车卡比对措施，经常存在一卡多车现象，即多个车辆使用一张卡错时停车，造成停车场的费用流失。

本文设计了一种基于射频识别技术（Radio Frequency Identification，rfid）的城市联网智能停车系统，采用RFID技术可以通过无线电信号远程识别对应目标并进行读写操作，无需建立视觉或机械接触。在本系统中利用标签和车辆的绑定实现车辆身份识别，完成车辆的出入口鉴权、自动收费等管理功能，可以有效地解决传统停车场存在的问题。

1 智能停车系统总体架构设计

基于RFID技术的城市联网智能停车系统主要由车道子系统、站级子系统、应用服务子系统组成。其系统架构如图1所示。

1.1 车道子系统

车道子系统即停车场的各个出入口车道系统，主要包括RFID读写器、自动栏杆、LED显示设备、声光报警设备和工控机等终端设备。

当车辆驶入入口车道时，地感线圈会检测到有车经过，车道软件会控制读写器进行读取操作。读写器读取车辆标签上的车辆信息，进行权限判定，如果为合法车辆，则控制自动栏杆抬起，放行车辆。当车辆驶入出口车道时，地感线圈检测到有车经过，控制读写器进行读取操作。读写器读取车辆信息后，向站级子系统查询入口时间及费率，计算通行费用并在LED显示设备上显示，同时通过站级子系统向应用服务子系统进行扣费申请，申请成功后控制自动栏杆抬起，放行车辆。

1.2 站级子系统和应用服务子系统

站级子系统负责对单个停车场的各个出入口车道系统进行管理，汇总各车道车辆出入情况及收费情况，统一和应用服务子系统进行通信。

应用服务子系统负责管理城市内所有单个停车场的站级子系统，对整个城市的车位资源情况进行统计及，同时可以针对不同用户进行停车场费率的调整及费用的切分，并提供车位预订等增值服务。

1.3 系统整体功能

本系统的整体功能主要有不停车通行功能、自动缴费功能、分时停车功能和信息服务功能。

不停车通行功能采用远距离读卡技术，在进入和离开停车场时，系统可以远程检测车辆身份，完成车辆鉴权和收费等功能，使车辆在出入停车场时实现不停车通行功能，提高通行效率，减少人工处理压力，同时提升了用户感受。

自动缴费功能，通过车卡和信用卡的绑定，系统用户在缴费时可以自动通过系统进行后台缴费，无需现金交易，并可支持多种费率及优惠活动的处理。

分时停车功能，系统可以实现停车场的分时停车功能，使一些企业、小区等停车场在空闲时开放对外停车功能，有效利用城市的停车资源。

信息服务功能，系统可以提供停车场信息、车位信息查询等功能，对于一些重要停车场，还可以提供车位预订服务，提升城市整体停车效率，使城市停车场资源能够进行更加有效的利用。

2 智能停车系统关键技术

本智能停车系统的关键技术首先是车卡匹配技术。在传统的IC卡停车场系统中，无法做到车卡匹配，多车共用一卡的现象时有发生。在本系统中，车辆标签采用具有防撕功能的纸质标签，安装到车辆上后，如果进行暴力拆卸，即会损坏标签，使标签无法在其他车辆上使用。能够做到车卡的一一对应，有效减少费用流失。

其次是精确覆盖技术。如果对RFID停车场系统的覆盖范围不进行精确控制，容易造成误读场外车辆，跟车干扰读取等问题。本系统为了做到覆盖范围的精确控制，采用了如下方案：

一是应用专用天线。系统采用停车场专用天线，水平波瓣角控制在30°以内，在部署角度和功率设置的配合下，覆盖范围基本可以控制在长度3～5 m，水平3.5 m左右的椭圆形区域，非常适合停车场应用。

二是采用地感触发技术。当车辆驶入或驶离停车场时，地感检测到有车需要处理才会触发读写器进行读取操作，有效减少了误读的发生。

三是域值过滤技术。可通过使用反向功率域值过滤技术来有效减少临界区域，对覆盖边界进行精确控制。

四是标签设计技术。普通的射频标签粘贴到玻璃上后，会由于玻璃影响产生频偏，影响识读性能，本系统采用针对汽车玻璃设计的专用玻璃标签，粘贴后识别性能不受影响，满足系统识读需求。

3 结 语

随着城市生活水平的逐步提高，车辆的普及程度越来越高，停车难的问题会越来越严重，城市有限的停车资源正在面临日益严重的挑战，如何提高城市停车的效率，使停车资源得到充分利用，是每个城市都需要解决的问题。本文设计并实现的基于RFID技术的城市智能停车联网系统，在微观层面上，可以解决停车场的不停车通行问题，有效提高停车效率；在宏观层面上，可以有效利用城市停车资源，整体提升城市停车效率。

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