1、RFID應用A P P L I C A T IO O N OF R F I D隨著科學技術的發展和人民生活水平的日益提高,社會車輛數量在不斷地上升,道路擁堵越來越嚴重,車輛停泊越來越難,小區、機關、企事業單位、社會停車場車滿為患。尤其各政府機關、企事業單位為了保障內部安全,對出入的各類車輛進行規范管理顯得更加迫切,既要保證本單位車輛快速出入,同時,又能兼顧對外來車輛管理。這些工作單靠人力是很難勝任的,必須使用現代技術手段對車輛進行管理。本文以南京海關機關車輛管理系統為例,著重探討R F I D技術如何應用于停車場管理的通用解決方案。一般停車場與標準停車場的比較RFID技術應用于停車場管理的案例

2、很多,大部分是針對標準收費停車場管理、車輛通行管理,相對規范而簡單,而政府機關、企事業單位、住宅小區等一般停車場所進出口地形復雜,進出車輛復雜,因而對車輛通行管理相對復雜些。證一車對應一卡,車輛進出時不用停車,系統就會自動讀取電子車牌,拍攝車輛車牌圖像,后臺系統比對車輛電子車牌注冊信息,若讀取信息與后臺注冊信息一致,且通行期限有效則自動抬起擋桿,無須人工操作。對于臨時進出的車輛,則可通過I C卡進行自動、半自動或人工進行管理。南京海關車輛停車管理南京海關機關辦公區域,地處繁華的市區,停車場地緊張,辦公車輛及私人車輛近400輛,并且依然在不斷增加,現有的停車場地已不堪重負,對車輛進出機關的管理難

3、度越來越大。為此,南京海關領導非常重視,決定引進R FI D技術對進出機關的公車和私車車輛進行自動化管理。南京海關機關辦公區域是一個最常見的、混合的、復雜的停車區域,其地下車庫是一個標準的停車場,進出口分開,不會互相干擾,只能進出小型車輛。可是該停車場的2個進出大門設置卻非常復雜:基于RFID技術的通用停車場管理系統文/張國洪 祁同林 華宜朝標準收費停車場管理標準收費停車場的車輛進出通道都是分開的,且有人管理,通道寬度一般在3.5米以內。臨時車輛進入停車場時,先停車取I C卡,系統統計車輛進入時間,同時抓拍一張車輛車牌圖片,擋桿抬起,車輛進入場內停放。車輛離開停車場,收費員人工收回IC卡,系統

4、根據停車時間確定停車費,同時,調取進場時拍攝的車牌照片與當前車輛車牌圖片進行比對,確保車輛車牌一致,防止中途換車,最后收取停車費用,擋桿抬起,車輛離開。一般停車場所管理政府機關、企事業單位、住宅小區等一般停車場所的進出通道絕大部分是共用,由于停車位比較緊張,需要對固定車輛實行通行證管理,該通行證簡稱“電子車牌”,電子車牌由遠距離、非接觸R F I D標簽構成,一般采用陶瓷材料的標簽,固定在車輛前擋風玻璃上,或者采用金屬電子標簽固定在車輛前牌照邊沿,標簽一般不可拆卸,保中國自動識別技術71RFID 應用AP P L I C A T IO O N OF F R F I D 72 2009年6月 第

5、3期 總第18期大門寬度可達6 8m,由于經常有10多米長的大巴進出,而不能對進出通道進行物理隔離,導致車輛可能同時進出,且車輛進出時的位置任意性很大。2個進出大門與門外道路呈丁字形,電動道閘與門外社會道路僅有2到3米之隔,大門內側道路同樣呈丁字形分布,車輛既可以直行,也可以立即進行90°右拐,從地下停車場進口旁邊經過。由于內外道路的復雜性,車輛很容易長時間堵在R FI D天線的范圍內。參見圖1。針對以上路況的復雜性,南京三寶科技股份有限公司開發了一套通用的停車場車輛管理系統,該系統的特點為:具有通用性、實用性,適用于社會標準停車場、小區、企事業單位的車輛管理;對于不同車輛,采用不同

6、形式的R F I D標簽;遠距離R F I D與I C技術兼容;LED誘導屏與短信方式結合,動態引導車輛。南京海關車輛停車管理系統結構整個系統由一臺服務器,負責整個系統中的數據庫的管理,安裝有Windows 2000 Server中文版和MS SQL Server 2000中文版;發卡計算機,安裝有發卡管理軟件,用于系統發卡管理;查詢管理計算機,安裝有查詢統計軟件,用于查詢統計;地下車庫管理計算機,安裝通行控制軟件,控制進入地下車庫的車輛的通行;北大門控制系統,安裝通行控制軟件,控制通過北大門的車輛管理;東大門控制系統,安裝通行控制軟件,控制通過東大門的車輛管理,系統結構參見圖2。軟件系統南京

7、海關車輛停車管理系統包括:發卡管理子系統、查詢統計管理子系統、地下停車場管理子系統、地面停車場管理子系統。參見圖3.發卡管理子系統:實現電子車牌的制發卡、消卡、年審等管理。查詢統計管理子系統:查詢車輛出入地下車庫、地面北大門和東門的通行記錄,統計車輛通行數據,實時查詢車輛所在位置(在停車場內還是在外面。地下停車場管理子系統:控制進出地下車庫車輛的通行。當授權車輛進入地下車庫大門時,系統能自動讀取電子車牌、抓取車輛牌照圖片,并控制擋桿自動抬桿;控RFID應用A P P L I C A T IO O N OF R F I D制人員也能手工控制進口和出口擋桿的起落;LED屏可以實時顯示出地面及地下停

8、車場內空車位信息。地面停車場管理子系統:分為北門控制系統和東門控制系統,分別控制進出地面北大門和東門車輛的通行。該子系統可以根據地面線圈觸發信息,確定車輛的通行方向;由系統授權能進入地面北大門和東門的車輛通過大門時,系統能自動讀取電子車牌,并控制擋桿自動抬桿,自動抓拍通過大門車輛牌照圖片;控制人員也可以手工控制北大門和東門道閘擋桿的起落;LED屏實時顯示出地面及地下停車場內空車位信息,將當前地面車位狀態實時地通過LED顯示屏顯示出來。設備選擇用于停車場管理系統的讀寫器設備采用兩種方案,一種是將天線與讀寫器集成在一體的一體化讀寫器,天線增益為7.5d B,安裝在通道門頂部或通道側面位置,這種一體

9、化讀寫器適用于讀取標簽距離較近,天線與標簽相距小于6米,一般通道寬度不超過3米,安裝在地下停車場入口處。另一種是讀寫器與天線是分開的,通過饋線連接,一臺讀寫器可以同時連接多個天線進行工作,可使用增益大的天線,天線增益為12d B,讀取標簽距離可以超過10米,應用于通道較寬的場合。問題的解決南京海關機關車輛管理系統除了應具備標準停車場所具備的功能之外,更因其環境復雜的特殊性,在進行現場實施的過程中必須注意解決下列難題:貼卡難;大門太寬保證讀卡成功率;進出通行不明確區分通道,電子車牌與車輛關聯,空車位與顯示數同步;擋桿自動落桿。貼卡難問題機關停車場系統管理的車輛90%以上是內部的公車和員工上下班駕

10、駛的私家車,這些車輛都是長期使用的,應貼固定電子車牌標簽,保證一車一卡對應,參見圖4。由于目前大部分車的前擋風玻璃上貼有防紫外線膜,這些防紫外線膜內都含金屬介質成份,對于讀取貼在前擋風玻璃上電子標簽的性能會有很大的影響。還有一部分車輛雖然沒有貼防紫外線膜,但前擋風玻璃本身具有防紫外線功能,這部分車輛如貼上陶瓷電子標簽,系統讀取性能會受到很大的影響。為了解決金屬材料對陶瓷電子標簽使用時影響,就需要采用金屬電子標簽。車輛表面除玻璃材料外就是金屬外殼,從不影響車輛外觀出發,又能被讀卡器天線讀到,最合適的安裝位置應該是車輛的前車牌照邊沿位置,這就要求金屬介質標簽必須設計成細而長的外形,根據在集裝箱物流

11、管理中使用集裝箱電子標簽的經驗,對集裝箱電子標簽進行了技術改進以適用于車輛管理需要,專門開發了應用于汽車上的金屬電子標簽,可安裝在車輛前車牌邊框上,外形設計參見圖5。金屬電子車牌利用螺絲固定車牌照邊框上,這樣,解決了貼防紫外線膜的影響的問題,保證了讀取成功率。大門太寬保證讀卡成功率問題現場地面停車場通行大門最大寬度可達8m,不允許使用頂裝天線,天線只能安裝在大門兩側,車輛從多個方向通過大門,參見圖6。硬件安裝時要保證在同一通行方向(進或出安裝兩個大功率天線(天線增益12d B,分別對準車輛行駛的車頭位置,確保對每一個行駛方向車輛電子標簽的讀取。由于對準門內或門外的兩對天線由兩個讀寫器各自控制,

12、會出現當車輛行進出大門時,在同一時刻被兩個天線同時讀取,這樣也會影響標簽讀取的成功率,因此,在軟件設計時,應控制讀寫器天線輪流循環工作方式讀 中國自動識別技術73RFID應用AP P L I C A T IO O N OF F R F I D 742009年6月 第3期 總第18期擋桿自動落桿控制則由擋桿和地感線圈聯合完成的,一般不需要軟件系統介入。對于進、出通道不分開的情況下,車輛通行情況比較復雜,不能簡單地由擋桿和地感線圈聯合控制完成,除硬件措施外還必須借助軟件控制才能實現。硬件上采用雙線圈聯合感應的工作方式,由軟件判斷是否有車輛正經過其中一個線圈,若有則不能自動落桿,否則,擋桿會砸到車輛

13、。如果兩個線圈上都沒有車輛通過時,系統自動倒計時(3秒、5秒, ,在一定時間內沒有車輛通過線圈,系統會發出落桿命令,擋桿才會自動落桿。另外,管理措施上在大門兩邊標出非機動車通行區域,將人行及自動車通行與汽車通行分開,減少人行及自動車對地感線圈的干擾,也避免人行等被擋桿自動落桿時砸到。通過以上這些措施,車輛通過大門時,系統對車牌的識別率達到99%,空車位同步達99.5%,確保了系統的正常運行。本項目自2007年10月建成以后,已經可靠運行了一年半的時間,解決了車輛在門口的堵車和人工難以管理的問題,大大提高了車輛通行的速度,實現了不停車進出,減輕了保安人員的工作量,取得了良好的效果。該系統對于政府

14、機關、企事業單位、住宅小區等一般停車場所的管理,具有通用性、實用性和推廣性,具有較強的推廣應用價值。(作者單位:南京三寶科技股份有限公司取標簽,即讀寫器1的天線1讀寫器2的天線1讀寫器1的天線2讀寫器2的天線2讀寫器1的天線1,這種輪流讀取標簽工作方式,保證一個時刻只有一個天線在工作。進出通行不分道,電子車牌與車輛關聯,空車位與顯示數的同步問題由于南京海關停車場空間限制,進出車輛都從一個門內通過,且通行不分通道,導致讀取到車輛電子車牌標簽很難與通行車輛一一對應,且LED 顯示屏主是顯示的空車位數量也很難與實際空車位數一致。這需要從硬件設備、軟件控制及管理規范這些方面進行考慮。硬件方面,大門埋設

15、兩個線圈,分別位于擋桿的兩側,兩個線圈相距在一個車位長度內(一般在2.5m以內,必須確保每一輛通行的車輛通過時都能同時壓到這兩個線圈,每個線圈寬度不超過0.5m,即小于兩輛車通行的間距。通過這兩個線圈狀態信號的先后變化情況,來判斷車輛的通行方向。在大門內、外距離兩線圈1 2m位置的地面安裝減速帶,限制車輛通過大門的速度,保證通行時車輛的間距。軟件方面,根據兩個地感線圈狀態信號的變化來判斷通行方向,車輛通過大門時地感線圈狀態變化,參見圖7。當沒有車輛通過時,兩線線圈狀態信號為高電平(11,則為線圈初始狀態,如果發生狀態變化時,先判斷是哪一個線圈發生變化,如果大門外線圈狀態先變化(由10,則車輛由外向里通行車輛進門,如果大門內線圈狀態先變化(由10,則車輛由里向外通行車輛出門,其余狀態的變化,則車輛在一個方向連續通行。