基于射频识别技术的车辆出入管理系统

2013-09-04孔庆忠刘瑶瑶张伟海

机械工程与自动化 2013年5期

孟楷，孔庆忠，刘瑶瑶，张伟海，于欢

（内蒙古工业大学机械学院，内蒙古呼和浩特 010051）

0 引言

随着我国经济的迅速发展，汽车数量的快速增长引发了汽车的管理问题，将射频识别（RFID）技术应用在此领域便可有效地解决这一问题。基于RFID的远距离车辆出入管理系统处于市场前沿，技术含量高，其通过对车辆进行远距离信息采集处理，实现对出入车辆的快速识别和管理［1］。

1 车辆出入管理系统组成及原理

本设计的车辆出入管理系统是以某小区停车场为案例，大门宽度为5m，属于单通道进出型，其系统组成如图1所示，由车辆门禁控制器、读卡器、道闸、地感线圈、摄像机以及管理计算机、管理软件等组成。

图1 车辆出入管理系统示意图

系统采用超高频射频识别技术，给小区内每辆车配备一张已在管理计算机中注册好的有源感应卡，该卡会不断发射信号。当位于入口的地感线圈检测到有车辆进出时，会通知附近远距离阅读器接收感应卡的信号，并进行判断。若合法，控制器上的继电器动作，驱动道闸开放，放行车辆；若不合法，说明是临时用户，由语音提示器提示车主取临时卡，取完临时卡后，开启闸道放行，并开始计时，否则不予放行。当车辆离开小区时，同样进行检测，若为有效的有源RFID用户（小区用户），则快速自动放行；若为临时用户，则提醒交卡，并计算收费。在门卫处设置一台计算机，用于实时监控车辆出入记录，包括车辆牌照、司机姓名、卡内费用以及照片。

本系统读卡距离可达几十米，如果为固定用户，无须车主靠近刷卡或在制定区域等待通过，能够实现远距离自动识别，避免在某些恶劣条件下车主还要下车窗靠近阅读器才能刷卡通行等问题，并在车辆出入高峰时段有效缓解车辆过多导致的排队刷卡堵塞问题，真正实现了远距离自动控制，提高了车辆的出入效率。

2 射频识别系统

2．1 射频识别系统的组成及工作流程

射频识别系统由射频标签、阅读器和计算机数据管理系统组成，如图2所示。

图2 射频识别系统结构框图

在射频识别系统中承载着数据信息的载体是射频标签，由标签天线和标签芯片组成了射频标签。每个射频标签都有唯一与其对应的电子编码，附着在目标物体对象上。从概念上讲，射频识别与条形码扫描比较相似，对于条形码技术而言，它是将已编码的条形码附着于目标物上，并使用阅读器通过光信号将条形码信息传输出去；而RFID技术则是利用射频信号将物品的相关信息由射频标签传送至阅读器［2］。

在所有的射频识别应用系统中，其工作流程是大体一致的，简单地总结为发射信号—接收信号—处理信号—发送指令—执行指令［3］。

2．2 射频频段的选择

RFID产品的工作频率有低频、高频和超高频3种，不同频段的RFID产品会有不同的特性。其中感应器有无源和有源两种方式，有源感应器相较于无源感应器具有感应频率高、灵敏度高的优点，因在小区车辆管理系统中感应器需要感应的距离长，故选用有源感应器以增加感应强度。

超高频感应器的工作频率按不同地区划分定义在868MHz～956MHz之间，波长大概为30cm左右。本停车场管理系统中，采用有源感应器效果更佳，具有很高的传输速率，短时间内即可读取大量电子标签的信息。

3 数据库系统设计

Microsoft SQL Server 2000 中文版（简称 SQL Server 2000或称为SQL Server）是新一代大型关系数据库管理系统（DBMS）［4］，在各领域都有着广泛的应用，它所具备的强大功能可以方便、快捷地管理数据信息，还可对数据信息的完整性及安全性做出相当可靠的技术保障。

3．1 数据概念模型设计

从现实世界中的客观存在到计算机中的数字代码，中间必须有一个过渡，这个过渡称为数据概念模型。该过程主要有以下几个步骤：首先把现实世界抽象为信息世界，即把现实世界中的客观存在抽象成由各种信息架构起来的一个信息结构，这个信息结构与计算机世界的关系是有联系但不依赖［5］，然后再把信息世界转换为计算机世界。信息结构是一种概念级的模型，这样设计者就可以很容易地将其表达出来，而且能够使使用者透彻地理解。其抽象过程流程见图3。