基于RFID的网络停车场管理系统设计与实现

李艳波，崔 敏，韦蓝鑫，武奇生

（1.长安大学 电子与控制工程学院，陕西 西安 710064；2.哈尔滨工业大学建筑设计研究院，黑龙江 哈尔滨 150090）

1 引言

随着国民经济的快速发展，我国汽车保有量逐年增加，建设停车场的进度缓慢，满足不了日益增长的停车需求，因此，大多数城市的停车管理出现很多问题，如停车效率低、停车乱、很难找到停车场等[1]。这会造成以下后果：（1）由于司机找不到停车场，在城市道路上低速行驶寻找，影响城市交通；（2）在停车场中司机找不到车位，造成车辆低速行驶、绕道、堵车等；（3）停车效率低，车辆等待入库停车时间长，滞留在城市道路上，加大的尾气排放[2]。因此，许多城市大力发展停车产业，并加强静态交通管理，来缓解严重的停车问题[3]。

本文以单入口、单出口，且包含固定停车位和临时停车位的停车场为研究基础，设计并实现了一个基于RFID[4]与互联网技术相结合的智能停车管理系统。系统中的网络信息管理平台采用B/S架构，实时的将所有停车场的信息发布到网站。用户通过网站查询停车场位置、空闲车位及停车费等相关信息。停车位定位和显示系统向用户二维显示停车场空闲车位的位置及停车路径。采用RFID技术管理车辆，实现不停车收费。该系统的应用使停车管理智能化，方便化，快速化，提高了管理效率，有效地解决停车难问题。

2 网络信息管理系统设计

智能停车场管理系统（如图1所示）主要由两部分组成：停车场管理子系统和网络停车信息管理子系统。网络停车信息管理系统实现了每个停车场信息的综合管理和发布；停车场管理子系统主要实现每个停车场（车库）的管理和收费。

目前许多城市都有停车难问题，本文对西安市停车位最紧张的小寨商圈附近对外开放的停车资源进行了实地调查发现：军人服务社停车场、兴善寺西街停车场和金莎国际广场停车场停车资源长期处于饱和状态，而仅隔不到一百米的赛格国际停车楼、长安大学小寨小区停车场空闲的车位很多。因此，造成小寨商圈停车难的一个很重要的原因是用户不了解周边停车场相关信息。

为了解决上述问题，本文设计了网络停车信息管理子系统，该系统使用B/S体系结构，建立了信息管理平台，其结构如图1所示。每个停车场的数据库实时提供停车信息到平台，包括停车场编号、停车场的位置、停车费用、空闲车位等。信息管理平台将获取到的各个停车场的相关信息实时发布到网站。用户可以随时随地浏览网页，了解网络上所有停车场的情况，为出行提供有价值的参考。本文力争把西安市所有对外开放的停车场加入到信息管理平台，这对提高停车效率，缓解交通压力，减少汽车尾气排放有重要的意义。

3 停车场管理子系统

停车位管理子系统包括入口控制系统、停车位定位和显示系统、出口控制系统。停车场管理子系统的架构如图2所示，停车场的平面图如图3所示。

图2 停车场管理子系统的体系结构

图3 停车场的平面图

停车场管理子系统采用“一辆车、一张卡、一个停车位”的管理模式。它的工作基础是RFID读卡系统，该系统基本组件包括：天线、电子标签和阅读器。工作过程如下:当电子标签进入天线发出的电磁波所覆盖的范围，阅读器读取标签信息[6]。每个标签都有一个独特的电子序列号，根据这一序列号，对停车场内的停车位进行编号，将车辆、电子标签和停车位号码一一对应起来。

使用电子标签的用户通常分为三类[5]：（1）固定用户，几乎每天使用停车场的人，如大厦的工作人员；（2）专用用户购买了停车位或者固定车位的使用权，如包月用户、VIP用户等；（3）临时用户，偶尔使用停车场的人。为了提高停车场的管理效率，前两个类别的用户统一归类为专用用户。因此，本文将停车用户分为两种类型：专用和临时用户。

3.1 停车位定位和显示系统

在传统的停车管理系统里，需要人工引导泊车到指定停车位，而且好多停车场没有人工引导泊车。对于专用用户来说，通常知道自己车位的位置。但是对于临时用户来说，司机由于不熟悉停车场的环境，导致在停车场中寻找空闲停车位时，长时间低速行驶绕道，有时候还会发生堵车现象，停车效率很低，也造成了大量的尾气排放。

停车定位和显示系统能够帮助用户快速找到停车位，它由控制中心计算机控制，显示终端放置在停车场入口处和电梯通道口处。将停车场的停车位绘入电子地图。当临时用户从自动取卡机取出停车卡时，该显示终端会显示停车场的地图，卡片所对应的车位会突出显示出来，并且为临时用户规划好行车路线，使用户可以快速找到停车位。当临时用户准备驾车离开停车场时，如果他们不记得停车的位置时，还可以将停车卡放在停车定位和显示系统终端的读卡区域，这时显示终端同样会突出显示停车位位置，并且规划好离开停车场的行车路线。停车位定位和显示系统如图4所示。

图4 停车位定位和显示系统

3.2 停车场入口控制系统

停车场入口控制系统包括控制中心计算机、自动发卡机、入口天线、栏杆机等组成，工作流程如图5所示。

图5 停车场入口的工作流程图

首先，用户确认是否有空闲的停车位，如果有，进入停车场；否则，离开。专用用户均有专属的RFID标签，他们的个人信息、停车信息绑定到相应的标签，存储到数据库中。电子标签安装在车身的适当位置，当专用用户进入天线覆盖区域。停车场管理子系统将自动读取标签ID信息，然后判断标记的有效性。如果标签是有效的，入口的栏杆自动开启，汽车进入车库，栏杆自动落下，不需要停车等待放行；如果标签无效，比如包月用户欠费等原因，专用用户按照临时用户的流程进入车库停车。

临时用户进入停车场的流程：首先，用户需要从自动发卡机领取停车卡。当汽车进入天线覆盖范围内，停车位管理子系统自动记录汽车进入车库的时间，栏杆机自动开启，汽车进入车库后，栏杆机自动落下。离开停车场时，临时用户需要回交停车卡，并缴纳停车费，专用用户则不需要。

3.3 停车场出口控制系统

停车场出口控制系统包括控制中心计算机（与入口控制电脑共享，统一安装管理软件）、出口天线、卡片回收机、自动栏杆机、收费亭等。出口控制系统流程图如图6所示。

图6 停车场出口的工作流程图

专用用户开车进入出口天线覆盖的区域时，系统将自动读取停车卡上的信息，存入数据库。如果卡是无效的，值班人员会收到报警信息进行处理。如果卡是有效的，用户不需要停车缴费，系统将自动从余额中扣除停车费，栏杆机提升，用户驾车离开。当临时用户离开停车场时，把停车卡插进回收机，系统自动读取卡片信息，记录停车时间和结算费用。完成支付过程后，栏杆机提升，用户开车离开。

停车位管理子系统应用程序的操作界面如图7所示。

图7 停车位管理子系统的应用程序界面

该系统的功能模块包括：设备连接、设备断开、读取器参数设置、标签读写、栏杆控制、信息管理、历史、成本率设置和其他功能。

4 结论

本文设计和实现了一个基于RFID和互联网技术结合的智能停车管理系统。用户可以在出行之前通过互联网管理平台查询停车场位置，空闲车位，停车费用等信息。用户到达目标停车场，可以通过安装在停车场内的定位及显示终端，查找空闲的车位。该研究成果具有重要的现实意义和应用价值：（1）为司机减少寻找停车位的时间；（2）减少寻找停车位时因车流量造成的车辆绕道，改善城市的周边交通状况；（3）减少寻找停车位时所造成的交通堵塞，提高道路交通的运行效率；（4）减少城市道路上车辆的尾气排放，改善空气质量。该系统可以有效地解决存在于当前的停车场管理问题，使现有的停车管理更加标准化、智能化、方便及高效。

[1]孙月兰.地下停车场智能管理系统的设计[J].自动化设计与应用,2009,28(2):95-97.

[2]张水锋.智能停车场管理及远程监控系统设计[D].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2010.

[3]方俊,谷冰冰.基于无线射频识别技术的停车场管理系统设计[J].计算技术与自动化,2010,(3):92-95.

[4]刘顺清.基于RFID技术的医药冷链物流仓储管理系统设计[J].物流技术,2015,34(1):130-133.

[5]张席洲,邱永涵.基于RFID的停车诱导系统设计[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2011,35(3):484-487.

[6]张新,赵俊.基于RFID技术的现代仓储管理系统设计与应用[J].物流技术,2014,33(11):454-459.