1.引言
1.1RFID技術(shù)介紹
射頻識(shí)別技術(shù)RFID（Radio FrequencyIdentification Technology）是從八十年代起走向成熟的一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，它通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。從概念上來(lái)講，RFID類似于條碼掃描，對(duì)于條碼技術(shù)而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標(biāo)物并使用專用的掃描讀寫(xiě)器利用光電信號(hào)將信息由條形磁傳送到掃描讀寫(xiě)器。最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成：
1）標(biāo)簽（Tag，即射頻卡）由耦合元件及芯片組成，RFID標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信。
2）閱讀器：讀取（在讀寫(xiě)卡中還可以寫(xiě)入）標(biāo)簽信息的設(shè)備。
3）天線：在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號(hào)。
有些系統(tǒng)還通過(guò)閱讀器的RS232或RS485接口與外部計(jì)算機(jī)（上位機(jī)主系統(tǒng)）連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)的基本工作流程是：閱讀器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過(guò)卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到閱讀器，閱讀器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。
1.2RFID的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
RFID是一項(xiàng)易于操控，簡(jiǎn)單實(shí)用且特別適合用于自動(dòng)化控制的靈活性應(yīng)用技術(shù)，識(shí)別工作無(wú)須人工干預(yù)，它既可支持只讀工作模式也可支持讀寫(xiě)工作模式，且無(wú)需接觸或瞄穗可自由工作在各種惡劣環(huán)境下：短距離射頻產(chǎn)品不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境，可以替代條碼，例如用在工廠的流水線上跟蹤物體；長(zhǎng)距射頻產(chǎn)品多用于交通上，識(shí)別距離可達(dá)幾十米，如自動(dòng)收費(fèi)或識(shí)別車(chē)輛身份等。其所具備的獨(dú)特優(yōu)越性是其它識(shí)別技術(shù)無(wú)法企及的。主要有以下幾個(gè)方面：
讀取方便快捷：數(shù)據(jù)的讀取無(wú)需光源，甚至可以透過(guò)外包裝來(lái)進(jìn)行。有效識(shí)別距離大，采用自帶電池的主動(dòng)標(biāo)簽時(shí)，有效識(shí)別距離可達(dá)到30米以上；
識(shí)別速度快：標(biāo)簽一進(jìn)入磁場(chǎng)，解讀器就可以即時(shí)讀取其中的信息，而且能夠同時(shí)處理多個(gè)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)批量識(shí)別；
數(shù)據(jù)容量大：數(shù)據(jù)容量最大的二維條形碼，最多也只能存儲(chǔ)2725個(gè)數(shù)字若包含字母，存儲(chǔ)量則會(huì)更少；RFID標(biāo)簽則可以根據(jù)用戶的需要擴(kuò)充到數(shù)十K；
使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣：其無(wú)線電通信方式，使其可以應(yīng)用于粉塵、油污等高污染環(huán)境和放射性環(huán)境，而且其封閉式包裝使得其壽命大大超過(guò)印刷的條形碼：
標(biāo)簽數(shù)據(jù)可動(dòng)態(tài)更改：利用編程器可以向?qū)懭藬?shù)據(jù)，從而賦予RFID標(biāo)簽交互式便攜數(shù)據(jù)文件的功能，而且寫(xiě)入時(shí)間相比打印條形碼更少；
更好的安全性：不僅可以嵌入或附著在不同形狀、類型的產(chǎn)品上，而且可以為標(biāo)簽數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)設(shè)置密碼保護(hù)，從而具有更高的安全性； 動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)通信標(biāo)簽以與每秒50～100次的頻率與解讀器進(jìn)行通信，所以只要RFID標(biāo)簽所附著的物體出現(xiàn)在解讀器的有效識(shí)別范圍內(nèi)，就可以對(duì)其位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)的追蹤和監(jiān)控。
1.3停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的信息化
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和汽車(chē)工業(yè)的迅速擴(kuò)大，私家車(chē)的數(shù)量與日俱增。但是由于停車(chē)場(chǎng)及停車(chē)設(shè)施建設(shè)滯后等原因，停車(chē)難、停車(chē)管理難的問(wèn)題也隨之而來(lái)，尤其是在一些高檔社區(qū)、企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)矛盾更是日益突出，停車(chē)管理漏洞百出。采用無(wú)線射頻識(shí)別RFID技術(shù)結(jié)合圖像數(shù)字處理、自動(dòng)控制的智能停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)管理系統(tǒng)可以有效解決上述停車(chē)管理問(wèn)題，為世博會(huì)的停車(chē)管理提供良好的解決方法。
2.系統(tǒng)功能介紹
整個(gè)系統(tǒng)由發(fā)卡機(jī)。讀卡器，監(jiān)控?cái)z像機(jī)，中央計(jì)算機(jī)設(shè)備，自動(dòng)欄桿以及感應(yīng)線圈組成。
當(dāng)車(chē)輛駛?cè)耄鐾＼?chē)場(chǎng)時(shí)，天線以微波通訊的方式與電子識(shí)別卡進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，從電子車(chē)卡上讀取車(chē)輛的相關(guān)信息，在司機(jī)卡上讀取司機(jī)的相關(guān)信息，自動(dòng)識(shí)別電子車(chē)卡和司機(jī)卡并判斷車(chē)卡是否有效和司機(jī)卡的合法性，車(chē)道控制電腦顯示與該電子車(chē)卡和司機(jī)卡一一對(duì)應(yīng)的車(chē)牌號(hào)碼及駕駛員等資料信息；車(chē)道控制電腦自動(dòng)將通過(guò)時(shí)間、車(chē)輛和駕駛員的有關(guān)信息存人數(shù)據(jù)庫(kù)中，車(chē)道控制電腦根據(jù)讀到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷如下：
1）正常卡當(dāng)讀到的車(chē)牌號(hào)和司機(jī)卡都是合法的，活動(dòng)門(mén)自動(dòng)打開(kāi)，車(chē)輛離開(kāi)線圈后，活動(dòng)門(mén)自動(dòng)關(guān)閉；
2）未授權(quán)卡：當(dāng)讀到的車(chē)卡或司機(jī)卡是未授權(quán)的，系統(tǒng)報(bào)警并抓拍保存圖片，活動(dòng)門(mén)閘不開(kāi)啟；
3）無(wú)卡車(chē)：當(dāng)車(chē)輛觸發(fā)線圈時(shí)，系統(tǒng)沒(méi)有讀到車(chē)卡和司機(jī)卡時(shí)，系統(tǒng)判定為無(wú)卡車(chē)，系統(tǒng)報(bào)警并抓拍保存圖片，活動(dòng)門(mén)不開(kāi)啟；
4）非法卡：非本單位卡片，雖被讀卡器讀出數(shù)據(jù)，但不是本單位，系統(tǒng)報(bào)警并抓拍保存圖片，活動(dòng)門(mén)不開(kāi)啟。
3、硬件設(shè)計(jì)
根據(jù)硬件分布位置，這里將系統(tǒng)硬件設(shè)備分為人口設(shè)備、出口設(shè)備、收費(fèi)設(shè)備和數(shù)據(jù)中心設(shè)備四部分。
人口設(shè)備包括：自動(dòng)發(fā)卡機(jī)、車(chē)輛檢測(cè)器、人口控制器、車(chē)道攝像機(jī)。其核心功能是通過(guò)卡讀寫(xiě)器獲得用戶及其車(chē)輛在管理系統(tǒng)中的身份標(biāo)識(shí)，即用戶IC卡號(hào)碼，以此為依據(jù)檢驗(yàn)用戶是否具有存車(chē)的權(quán)限并通過(guò)硬件設(shè)備控制車(chē)輛的駕駛行為。
出口設(shè)備包括：出口讀卡機(jī)、車(chē)輛檢測(cè)器、出口控制器、電動(dòng)欄桿、車(chē)道攝像機(jī)。其硬件的核心功能依然是通過(guò)卡讀寫(xiě)器獲得用戶及其車(chē)輛在管理系統(tǒng)中的身份標(biāo)識(shí)，以此為依據(jù)檢驗(yàn)用戶是否具有取車(chē)的權(quán)限并通過(guò)硬件設(shè)備控制車(chē)輛的駕駛行為。
收費(fèi)設(shè)備包括：收費(fèi)終端計(jì)算機(jī)、視頻捕捉卡、RS-485通訊卡等。
數(shù)據(jù)中心設(shè)備包括：數(shù)據(jù)服務(wù)器、中心讀卡機(jī)。數(shù)據(jù)中心設(shè)備是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行的硬件平臺(tái)，其功能是保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，保證管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)被安全可靠的存儲(chǔ)查詢。
4.軟件設(shè)計(jì)
車(chē)輛人場(chǎng)時(shí)，人口檢測(cè)線圈感應(yīng)到有車(chē)后，發(fā)出一個(gè)有車(chē)的信號(hào)給計(jì)算機(jī)，用戶需要到發(fā)卡機(jī)上取卡，按發(fā)卡機(jī)的“發(fā)卡”按鈕，當(dāng)停車(chē)場(chǎng)已滿時(shí)，發(fā)卡機(jī)會(huì)暫停發(fā)卡，并在顯示屏上提示“車(chē)位已滿”；停車(chē)場(chǎng)未滿時(shí)，發(fā)卡機(jī)發(fā)卡，同時(shí)視頻捕捉卡抓拍圖片。發(fā)卡機(jī)發(fā)給卡片時(shí)即完成卡片讀寫(xiě)，卡片被取走后欄桿才會(huì)開(kāi)啟，若發(fā)出卡片后20秒卡片還未被取走，自動(dòng)發(fā)卡機(jī)會(huì)收回卡片。車(chē)輛駛?cè)胪＼?chē)場(chǎng)后，人口檢測(cè)線圈感應(yīng)不到有車(chē)時(shí)，欄桿自動(dòng)合閘，在場(chǎng)車(chē)輛數(shù)量增一。
