物联网RFID智能停车场解决方案

1概述1.1问题与现状随着城市化进程加快、科学技术的发展以及人民生活水平的不断提高，居民的消费热情日益高涨，城市机动车数量急剧上升，在泊位资源严重不足的同时，机动车仍以高出泊位供给增速数倍的比例发展，公共泊位缺口越来越大，车辆停泊越来越困难，道路拥堵越来越严重，在寸土寸金的城市环境下，城市交通管理的压力逐步从动态向静态转化，“停车难”正成为影响城市交通的重大问题。由于在传统城市道路交通管理中，人们往往只重视对城市动态交通的疏导与控制，忽视了对车辆停放等静态交通的规划、建设与管理，以及对车辆停放的诱导，使得违章停车和占用道路等现象时有发生。据国外研究部门测定，每辆汽车平均每年的动态行驶时间不到500小时，尚有8000多个小时均处于静态停放状态。也就是说，车辆“行”的时间不到“停”的时间的10%。具体到每一天，平均一辆车的开行不到3小时，其余21个小时就停在车位上。另据调查，城市路面车流中大约有12％～15％的车辆是在寻找停车位。这不仅增加了道路交通拥堵，而且加重了汽车尾气造成的环境污染，进而影响到城市的经济活力，制约城市的发展。“停车难”逐渐成为各大城市普遍面临的重要交通问题，一方面机动车保有量迅速增长，总量远远超出现有的停车泊位数；另一方面，经常出现市内部分停车场昼夜车满为患，处于相同区位的某些停车场却长期门前冷落的“奇怪”现象。究其原因，除停车设施类型、布局不足的客观条件和驾车者自身选择偏爱等主观因素外，不可否认这一“奇怪”现象在一定程度上是因为相当数量的停车设施没有可靠的信息渠道向驾驶员提供停车资源信息所造成的。各大城市为了缓解“停车难”的问题，在道路上能利用停车的地方几乎都已得到利用，道路停车位上升空间有限。而依靠兴建停车场扩大停车泊位数量，受到资金、时间、土地等各方面条件的制约，无法快速有效的解决“停车难”的问题。另一方面，公共停车场的设施也普遍落后，停车管理的信息化水平低、大多数停车场只是提供停车位，系统之间数据共享程度低，存在“信息孤岛”现象；管理方面缺乏专门的政府管理机构或协调机构，各相关部门之间缺乏充分交流和协调，在系统规划设计、信息资源整合、标准化及规范化等方面存在一定的不足，这些都造成了现有停车资源利用不足。1.2解决方法解决“停车难”的问题，常用的有两种方法：一是控制需求，最直接的办法通过政策影响，限制车辆的增加；二是增加停车位，也就是新建停车场。但是这两个办法都有其局限性。交通是社会发展和人民生活水平提高的基本条件，经济的发展必然带来出行的增加，限制车辆的增加不是解决问题的最好办法。而采取新建停车场增加停车位供给的方法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越多的机动车、有限的资源和财力以及环境的压力，也将受到制约，并不能彻底地解决“停车难”的问题。事实上，产生“停车难”的问题，除了泊位供需缺口不断增大之外，停车场出入口通行效率低、车位利用率不足也是非常重要的因素，该因素在市中心和商业区显得尤为明显。因此，充分提高停车场出入口通行效率、有效改善停车场的利用率是大多数市中心区和商业区解决“停车难”问题的主要出路。基于RFID技术的智能停车管理系统便是顺应这一时代需求的高技术产物，它不仅可以提高停车场出入口的通行效率，方便停车场为驾驶员提供更优质的服务；而且可以有效地解决乱停乱放造成的交通混乱，规范停车场的车辆管理，提高停车场的利用率，同时也可以尽可能地减少驾驶者车辆被盗的忧虑。在技术层面，RFID技术具有很好的开放性，可以实现与传统高频停车系统的无缝匹配，易于与其它智能化系统组合成更强大的综合系统（如视频车牌识别系统），以实现各种高级的综合管理方式。综合以上因素，基于RFID技术的智能停车管理系统不论从建造技术、市场需求还是投资主体等各方面都已具备成熟的条件，一方面整合现有停车场泊位资源，面向社会提供停车场泊位信息服务，提升城市形象；另一方面提高停车场管理的信息化水平，探索智能停车管理的崭新模式。同时，基于RFID技术的智能停车管理系统作为静态交通的智能化应用，是城市智能交通（ITS）的重要组成部分，将有利于推进和完善城市智能交通的全面建设，为“资源节约型”和“环境友好型”的城市建设发挥积极作用。1.3系统特点基于物联网技术的智能停车管理系统，充分汲取和借鉴国内外同行的先进技术经验，采用高度自动化的机电设备，将机械、电子计算机、传感器和自控设备以及RFID技术有机地结合起来，着重体现以下特点：1)采用非接触式RFID技术，支持近、远距离读卡，保密性高、不可伪造、识别速率高；2)方便、快捷、准确的收费和满位显示服务功能、车辆保管的安全性能、经济合理的运营成本；3)从系统使用、灵敏性、设备安全性来说，本系统致力于提供一个使用方便、系统灵敏可靠、设备安全耐用、能准确地区分年/月卡车辆、免费卡车辆和临时车辆的系统，在设备选择上选择适应停车场恶劣环境的耐用可靠的设备；4)提供完善的防盗功能，包括一车一卡技术、图像识别和图像比对技术以提高整体安全性能；5)从收费和系统通行速率角度考虑，本系统致力于防止拒缴停车费事件发生、防止收费人员徇私舞弊、乱收费，全自动设计，车辆出入快速，提供优质、高效和安全的停车服务；6)从降低系统成本的角度考虑，本系统自动化程度高，可实现全自动收费、车辆引导等功能，节约管理人员的费用支出，提高工作效率和经济效益。本系统适用于企业、智能小区、智能大厦以及社会停车场等多种环境，满足这些环境下对车辆出入控制、车辆管理、收费管理以及车辆引导等多种功能的需求，解决停车场安全、出入高峰快速通行以及自动收费等多方面的问题。2智能停车管理系统智能停车管理系统通过综合运用RFID、视频识别和无线传感等技术手段，可以轻松地实现车辆自动进出、停车入位引导和车位使用检测等功能。通过智能停车联网平台对接入的停车场进行联网管理，实现信息共享，相比传统管理模式的停车场，极大地提高了管理效率，有效地降低了运营成本，同时基于停车信息的发布和查询、车位检测统计、自动缴费等可以开发更多的商业模式，增加停车场的收益。2.1总体架构智能停车管理系统通过将多个停车场进行资源整合，以信息化的方式对公众及相关部门提供服务，在提高停车场利用率、降低管理成本、提高管理效率等方面有着极为重要的意义。其整体架构包括：智能停车场系统、智能停车联网平台、城市停车诱导系统等，外部系统作为互动系统存在。智能停车管理系统网络拓扑如下图所示：图2-1智能停车管理系统网络拓扑2.2服务群体根据车辆是否已安装RFID电子标签，可以将智能停车管理系统的服务群体分为两类：1)已安装RFID电子标签的车辆（与银行签约电子支付服务），如小区、单位以及标准停车场的常用客户等；2)未安装RFID电子标签，需领取临时停车（高频）卡的本地和外地车辆。智能停车管理系统可以视服务群体的不同提供不同的服务：（1）所有已安装RFID电子车牌的车辆可不停车进入停车场，这类车辆若未与银行签约电子支付服务且不是所停车库的年/月卡，在停车场出口需停车缴纳现金；若是与银行签约电子支付服务或所停车库的年/月卡，在停车场出口可不停车驶出停车场，费用会自动记账并通过后台进行结算；（2）领取临时停车卡的本/外地车辆按现有高频卡的方式进行停车管理。2.3智能停车联网平台智能停车联网平台是系统的核心部分，可以提供与停车场联网相关的所有业务功能，包括：联网停车场管理、车辆通行数据存储、数据挖掘、清分结算、诱导信息发布等。图2-2智能停车联网平台智能停车联网平台总体说明：1.停车场进口a)装有RFID电子车牌的车辆可以实现不停车快速进入，RFID读卡器获取车辆信息，将包括时间、车牌号、车道号、RSU编号、OBU编号等信息的交易记录数据发送到运营管理中心（智能停车联网平台）；b)未安装RFID电子车牌的车辆使用临时停车卡设备取卡进入停车场。2.停车场出口a)装有RFID电子车牌的车辆可以实现不停车快速通行（电子支付），RFID读卡器获取车辆信息，将包括时间、车牌号、车道号、RSU编号、OBU编号等信息的交易记录数据发送到运营管理中心（智能停车联网平台）；b)未安装RFID电子车牌的车辆采用传统方式进行人工收费。3.运营管理中心（智能停车联网平台）用于采集所有接入联网平台内的停车场的交易数据，负责停车费用的清分结算，并通过银行从客户绑定的停车专用账户中扣除相应的停车费用。并且，智能停车联网平台根据采集到的停车场实时数据，通过多级诱导屏发布相关停车信息，指引驾驶者快速停车。2.4城市停车诱导系统城市停车诱导系统是城市智能交通系统（ITS）的重要组成部分，是解决静态交通的主要系统。通过使用城市停车诱导系统，可以缓解城市交通拥堵状况，减少道路占用，降低车辆尾气排放和噪声，显著提高原有停车设施的利用率，获得良好的社会效益和经济效益。城市停车诱导系统是以可变、多级信息发布屏为载体，向出行者提供停车场的停车场位置信息、当前车位实时数据等信息，指引驾驶员合理停车，同时提供数据进行分析、辅助管理部门决策的智能交通系统。系统由停车数据采集端（停车场）和停车信息发布端（诱导屏）组成，采用先进的有线或无线通讯方式，实现整个区域无缝隙覆盖，即区域内所有的停车场都可纳入该系统。图2-3城市停车诱导系统结构示意图2.5标准停车场系统2.5.1系统简介标准（封闭型）停车场是系统的重要组成单元，通过给停车场用户发放RFID电子车牌，用户将电子车牌粘贴在汽车前挡风玻璃上，每次当贴有电子标签的车辆通过停车场出入口的道闸时，停车场控制系统通过RFID阅读器设备读取车载电子车牌信息，判断车辆是否已授权自动通行或缴费通行，然后控制道闸自动开启，用户无需等待，可直接通行。RFID阅读器特点：识别距离远、识别准确率高、识别速度快、抗干扰能力强。电子车牌特点：安装方便、性能稳定、安全性高、防揭型设计、使用寿命长。采用RFID技术后，停车场可以真正实现不停车收费管理，相比传统管理模式的停车场，大大提高停车场用户的通行效率，同时可有效提升业主对停车场服务的满意度。2.5.2系统组网智能停车场系统主要包含管理计算机、控制器、采集设备以及其他集成外设组成。本着易于扩展、接口通用的原则，在组网设计上，出入口子系统以控制器为核心，与工作站子系统之间采用以太网连接，可以方便的扩展出入口系统；图像识别子系统采用同轴电缆连接图像采集卡与摄像机，其连接距离可达185m左右；车位引导子系统作为一个独立的子系统，与工作站子系统采用以太网连接，与数据库服务器之间进行数据交互。典型一出一入停车场系统组网如下图所示。图2-4系统组网图R地感线圈道闸声光指示装置地感线圈道闸声光指示装置管理中工作站子系统发卡子系统车位引导子系统入口出口图象识别子系统数据库应用服务器监控计算机发卡服务器发卡器标签车位监控计算机有源485转换器泊位控制器泊位传感器系统引导屏场内指示牌控制器控制器入口PC出口PC收费打印机阅读器阅读器摄像机工作站电脑集成外设2.5.3各子系统详细说明2.5.3.1入口管理子系统图2-5入口管理子系统入口管理子系统主要由入口工作站电脑、控制器、自动识别装置以及集成外设组成，完成车辆自动识别、设备控制、信息提示、告警以及与工作站进行通讯的工作。入口管理子系统以控制器作为系统核心，实现对入口外设的控制以及数据采集设备的接入。地感线圈道闸声光指示装置入口PC阅读器……接入工作站子系统集成外设控制器2.5.3.2出口管理子系统图2-6出口管理子系统出口管理子系统主要由出口工作站电脑、控制器、自动识别装置以及集成外设组成，完成车辆自动识别、通道道闸控制、自动/手动收费以及与工作站进行通讯的工作。出口子系统以控制器作为系统核心，实现设备的控制功能以及采集系统的接入。2.5.3.3发卡子系统图2-7发卡子系统发卡子系统布置于停车场工作站，包括发卡服务器、双频发卡器（高频、超高频）、以及RFID电子标签组成。本系统主要完成RFID电子标签的发行功能。地感线圈道闸声光指示装置出口PC阅读器……接入工作站子系统集成外设控制器收费打印机发卡服务器发卡器标签2.5.3.4工作站子系统图