射频识别技术在停车场管理系统中的应用

1、背景介绍：

随着国家经济间建设的不断发展，国有综合实力的不断提高，小汽车已经逐步走进千家万户，面对汽车时代的来临，整个社会对于智能停车场要求也将进入一个全新的物业管理模式。深圳天势达计算机有限公司提供了最新一代的UHF RFID射频识别产品，由它组成的智能停车场管理系统将取代古老的人工收费的管理办法，满足了生活节奏不断加快对当今停车场管理要求，为您创造全新的物业管理形象和可观的经济效益。射频自动识别不停车收费系统是一种采取“射频自动识别车号车型、远距离电子标签卡收费、计算机管理、闭路电视监视及检测器校验”的最新颖的自动收费方式，是公路交通、车辆管理管理走向数字化的基础设施。

 

 

2、现实意义：

（1）、树立全新的物业管理形象 现代化的高科技产品的使用，一定会使企业的物业管理形象和知名度得到很大的提高。采用智能停车场管理系统，无论从产品的造型方面，还是自动管理所带来的先进性和科学性，都将会给物业管理树立起良好的形象，使企业成为科学管理的楷模。

（2）、严格的收费管理 对于目前的人工现金收费方式，一方面劳动强度大，效率低,另外一个主要的弊端就是财务上造成很大的漏洞和现金流失。使用射频智能停车场管理系统之后，所有车辆的收费都是经过电脑确认和统计，杜绝了失误和作弊，保障了车场投资者的权益。

（3）、安全管理 一卡一车，资料存档，保证停车场停放车辆的安全。人工发卡、收卡，难免有疏漏的时候，因为没有随时记录可查，丢车或谎报丢车的现象时有发生，给停车场带来诸多麻烦和经济损失。采用智能停车场管理系统之后，月租卡和储值卡消费者均在电脑中记录了相应的资料，卡丢失后可及时补办。时租卡丢失也可随时检索，及时处理，同时在配有图象对比设备下，各类停车卡均有车牌号码存档， 一卡专用，车牌不对，电脑随时提示，并提出警告，不得离开。

（4）、防伪性高 因为射频识别卡的保密性极高，它的加密功能一般电脑花上十年的时间也解不了，所以不容易伪造。

（5）、耐用可靠，操作过程全自动化，既节约人力又节省时间。 本系统采用的无源射频识别卡，免维护，使用寿命长，全密封，免接触，所以防尘防水，无需人为开启闸门，系统自动读卡、验卡，打开闸门。

 

3、技术简介

微波射频识别（UHF RFID）技术是国际上最先进的第四代自动识别技术，近几年刚刚开始兴起并得到迅速推广应用的一门新技术，它有识别距离远、识别准确率高、识别速度快、抗干扰能力强、使用寿命长、可穿透非金属材料等特点,运用范围广。智能停车场管理系统通过远距离无源射频识别技术有效防止了人为因素给停车场管理带来的破坏和干扰，实现大厦、物业小区停车场的智能化科学管理，可控制费用流失,提高运营效率，确保车辆安全。

停车场管理的车辆用户分为两大类：（一）固定用户：是该停车场的常客，几乎每天都要进出被管理停车场多次；（二）临时用户：是指偶尔才出入被管理停车场一次的散客。 针对固定用户，现有的停车场管理系统采用发月票卡的方法来减少他（她）们进出停车场时的登记检查手续。但目前月票卡大多采用近距离卡，每次进出停车场时驾驶人员还必须摇开玻璃窗，把月票卡伸到读卡设备前晃动几下，才能使挡杆抬起，允许车辆进入。 如果使用远距离月票卡，只要把月票卡贴在汽车挡风玻璃上，每次车辆到达停车场闸口时，由远距离读卡设备判断可控制挡杆自动抬起，因此固定用户车辆可以不必停顿、长驱直入。这极大地提高了车辆的通行效率，减少了污染；同时免除了刮风下雨等恶劣天气造成的种种不便。

 

4、 设备组成

远距离读卡设备的组成包括：

（1） 电子标签（也就是通常所说的“卡”）：电子标签上记载有所贴车辆在停车场管理处登记在册的合法编号，以及系统认为必须的某些车辆特征信息。

目前，我公司推向市场的是从美国引进的TSD-5520型超高频电子标签，该标签为无源免维护卡，读取距离可达7米以上，它采用塑料薄膜封装、自带粘贴胶层，可以直接被贴在汽车挡风玻璃上使用。未封装标签及封装好的塑料卡如下图所示：

 

                          

 

（2） 微波天线：向电子标签发送并接收微波信号的定制天线。针对停车场应用，我们选用了增益约为9dBi的小体积天线。该天线安装使用方便，且造型美观。

（3） 读写器：用来自动读取微波天线视场内电子标签上的数据，并进行电子标签合法性判断。

我公司自行研制的TSD-1820读写器是专门针对停车场管理系统应用而推出的远距离读写器，它具有Wiegand26或Wiegand34、RS485、RS232等数据输出接口，能够与市场上使用的符合上述接口标准的控制器直接相连，而不需要改变现有的停车场管理系统的任何软件和硬件。

 

5、设备连接

远距离读卡设备的相互连接关系如下图所示：

 

（1）读写器一般通过Wiegand口与停车场管理系统中的控制器相连，读写器每读到一张卡号时，自动把卡号发送到控制器，控制器判断为有效卡号后，打开道闸放车通行。

（2）读写器经过微波天线向外发射信号并接收电子标签返回信号。微波天线通过专用微波电缆与读写器连接，要求电缆长度越短越好，一般应不超过3m。

 

5、 安装使用

与远距离卡使用有关的活动有：

a) 发卡：由停车场管理人员对需要管理的车辆进行登记编号，再由系统安装管理人员使用我公司提供的《深圳天势达科技系列读写器用户授权与发卡软件》把登记信息录入计算机，并把编号写到电子标签中（软件的使用参见相关说明书）。

只有经过编号授权的卡才是合法卡，才能自动允许进入停车场。

b) 贴卡：把编号后的卡贴到对应的车辆上。

由于停车场设备一般安装在车道左边（靠驾驶员一边）的隔离岛上，因此电子标签应贴在挡风玻璃上偏左边的位置如下图所示。对于小型车（含普通面包车），其电子标签参照下图尺寸粘贴。如果是大卡车应适当把电子标签往下贴，以不遮挡驾驶员的视线为原则。

另外，如果天线安装在右边，那么标签也应贴在汽车挡风玻璃的右边。如果天线装在车道的正上方，则标签应贴在车内后视镜附近。

 

c) 架设微波天线：

(1). 立杆

在停车场出入口处的车道隔离岛上（靠驾驶员一边）立一根天线安装杆， 杆件的直径2英寸、长度1.8米，最好使用壁厚大于1.2mm的不锈钢材料。天线立杆在隔离岛上的位置见下图。

 

(2). 固定天线

用天线包装盒中自备的紧固件把微波天线固定在立杆的顶部，天线中心到车道水平面的距离约2.0米。

(3). 调整天线角度

天线俯角：指天线向地面倾斜与立杆之间的夹角，约20~25°

 

天线方位角：指天线偏向车道方向的偏移角，约30~40°

 

说明：

Ø         上述安装尺寸是针对宽度为3.0米的车道而设计，实际应用时针对具体的车道情况应作适当调整。

Ø         为了解决后面一辆贴有远距离卡的汽车替前面一辆未装远距离卡的汽车打开闸门的问题，设计天线安装方法时，并不要求读取电子标签的距离最远，而是让车辆靠近天线时才能读取标签，去打开闸门。

(4). 安装读写器

读写器安装在“手动吐卡机”的下部，由于每个厂家生产的吐卡机规格不同，因此如何把读写器安装到吐卡机内，由系统集成商负责解决。 由于连接读写器与天线的配套微波电缆长度为3.0米，因此读写器的安装要考虑方便电缆的连接。

 

另外，读写器的信号线连接参见相关说明书。

 

 

 

附录一、电子标签性能指标

（1） 工作频率： 902～928 MHz

（2） 有效识读距离最大可达10米（注：距离因采用的天线和读写器的发射功率不同而变化）。

（3） 无源卡设计，无需电池

（4） 内存容量： 1024bits EEPROM内存，可进行读、写、擦除再写操作。以字（32bits）为单位存储编址、和存储锁定，其中96 Bit用作系统参数在出厂时已锁定，928 Bit为用户应用开发区。用户可对指定字区永久写保护，使应用系统安全可靠。

（5） 内存可反复擦写100，000次以上，有效使用寿命可达十年以上。

（6） 读写速率： 理论上，从单个标签上读取32bits耗时少于1.5 ms ，从单个标签上写入32bits耗时少于30 ms。

（7） 防冲突：采用二进制树防冲突协议，允许工作区内有多个标签时的可靠读写。

（8） 标签采用薄膜塑料封装，具有一定的防拆功能。

（9） 工作温度：－20℃ ～ ＋70℃ 储存温度： -40℃ ～ ＋85℃

（10） 体积：45mm*33mm*0.8mm

 

附录二、RFS-1820读写器性能特点

(1)、工作频率：902MHz~928MHz

(2)、工作方式：以广谱跳频（FHSS）或定频脉冲发射方式工作

(3)、输出功率：＋10～31.5dBm可调整；

(4)、读卡速度：单卡平均读取每32bits小于10ms

(5)、防冲突：采用有效的二进制树防冲突协议，不管工作区有多少个标签，一次可有效识读多达30个标签。

(6)、授权机制：允许厂商与最终用户对读写器进行两级授权，确保某一集成商销售的读写器不能读取另一个集成商发行的电子标签；同时保证两个不同用户之间的电子标签也不能互用。

(7)、通信接口：一个Wiegand 26/34口,可兼容国内现有停车场管理系统的控制电路。另有一个RS485口，可进行双向数据传输，通信协议可根据用户需要定制。

(8)、天线：N座，外接一个微波天线。连接电缆长度一般为3米（如果外接天线增益大于12dBi，则电缆长度可达10m）

(9)、发光二极管（LED）：红灯指示电源，绿灯指示读卡状态，黄灯指示是否连接天线；

(10)、供电：配220V交流转＋5V直流转换器；

(11)、功耗：峰值功率小于12W；

(12)、外形尺寸： 240mm*229mm*42mm

(13)、重量：铝合金外壳，整机重约3.5Kg；

(14)、工作温度：－25℃~＋55℃；