基于RFID和ZigBee技術(shù)融合的智能停車場管理系統(tǒng)

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，私家車保有量越來越多，停車管理的難度越來越高，特別是在上下班高峰期，需要花費較長時間排隊停車取車，因此人們希望能夠快速便捷的出入停車場，智能停車場管理系統(tǒng)便應(yīng)運而生。智能停車場管理系統(tǒng)的應(yīng)用不僅提高了現(xiàn)代人類的工作效率，也大大的節(jié)約了人力物力，降低運營成本，并使得整個管理系統(tǒng)安全可靠。本文論述了以RFID智能車輛識別、地感線圈檢測為基礎(chǔ)，并通過ZigBee技術(shù)構(gòu)建的智能無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)傳輸，并通過服務(wù)器軟件實現(xiàn)車位管理、門禁管理的智能車庫管理系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：RFIDZigBee 融合 智能停車場

中圖分類號：TP2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（a）-0025-01

智能卡停車場收費管理系統(tǒng)是現(xiàn)代化停車場車輛收費及設(shè)備自動化管理的統(tǒng)稱，與傳統(tǒng)的停車場人工管理方式相比，該系統(tǒng)高效、安全、科學(xué)，徹底杜絕了傳統(tǒng)收費管理混亂的情況，是現(xiàn)代化物業(yè)管理的理想設(shè)施。

1 RFID技術(shù)

RFID（Radio Frequency IDentification）技術(shù)，又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識別，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它利用射頻信號及其空間耦合和傳輸特性，實現(xiàn)對靜止或移動物品的自動識別。RFID的信息載體是射頻標(biāo)簽，其形式有卡、紐扣標(biāo)簽等多種類型。其工作頻段可劃分為低頻長波段（LF）、高頻短波（HF）、超高頻分米波（UHF）、特高頻微波（SHF）4個頻段。本智能停車場采用860～960 MHz的UHF頻段，該頻段識別距離最高可達10 m，是目前RFID最受重視，發(fā)展最快的頻段。同LF頻段和HF頻段相比，UHF頻段RFID通信距離遠、讀寫速率快，同SHF頻段相比，受環(huán)境影響較小。

2 zigbee技術(shù)

Zigbee是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)名稱。這一名稱來源與蜜蜂的八字舞。其特點是近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。

本智能停車場系統(tǒng)采用zigbee技術(shù)作為通信技術(shù)，將停車場中分布的各種檢測傳感器如地磁線圈、超聲波檢測模塊以及RFID讀寫器連接起來，使得多個RFID讀寫器、超聲波檢測模塊無線連接組網(wǎng)，達到多點數(shù)據(jù)無線采集、傳輸?shù)哪康摹Ｗ罱K構(gòu)建以ZigBee的多點自動識別，智能無線組網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)RFID識別、超聲波檢測并能通過服務(wù)器軟件進行車位管理、門禁管理的智能車庫管理系統(tǒng)。

3 主要技術(shù)要點或技術(shù)關(guān)鍵及解決途徑

3.1 UHF頻段RFID讀寫器與ZigBee模塊結(jié)合

（1）RFID讀寫器數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)通過以STC12C5A60S2單片機為核心的通信模塊，通信協(xié)議采用RS232C標(biāo)準(zhǔn)，編寫將RFID數(shù)據(jù)發(fā)送給ZigBee模塊通信程序。

（2）ZigBee模塊通過以STC12C5A60S2單片機為核心的通信模塊通信，并編寫程序與RFID通信模塊數(shù)據(jù)傳輸程序，數(shù)據(jù)校驗采用CRC16算法。

3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)計和程序設(shè)計

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采取以一個ZigBee模塊為中心協(xié)調(diào)器與服務(wù)器連接，其余的ZigBee模塊與中心協(xié)調(diào)器形成星形拓撲，子節(jié)點地址由中心協(xié)調(diào)器分配，通過服務(wù)器和協(xié)調(diào)器的配合建立和維護無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。編寫程序?qū)崿F(xiàn)上述功能。

3.3 中央控制器控制軟件設(shè)計

控制界面通過CVI軟件進行設(shè)計。控制軟件與協(xié)調(diào)器之間數(shù)據(jù)通信通過C語言編寫程序?qū)崿F(xiàn)。

3.4 門禁控制系統(tǒng)實現(xiàn)車輛進出管理

門禁系統(tǒng)由中央控制器由中央控制器控制。由RFID讀寫器發(fā)現(xiàn)有車輛需要出入后，將檢測信息由ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳送給中央控制器，中央控制器接收到檢測信息并處理后發(fā)出門禁控制信號，門禁控制信號通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳送，當(dāng)安裝在門禁系統(tǒng)上的ZigBee模塊接收到以后，送給門禁系統(tǒng)中以單片機為核心的終端控制器，并由終端控制器控制門禁系統(tǒng)最終實現(xiàn)出入管理。

4 所采用的技術(shù)路線、工藝流程、技術(shù)措施等

整個系統(tǒng)設(shè)計方法包括硬件設(shè)計原則、軟件設(shè)計原則、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)規(guī)范、抗干擾技術(shù)四個方面。

4.1 硬件設(shè)計原則

（1）約束條件。監(jiān)控對象為車輛，通過在車輛上安裝電子標(biāo)簽，通過RFID閱讀器對車輛進行識別檢測，車輛為活動的對象，要求在一定的檢測距離和在一定速度范圍內(nèi)運動時電子標(biāo)簽的可靠、有效識別。ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)要求能夠可靠有效地將傳感器信息傳送給中央控制器。中央控制系統(tǒng)要對車輛出入進行實時監(jiān)控，獲取正確車輛出入信息進行判斷后發(fā)送給門禁控制系統(tǒng)正確控制信號，并能對車位信息及時更新。

（2）系統(tǒng)模塊設(shè)計。整個系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，可分為以下3個模塊。

①中央控制器采用PC商用機，停車場環(huán)境不屬于惡劣的工業(yè)環(huán)境，PC商用機可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，相對于工控機而言成本較低。子節(jié)點采用以STC12C5160S2為控制核心構(gòu)成的嵌入式數(shù)據(jù)采集器。

②RFID采用UHF頻段，超高頻系統(tǒng)通過電場來傳輸能量。電場的能量下降的不是很快，主要是通過電容耦合的方式進行實現(xiàn)，該頻段讀取距離比較遠，無源可達10 m左右。

③無線組網(wǎng)通訊技術(shù)采用ZigBee，這是一種便宜的，低功耗近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本。

（3）系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)。

硬件采用系統(tǒng)組態(tài)技術(shù)，通信選用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，RFID模塊和ZigBee模塊采用商業(yè)化產(chǎn)品，可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低研制成本，縮短開發(fā)周期。

軟件采用可視化開發(fā)工具CVI進行開發(fā)，有利于縮短開發(fā)周期和建立友好的系統(tǒng)界面。

4.2 軟件設(shè)計

應(yīng)用軟件主要主要包括檢測程序、控制程序、數(shù)據(jù)處理程序、通信程序、數(shù)據(jù)庫管理程序、系統(tǒng)界面程序。

4.3 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)規(guī)范

（1）統(tǒng)一的電氣標(biāo)準(zhǔn)。

RFID讀寫器與ZigBee通信、ZigBee中心協(xié)調(diào)器與中央控制器通信均采用RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，電氣標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，通信速率均為9600 kbps。

（2）統(tǒng)一的機械特性。

通信接口均采用DB-9接口。

（3）統(tǒng)一的指令系統(tǒng)。

檢測程序、控制程序、數(shù)據(jù)處理程序、通信程序、系統(tǒng)界面程序全部由c語言編寫，指令系統(tǒng)統(tǒng)一。

4.4 抗干擾設(shè)計

主要采取電路抗干擾技術(shù)，采用屏蔽、隔離、接地、濾波等技術(shù)抑制干擾。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，車輛保有量逐年增加，對汽車的管理與停車場的要求越來越高，采用RFID技術(shù)與ZIGBEE技術(shù)融合形成的智能停車場系統(tǒng)，不僅能夠提供有效的汽車管理方案，還能提高停車場管理效率，由于使用了ZIGBEE無線通信技術(shù)，可大大減少后期施工布線的要求，應(yīng)用前景較好。