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基于RFSN的智能停车场管理系统分析

发表时间：2020/8/20 来源：《基层建设》2020年第10期作者：韩自辉

[导读] 摘要：基于RFSN的智能停车场管理系统研究是实现停车场朝着智能化方向发展的关键，已经得到了社会各界的广泛关注。

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        摘要：基于RFSN的智能停车场管理系统研究是实现停车场朝着智能化方向发展的关键，已经得到了社会各界的广泛关注。本文将围绕基于RFSN的智能停车场管理系统进行阐述，详细分析具体的设计方案，针对在设计过程中存在的关键难点采取有效的解决对策，坚持理论联系实际的基本原则，旨在为日后研究工作的顺利进行奠定基础。
        关键词：RFSN；智能停车场；管理系统
        前言：智能停车场的广泛应用是对传统停车场的升级与完善，在设计的过程中，将无线射频识别技术以及无线传感器网络技术有效的应用其中，实现停车场的自动化管理，注重优化RFSN的智能停车场管理系统模块，对进出车辆进行全方位的监测，使之保证智能停车场管理系统的高效运行。
        1 基于RFSN的智能停车场管理系统设计方案
        1.1总体设计
        此次系统设计以科学性以及经济性原则为出发点，充分做好停车场的现场勘查工作，详细了解停车场出入口的情况，并将感应式智能卡应用其中，与管理系统软件进行连接，实时对停车场的运行状态进行监测，并对其进行收费管理。对该停车场原理布局进行分析，关注入口车道以及出口车道运行状态，分别将控制设备安装其中，在收费处安装位置的选择上主要是在停车场的出口处，并在收费处安装收费管理设备，为了提升停车场的管理质量，借助图像捕捉卡的方式对入口处的车辆进行检测，并与图像数据库进行连接。当车辆驶出时，在识别的过程中可以采用在入口处所捕捉到的图像进行，使之车辆在出口以及入口的信息保持一致，当发现不一致时，会及时发出报警信号，以此防止出现偷盗车辆的行为。
        1.2技术方法
        在对RFSN的智能停车场管理系统设计进行研究的过程中主要采用的是方法设计-仿真分析以及试验测试等几个环节，在此环节中结合拓扑控制以及多跳路由的实际情况，在设计节能的拓扑控制算法的过程中，主要是以传感器网络节点的冗余配置为主，为了有效的降低结点耗能，则需要以LEPS多跳路由算法为基础。关注RFID以及WSN模块运行的状态，将抗干扰硬件以及软件有效的应用其中，以此防止二者之间呈现出相互干扰的状态，保证智能停车系统的可靠性。将通信技术、RFID技术以及节能的WSN路由有效的应用其中，在实际研究的过程中第一步要完成的是车入库以及出库前端RFID射频读写器的开发工作；第二步是要关注车库内部运行的状态，实现无线传感器网络数据的采集以及传输，并与前端RFID系统进行有效的结合。
        1.3入口流程模块
        在对车牌进行识别的过程中借助读卡的形式来完成，软件系统实时关注车辆入场状态，系统此时会自动捕捉到压到线圈的车辆，借助抓怕车辆入场图像的形式进行识别。针对于临时车辆来说，用户在取卡的过程中，按下取卡标识，并将车辆的入场信息储存在卡片中，此时道闸接到指令后会自动开启，在用户进入停车场前会有语音提示，将卡取出，道闸将自动转化为关闭的状态。针对于长期卡车辆来说，此时系统将会自动识别用户出示的长租卡，并自动与卡片中的车牌号进行比较，如果二者车牌号相同，此时将通过图像拍摄的形式获取入场信息，并将其保存在长租卡中，用户可以伴随着语音进入停车场。需要注意的是要将软件上显示的车牌与数据库中的车牌进行比较，当出现不一致时将会出现提示，此时由工作人员进行处理。
        1.4出口流程模块
        出口流程模块与入口模块功能一致，在对车辆出厂车牌号进行识别的过程中，主要是借助入场时拍摄的图形来自动识别，对车辆入场时的信息车牌以及图像进行识别时用户通过刷卡进行，以此为依据判断信息是否有效。针对于临时卡来说，在收取泊车人停车费用的过程中此时系统将自动计算，随即将卡收获；针对于长期卡来说，需要将车辆在入场以及出场的车牌图像以及信息进行比较，此时系统会对信息的有效性进行判断，当信息一致时，道闸将开启，车辆驶出。当出现信息不一致的现象时，操作人员可以选择“确定放行”按钮，将车辆的出场信息进行保存，车辆驶离停车场。
        1.5系统的主要设备
        主要包括中心服务器、出口处设备以及入口处设备。中心服务器，主要是对用户卡的发放以及收费等，实时对车辆的出入场的信息进行监控，对数据进行接收，对其进行自动化分析之后生成报表，了解车位的使用状态。出口处设备，包括图像捕捉卡以及感应处理模块等，可以借助拍摄系统的方式对车辆的车牌信息进行识别，此时道闸将根根据系统的提出进行开启或者关闭。同时，在收费的过程中，借助RS422双工等方式进行通信，与停车场出口以及入口处的读卡器进行连接，出场时关注同一卡号车牌号信息，并与入场时信息进行比较，完成用户信息的查询。入口出设备，主要包括地感线圈以及拍摄系统等，此时感应卡以感应式的方式自动发放，其中临时卡自动发放子系统主要由车辆感应器以及驱动板组成，了解发卡驱动板与车辆传感器，二者配合完成取卡以及发卡功能[1]。
        1.6RFSN的智能停车场管理系统网络拓扑
        RFSN智能停车场管理系统在运行的环节中，注重将电子标签、读写器以及计算机网络三个模块整合在一起。首先是在无线电载波信号在向外发射的过程中，主要是读写器借助发射天线来实现的，此时关注发射天线的工作区域，当有车辆通过时电子标签会进入其中，在发射信息时，此时的电子标签被激活，实现信息代码的发送。随后电子标签所发出的载波信号在经过天线发出时，系统接收到指令将载波信号传输给读写器，经过天线调节器来完成，并对后台的电脑控制器保持连接，在信号传输之前需要借助读写器来对信号进行解调解码，此时电脑终端在对标签的合法性进行判断的过程中，需要借助逻辑运算判断来进行，关注所设定的指令，并对执行机构进行控制，以发出指令信号的形式对其进行处理。为了实现各监控点之间的有效连接，则需要借助计算机通信网络的形式来进行，通过总控信息平台来来操作。
        2 基于RFSN的智能停车场管理系统模块构成
        RFSN的智能停车场管理系统主要由电子标签、读写器以及计算机网络三个部分组成。第一，电子标签。电子标签具有储存信息的功能，及时获取到被识别车辆的数据信息，并对其进行存储，在对车辆进行识别的过程中需要将电子标签放置在车辆上，在对所存储的信息进行读写的过程中，主要以射频读写器来实现，以非接触的方式为主，实现车辆信息的读与写。第二，读写器。在应用的过程中借助射频技术读写电子标签来完成，在对读写的信息进行传输时，需要与计算机系统保持连接，并借助网络系统的优势对其进行集中管理，以此实现读写器标签信息的传输。第三，计算机网络通信。该模块的主要功能是对数据进行集中管理，在通信的环节中，关注读写器的状态，在与计算机系统进行连接的过程中要保证接口的准确性，以此完成通信的传输功能（如图一所示）。

        图 1 RFSN的智能停车场管理系统功能图
        3 基于RFSN的智能停车场管理系统关键技术难点
        3.1移动车辆跟踪以及定位问题
        在移动车辆精确跟踪系统实现的过程中，会受到传感器节点能量有限以及通信距离小等因素的影响，这是其中最关键的难题。为此，在系统设计的过程中要对车辆的速度以及位置进行精准定位，将卡尔曼滤波法应用其中，对其进行估算。由于算法较为复杂，在实际运算的过程中会产生一定的能耗，而借助算法优化的方式来降低运算难度，且运算的准确性较高。
        3.2WSN技术和FRID技术协同问题
        关注智能停车场的运行情况，要保证前台与后台之间的数据实时共享，这一环节主要是借助传感器网络以及射频RFID来实现的。首先，对RFID模块的运行进行分析，对该模块的发射频率进行了解，其发射频率较大，在2.4GHZ频段运行。对WSN技术进行研究，在实际运行的环节中会受到RFID设备以及传感器网络的影响，为此，为了保证智能停车场的平稳运行，亟需解决RFID技术与WSN技术之间的协同问题。可以将阅读器与WSN节点进行融合，并实现与区域内的其它无线通信节点形成多跳的通信网络。还可以将主动式标签与传感器节点进行融合，此时传感器对车辆的信息进行监测，并交由RFID进行集中处理，实时获取停车场运行的动态信息。
        3.3冗余信息的实时处理问题
        为了提升车辆信息采集的准确性，要注重对车库中的目密度进行监测，使之保持在最佳的区间，关注节点监测区域的状态，当处于重叠的状态时数据冗余现象时有发生，如果不对其进行及时的处理，将会对智能停车场系统的性能造成影响。为此，需要采取有效的对策解决冗余信息的实时处理问题，在此环节中，可以将数据融合技术有效的应用其中，并将停车场的数据信息进行整合，采取聚合分析的方式对数据进行分析，了解网络内容数据运行的状态，要尽量降低信息的传输量。同时，为了保证系统内部预警的正常运行，要提升网络内部节点信息的准确性，可以采取事件优先级以及二元指数退避等方式实现[2]。
        4 基于RFSN的智能停车场管理系统主要功能
        该系统可以对临时卡、月租卡、特殊卡以及储值卡进行处理。将RFSN感应式智能卡技术应用其中，在实现数据传输的过程中，借助两对双绞线以及RS-232接口的方式完成，可以实时获取停车场内部运行的实际情况，集中对车辆信息进行记录，在软件界面上提示和好走过持卡人信息以及停车状况信息。在对临时卡进行分析的过程中，在费用收取的过程中以停留的时间为依据，当用户驶离停车场时需要将临时卡收回。对于月租卡而言，在付费的过程中以每月结算为主，能够在有效期内进场或者出场。储值卡与月租卡用户收费方式相似，仍然不需要停车付款，在收费的过程中会自动对费用进行扣除。该智能停车场管理系统操作方式简单，在实际运行的环节中能够自动实现出场以及入场的读卡与出卡，一定程度上在提升了智能停车场管理效率的同时也节省了人力、物力以及财力资源的消耗，采用RS422双工的方式进行操作，可以减少人为操作的误差[3]。
        5 基于RFSN的智能停车场管理系统特点分析
        5.1自动化程度高
        基于RFSN的智能停车场管理系统具有自动化程度高的特点，该系统在运行的环节中，可以全方位的对停车场进行自动化的管理，车辆在出场以及入场的过程中，很少会遇到特殊的情况，一旦遇到特殊情况，则需要借助人工的方式进行处理，减低了工作人员的压力。对票卡进行分析，关注车辆在出场以及入场的状态，并对其进行控制，同时，票卡的优势较为显著，一定程度上为员工开展考勤工作提供了便利，该票卡可以在门锁以及电梯等通道使用，降低存在的不安全隐患。
        5.2安全级别高
        该系统在设计的过程中，对关键位置进行检测，并将安全保障措施应用其中以此保证机械以及电气处于正常运行的状态。关注各分站点运行情况，将CAN总线以及485总线联合在一起，实现RS422双工，并与管理中心进行连接，可以实现各站点之间数据信息的共享，且各站点处于独立运行的状态，其中一个环节出现问题并不会对其它分站的运行造成影响，以此保证智能停车场的高效、安全运行。
        5.3功能强大
        该系统在运行的环节中主要是发挥管理中心服务器以及高速摄像监控的优势，在管理中心服务器中可以借助数据库对车辆的信息进行调取，并了停车场的收费信息，并生成数据报表，了解车辆的信息，防止出现数据丢失的问题。借助高速摄像监控的方式对车牌信息进行记录，将车辆出场以及入场信息进行比较，针对不一致的进行预警，以此防止出现盗取车辆的现象。
        结论：基于RFSN的智能停车场管理系统具有自动化程度高以及安全级别高的优势，在实际应用的过程中有助于从整体上提升停车场管理效率与质量。找准系统设计的关键性技术难点，注重对移动车辆跟踪与定位问题进行有效的解决，将进出车辆的收费以及核算等功能整合在一起，以此实现停车场的有序运行。
        参考文献：
        [1]张楠楠，张晓.基于物联网技术的智能停车场系统设计与实现[J].现代电子技术，2020，43（12）：38-41.
        [2]朱旭东.基于NB-IoT的车辆检测器在智能停车场的应用[J].物联网技术，2020，10（04）：87-89.
        [3]辛浩.以泊车机器人为主体的智能停车场的设计[J].科技风，2020（08）：32.