基于RFID和ZigBee技术融合的智能停车场管理系统
时间：2021-04-07 07:55:02 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘 要：随着我国经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，私家车保有量越来越多，停车管理的难度越来越高，特别是在上下班高峰期，需要花费较长时间排队停车取车，因此人们希望能够快速便捷的出入停车场，智能停车场管理系统便应运而生。智能停车场管理系统的应用不仅提高了现代人类的工作效率，也大大的节约了人力物力，降低运营成本，并使得整个管理系统安全可靠。本文论述了以RFID智能车辆识别、地感线圈检测为基础，并通过ZigBee技术构建的智能无线网络实现实时数据传输，并通过服务器软件实现车位管理、门禁管理的智能车库管理系统。
关键词：RFIDZigBee 融合 智能停车场
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（a）-0025-01
智能卡停车场收费管理系统是现代化停车场车辆收费及设备自动化管理的统称，与传统的停车场人工管理方式相比，该系统高效、安全、科学，彻底杜绝了传统收费管理混乱的情况，是现代化物业管理的理想设施。
1 RFID技术
RFID（Radio Frequency IDentification）技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号及其空间耦合和传输特性，实现对静止或移动物品的自动识别。RFID的信息载体是射频标签，其形式有卡、纽扣标签等多种类型。其工作频段可划分为低频长波段（LF）、高频短波（HF）、超高频分米波（UHF）、特高频微波（SHF）4个频段。本智能停车场采用860～960 MHz的UHF频段，该频段识别距离最高可达10 m，是目前RFID最受重视，发展最快的频段。同LF频段和HF频段相比，UHF频段RFID通信距离远、读写速率快，同SHF频段相比，受环境影响较小。
2 zigbee技术
Zigbee是一种短距离、低功耗的无线通信技术名称。这一名称来源与蜜蜂的八字舞。其特点是近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
本智能停车场系统采用zigbee技术作为通信技术，将停车场中分布的各种检测传感器如地磁线圈、超声波检测模块以及RFID读写器连接起来，使得多个RFID读写器、超声波检测模块无线连接组网，达到多点数据无线采集、传输的目的。最终构建以ZigBee的多点自动识别，智能无线组网技术为基础，实现RFID识别、超声波检测并能通过服务器软件进行车位管理、门禁管理的智能车库管理系统。
3 主要技术要点或技术关键及解决途径
3.1 UHF频段RFID读写器与ZigBee模块结合
（1）RFID读写器数据采集模块数据通过以STC12C5A60S2单片机为核心的通信模块，通信协议采用RS232C标准，编写将RFID数据发送给ZigBee模块通信程序。
（2）ZigBee模块通过以STC12C5A60S2单片机为核心的通信模块通信，并编写程序与RFID通信模块数据传输程序，数据校验采用CRC16算法。
3.2 无线传感器网络拓扑结构设计和程序设计
无线传感器网络采取以一个ZigBee模块为中心协调器与服务器连接，其余的ZigBee模块与中心协调器形成星形拓扑，子节点地址由中心协调器分配，通过服务器和协调器的配合建立和维护无线传感器网络。编写程序实现上述功能。
3.3 中央控制器控制软件设计
控制界面通过CVI软件进行设计。控制软件与协调器之间数据通信通过C语言编写程序实现。
3.4 门禁控制系统实现车辆进出管理
门禁系统由中央控制器由中央控制器控制。由RFID读写器发现有车辆需要出入后，将检测信息由ZigBee无线网络传送给中央控制器，中央控制器接收到检测信息并处理后发出门禁控制信号，门禁控制信号通过ZigBee无线网络传送，当安装在门禁系统上的ZigBee模块接收到以后，送给门禁系统中以单片机为核心的终端控制器，并由终端控制器控制门禁系统最终实现出入管理。
4 所采用的技术路线、工艺流程、技术措施等
整个系统设计方法包括硬件设计原则、软件设计原则、网络互联规范、抗干扰技术四个方面。
4.1 硬件设计原则
（1）约束条件。监控对象为车辆，通过在车辆上安装电子标签，通过RFID阅读器对车辆进行识别检测，车辆为活动的对象，要求在一定的检测距离和在一定速度范围内运动时电子标签的可靠、有效识别。ZigBee无线网络要求能够可靠有效地将传感器信息传送给中央控制器。中央控制系统要对车辆出入进行实时监控，获取正确车辆出入信息进行判断后发送给门禁控制系统正确控制信号，并能对车位信息及时更新。
（2）系统模块设计。整个系统采用模块化设计，可分为以下3个模块。
①中央控制器采用PC商用机，停车场环境不属于恶劣的工业环境，PC商用机可保证系统的稳定性和可靠性，相对于工控机而言成本较低。子节点采用以STC12C5160S2为控制核心构成的嵌入式数据采集器。
②RFID采用UHF频段，超高频系统通过电场来传输能量。电场的能量下降的不是很快，主要是通过电容耦合的方式进行实现，该频段读取距离比较远，无源可达10 m左右。
③无线组网通讯技术采用ZigBee，这是一种便宜的，低功耗近距离无线组网通讯技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。
（3）系统设计技术。
硬件采用系统组态技术，通信选用RS-232C标准，RFID模块和ZigBee模块采用商业化产品，可以提高系统稳定性，降低研制成本，缩短开发周期。
软件采用可视化开发工具CVI进行开发，有利于缩短开发周期和建立友好的系统界面。
4.2 软件设计
应用软件主要主要包括检测程序、控制程序、数据处理程序、通信程序、数据库管理程序、系统界面程序。
4.3 网络互联规范
（1）统一的电气标准。
RFID读写器与ZigBee通信、ZigBee中心协调器与中央控制器通信均采用RS-232C标准，电气标准统一，通信速率均为9600 kbps。
（2）统一的机械特性。
通信接口均采用DB-9接口。
（3）统一的指令系统。
检测程序、控制程序、数据处理程序、通信程序、系统界面程序全部由c语言编写，指令系统统一。
4.4 抗干扰设计
主要采取电路抗干扰技术，采用屏蔽、隔离、接地、滤波等技术抑制干扰。
5 结语
随着我国经济的发展，车辆保有量逐年增加，对汽车的管理与停车场的要求越来越高，采用RFID技术与ZIGBEE技术融合形成的智能停车场系统，不仅能够提供有效的汽车管理方案，还能提高停车场管理效率，由于使用了ZIGBEE无线通信技术，可大大减少后期施工布线的要求，应用前景较好。
