孟 楷，孔慶忠，劉瑤瑤，張偉海，于 歡

（內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 機(jī)械學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010051）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，汽車數(shù)量的快速增長(zhǎng)引發(fā)了汽車的管理問題，將射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)應(yīng)用在此領(lǐng)域便可有效地解決這一問題?；赗FID的遠(yuǎn)距離車輛出入管理系統(tǒng)處于市場(chǎng)前沿，技術(shù)含量高，其通過對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)距離信息采集處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)出入車輛的快速識(shí)別和管理［1］。

1 車輛出入管理系統(tǒng)組成及原理

本設(shè)計(jì)的車輛出入管理系統(tǒng)是以某小區(qū)停車場(chǎng)為案例，大門寬度為5m，屬于單通道進(jìn)出型，其系統(tǒng)組成如圖1所示，由車輛門禁控制器、讀卡器、道閘、地感線圈、攝像機(jī)以及管理計(jì)算機(jī)、管理軟件等組成。

圖1 車輛出入管理系統(tǒng)示意圖

系統(tǒng)采用超高頻射頻識(shí)別技術(shù)，給小區(qū)內(nèi)每輛車配備一張已在管理計(jì)算機(jī)中注冊(cè)好的有源感應(yīng)卡，該卡會(huì)不斷發(fā)射信號(hào)。當(dāng)位于入口的地感線圈檢測(cè)到有車輛進(jìn)出時(shí)，會(huì)通知附近遠(yuǎn)距離閱讀器接收感應(yīng)卡的信號(hào)，并進(jìn)行判斷。若合法，控制器上的繼電器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)道閘開放，放行車輛；若不合法，說明是臨時(shí)用戶，由語(yǔ)音提示器提示車主取臨時(shí)卡，取完臨時(shí)卡后，開啟閘道放行，并開始計(jì)時(shí)，否則不予放行。當(dāng)車輛離開小區(qū)時(shí)，同樣進(jìn)行檢測(cè)，若為有效的有源RFID用戶（小區(qū)用戶），則快速自動(dòng)放行；若為臨時(shí)用戶，則提醒交卡，并計(jì)算收費(fèi)。在門衛(wèi)處設(shè)置一臺(tái)計(jì)算機(jī)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛出入記錄，包括車輛牌照、司機(jī)姓名、卡內(nèi)費(fèi)用以及照片。

本系統(tǒng)讀卡距離可達(dá)幾十米，如果為固定用戶，無須車主靠近刷卡或在制定區(qū)域等待通過，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別，避免在某些惡劣條件下車主還要下車窗靠近閱讀器才能刷卡通行等問題，并在車輛出入高峰時(shí)段有效緩解車輛過多導(dǎo)致的排隊(duì)刷卡堵塞問題，真正實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制，提高了車輛的出入效率。

2 射頻識(shí)別系統(tǒng)

2．1 射頻識(shí)別系統(tǒng)的組成及工作流程

射頻識(shí)別系統(tǒng)由射頻標(biāo)簽、閱讀器和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組成，如圖2所示。

圖2 射頻識(shí)別系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

在射頻識(shí)別系統(tǒng)中承載著數(shù)據(jù)信息的載體是射頻標(biāo)簽，由標(biāo)簽天線和標(biāo)簽芯片組成了射頻標(biāo)簽。每個(gè)射頻標(biāo)簽都有唯一與其對(duì)應(yīng)的電子編碼，附著在目標(biāo)物體對(duì)象上。從概念上講，射頻識(shí)別與條形碼掃描比較相似，對(duì)于條形碼技術(shù)而言，它是將已編碼的條形碼附著于目標(biāo)物上，并使用閱讀器通過光信號(hào)將條形碼信息傳輸出去；而RFID技術(shù)則是利用射頻信號(hào)將物品的相關(guān)信息由射頻標(biāo)簽傳送至閱讀器［2］。

在所有的射頻識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)中，其工作流程是大體一致的，簡(jiǎn)單地總結(jié)為發(fā)射信號(hào)—接收信號(hào)—處理信號(hào)—發(fā)送指令—執(zhí)行指令［3］。

2．2 射頻頻段的選擇

RFID產(chǎn)品的工作頻率有低頻、高頻和超高頻3種，不同頻段的RFID產(chǎn)品會(huì)有不同的特性。其中感應(yīng)器有無源和有源兩種方式，有源感應(yīng)器相較于無源感應(yīng)器具有感應(yīng)頻率高、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，因在小區(qū)車輛管理系統(tǒng)中感應(yīng)器需要感應(yīng)的距離長(zhǎng)，故選用有源感應(yīng)器以增加感應(yīng)強(qiáng)度。

超高頻感應(yīng)器的工作頻率按不同地區(qū)劃分定義在868MHz～956MHz之間，波長(zhǎng)大概為30cm左右。本停車場(chǎng)管理系統(tǒng)中，采用有源感應(yīng)器效果更佳，具有很高的傳輸速率，短時(shí)間內(nèi)即可讀取大量電子標(biāo)簽的信息。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Microsoft SQL Server 2000 中文版 （簡(jiǎn)稱 SQL Server 2000或稱為SQL Server）是新一代大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）［4］，在各領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，它所具備的強(qiáng)大功能可以方便、快捷地管理數(shù)據(jù)信息，還可對(duì)數(shù)據(jù)信息的完整性及安全性做出相當(dāng)可靠的技術(shù)保障。

3．1 數(shù)據(jù)概念模型設(shè)計(jì)

從現(xiàn)實(shí)世界中的客觀存在到計(jì)算機(jī)中的數(shù)字代碼，中間必須有一個(gè)過渡，這個(gè)過渡稱為數(shù)據(jù)概念模型。該過程主要有以下幾個(gè)步驟：首先把現(xiàn)實(shí)世界抽象為信息世界，即把現(xiàn)實(shí)世界中的客觀存在抽象成由各種信息架構(gòu)起來的一個(gè)信息結(jié)構(gòu)，這個(gè)信息結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)世界的關(guān)系是有聯(lián)系但不依賴［5］，然后再把信息世界轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)世界。信息結(jié)構(gòu)是一種概念級(jí)的模型，這樣設(shè)計(jì)者就可以很容易地將其表達(dá)出來，而且能夠使使用者透徹地理解。其抽象過程流程見圖3。

圖3 抽象過程流程圖

3．2 數(shù)據(jù)邏輯模型設(shè)計(jì)

實(shí)體－聯(lián)系圖是概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最常使用的表現(xiàn)形式，也就是通常說的E－R圖，它是用來描述某一組織（單位）的實(shí)體、屬性和聯(lián)系的方法。實(shí)體是指客觀存在并可相互區(qū)分的事物；屬性是指實(shí)體所具有的每一個(gè)特性；實(shí)體內(nèi)部的聯(lián)系是指組成實(shí)體的各屬性之間的聯(lián)系。

本系統(tǒng)的實(shí)體－聯(lián)系圖如圖4所示，其給出了一個(gè)說明性的結(jié)構(gòu)和能夠理解與識(shí)別系統(tǒng)要求的框架。

我們已經(jīng)用E－R圖描述了車輛出入管理系統(tǒng)中實(shí)體集與實(shí)體集間的聯(lián)系，其目的就是以E－R圖為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖4 數(shù)據(jù)流程E－R圖

4 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

4．1 應(yīng)用程序框架設(shè)計(jì)

應(yīng)用程序包括以下模塊：①車輛用戶基本信息管理；②車輛管理；③射頻標(biāo)簽管理。

車輛出入管理系統(tǒng)的主要功能為：①車輛信息的增減及修改；②用戶信息的增減、修改及查詢；③射頻標(biāo)簽信息的增減、修改、查詢及掛失；④出入車輛的收費(fèi)管理等。

4．2 應(yīng)用程序中的函數(shù)模塊設(shè)計(jì)

該車輛管理系統(tǒng)中自定義了3個(gè)函數(shù)：連接數(shù)據(jù)庫(kù)函數(shù)、執(zhí)行SQL語(yǔ)句函數(shù)和斷開數(shù)據(jù)庫(kù)函數(shù)。

（1）DB＿Connect（）函數(shù)是一個(gè)連接函數(shù)，可應(yīng)用在此模塊中，其代碼如下：

Public Sub DB＿Connect（）

Connect＿Number＝Connect＿Number＋1

Connect

End Sub

（2）使用SQLExt（）函數(shù)來實(shí)現(xiàn)執(zhí)行SQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)操作，其代碼如下：

Public Sub SQLExt（ByVal TmpSQLstmt As String）

Dim cmd As New ADODB．Command

DB＿Connect

Set cmd．ActiveConnection＝cnn

cmd．CommandText＝TmpSQLstmt

cmd．Execute

Set cmd＝Nothing DB＿Disconnect

End Sub

（3）使用Disconnect（）函數(shù)來實(shí)現(xiàn)斷開數(shù)據(jù)庫(kù)的連接，其代碼如下：

Private Sbu Disconnect（）

If IsConnect＝False Then

Exit Sub

End If

Cnn．Close

Set cnn＝Nothing

IsConnect＝False

End Sub

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)采用非接觸式的遠(yuǎn)距離無線射頻技術(shù)（RFID），通過信息采集對(duì)合法車輛進(jìn)行識(shí)別核對(duì)，采用智能化技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行有效管理，滿足管理需求，已在某小區(qū)停車場(chǎng)測(cè)試、運(yùn)行，狀態(tài)良好。雖然在射頻識(shí)別的容錯(cuò)率方面存在著一定的問題，但采用雙機(jī)交叉識(shí)別可有效降低錯(cuò)識(shí)、誤識(shí)的概率。

［1］ 林晸．不停車車輛出入管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．電子世界，2012（3）：109－111．

［2］ 史新宏，蔡伯根，穆建成．智能交通系統(tǒng)的發(fā)展［J］．北方交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，26（1）：29－34．

［3］ Robert A Kleist，Theodore A Chapman，David A Sakai．RFID貼標(biāo)技術(shù)：智能貼標(biāo)在產(chǎn)品供應(yīng)鏈中的概念和應(yīng)用［M］．深圳市遠(yuǎn)望谷信息技術(shù)股份有限公司，譯．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007．

［4］ 李江全，湯智輝，朱東芹．Visual Basic數(shù)據(jù)采集與串口通信測(cè)控應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)［M］．北京：人民郵電出版社，2010．

［5］ 李勁，謝朝陽(yáng)．Microsoft SQL Sever 20000數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)管理［M］．北京：清華大學(xué)出版社，2001．