任曉莉

（寶雞文理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，寶雞721016）

基于RFID的小區(qū)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)?

任曉莉

（寶雞文理學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，寶雞721016）

為了更好滿足業(yè)主停車需求和物業(yè)收費(fèi)管理，基于RFID技術(shù)開發(fā)了一個(gè)小區(qū)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)選擇低功耗的13.56MHz MFRC522芯片作為讀寫器，利用IEEE14443 Control類封裝了讀寫器，方便進(jìn)行13.56MHz讀寫器的打開或關(guān)閉、尋卡、讀卡、寫卡等操作。系統(tǒng)選擇Mifare S50卡作為電子標(biāo)簽，存儲(chǔ)車輛基本信息和停車信息。基于Qt進(jìn)行小區(qū)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)中充值、收費(fèi)模塊的界面設(shè)計(jì)，采用SQLite實(shí)現(xiàn)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)中車輛信息和停車刷卡信息的存儲(chǔ)，并通過信號(hào)／槽這種異步方式進(jìn)行讀寫器事件的處理，實(shí)現(xiàn)有效的停車管理和收費(fèi)。本停車收費(fèi)管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)，提高物業(yè)停車管理的效率，方便業(yè)主的出行。

RFID技術(shù)；MFRC522讀寫器；Mifare S50卡；停車管理；Qt工具；SQLite數(shù)據(jù)庫

1 引 言

隨著人們生活水平的提高，汽車成了家庭的主要交通工具，私家車數(shù)量也越來越多，而早期開發(fā)的小區(qū)沒有地下車庫［1］，致使各個(gè)小區(qū)內(nèi)的停車位緊張，出現(xiàn)附近小區(qū)互搶車位現(xiàn)象。有些小區(qū)劃分了一些固定車位，一方面上班族開車上班之后，車位是閑置的，造成了資源浪費(fèi)；另一方面固定車位有限，致使部分業(yè)主無停車位。新開發(fā)的小區(qū)建設(shè)了地下車庫，但地下車庫的建設(shè)成本很高，需要通過停車收費(fèi)或車位租賃的方式來回收成本。為了更好地滿足業(yè)主停車需求和物業(yè)收費(fèi)管理需求，需要一種有效的停車管理系統(tǒng)。

2 基于RFID的小區(qū)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)是一種非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，利用無線射頻信號(hào)通過空間耦合來實(shí)現(xiàn)無接觸信息傳遞，并通過所傳遞的信息實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換。RFID技術(shù)具有遠(yuǎn)距離識(shí)別、讀取速度快、存儲(chǔ)信息大、無磨損、不受環(huán)境干擾、使用壽命長、識(shí)別高速運(yùn)動(dòng)的物體等優(yōu)點(diǎn)，適用于智能交通和停車管理等領(lǐng)域［2］。

2.2 網(wǎng)關(guān)簡介

Cortex-A8處理器是ARM的第一款超標(biāo)量處理器，具有提高代碼密度和性能的技術(shù)，用于多媒體和信號(hào)處理的NEONTM技術(shù)，以及用于高效支持預(yù)編譯和即時(shí)編譯Java及其他字節(jié)碼語言的Jazelle＆reg；運(yùn)行時(shí)編譯目標(biāo)（RCT）技術(shù)。

2.3 讀寫器模塊

讀寫模塊采用13.56MHz非接觸射頻技術(shù)，讀寫器芯片選擇低功耗的MFRC522［3］，MFRC522采用電感耦合工作方式，通過UART發(fā)送命令實(shí)現(xiàn)對電子標(biāo)簽的操作。為了方便使用，將13.56MHz讀寫器的操作進(jìn)行封裝，封裝的類名為IEEE14443Control。利用IEEE14443Control類可以方便地進(jìn)行打開或關(guān)閉13.56MHz讀寫器，尋卡、讀卡、寫卡等操作，并通過信號(hào)／槽這種異步方式，在讀卡器發(fā)生某種事件時(shí)及時(shí)獲得信息。

2.4 電子標(biāo)簽的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

Mifare standard卡與讀寫器之間的工作距離小于100mm，數(shù)據(jù)傳輸率為106Kb／s，完成一次讀卡時(shí)間可小于0.1s，工作頻率為13.56MHz，具有操作簡單、快捷、可靠性高、防碰撞能力強(qiáng)、一卡多用、安全性能好等特點(diǎn)。Mifare S50卡有8Kbit EEPROM，EEPROM有16個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)有4個(gè)分組（Block0～Block3），每個(gè)分組有16B。第0扇區(qū)的塊0（即絕對地址0塊）存儲(chǔ)制造商代碼，已經(jīng)固化，不可更改。其他扇區(qū)的塊0、塊1、塊2為數(shù)據(jù)塊，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行讀寫操作［4］。這里選擇Mifare S50卡來存儲(chǔ)車輛基本信息和停車信息，車輛基本信息通過結(jié)構(gòu)體structDataOfCar來組織，主要包括小區(qū)號(hào)、車輛類型、卡余額、車主。在S50卡的塊1存儲(chǔ)，停車信息通過結(jié)構(gòu)體structDataOfCar來組織，主要包括駛?cè)?、駛出?biāo)志和時(shí)間，在S50卡的塊2存儲(chǔ)。

2.5 停車收費(fèi)管理系統(tǒng)流程圖

在停車收費(fèi)管理系統(tǒng)中，利用13.56MHz讀寫器對電子標(biāo)簽進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，并在出現(xiàn)有效電子標(biāo)簽時(shí)自動(dòng)對標(biāo)簽進(jìn)行判斷，對進(jìn)入停車場的標(biāo)簽進(jìn)行計(jì)時(shí)，并在再次掃描到該標(biāo)簽時(shí)，如果不是本小區(qū)的車輛，根據(jù)車型對其進(jìn)行計(jì)費(fèi)和扣費(fèi)。停車收費(fèi)管理系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

圖1 停車收費(fèi)管理系統(tǒng)流程圖

3 基于RFID的小區(qū)停車管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

基于RFID的小區(qū)停車管理系統(tǒng)包括兩個(gè)相互獨(dú)立又彼此聯(lián)系的模塊，停車收費(fèi)卡管理模塊和停車收費(fèi)管理模塊。停車收費(fèi)管理模塊負(fù)責(zé)停車卡的注冊、注銷、充值和收費(fèi)記錄查詢等停車管理系統(tǒng)的管理功能，停車收費(fèi)卡管理模塊負(fù)責(zé)停車收費(fèi)功能。

3.1 Qt Creator

基于RFID的小區(qū)停車管理系統(tǒng)通過Qt Creator實(shí)現(xiàn)。Qt是一個(gè)多平臺(tái)的C++圖形用戶界面應(yīng)用程序框架，具有可移植性、易用性、執(zhí)行速度快等特點(diǎn)。Qt Creator是一個(gè)輕量級(jí)的集成開發(fā)環(huán)境，可以實(shí)現(xiàn)代碼的查看、編輯，界面的查看、圖形化設(shè)計(jì)、修改、編譯、調(diào)試等工作［5］。Qt Creator是一個(gè)跨平臺(tái)工具，支持Linux、Mac、OS、windows等多種操作系統(tǒng)平臺(tái)。這里為Qt Creator安裝了Qt Embedded SDK，利用Qt Creator創(chuàng)建和編譯程序，在Cortex-A8上運(yùn)行Qt程序。

3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫操作通過SQLite實(shí)現(xiàn)。SQLite是一款輕型數(shù)據(jù)庫，它占用資源非常低，支持Windows／Linux／Unix等主流的操作系統(tǒng)，同時(shí)能夠跟很多程序語言相結(jié)合。與Mysql、PostgreSQL這兩款開源的世界著名數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)相比，它的處理速度較快［6］。停車收費(fèi)管理系統(tǒng)包含兩張表，一張表用來保存已經(jīng)注冊過的停車卡，另一張表用來保存停車刷卡記錄。停車卡表和停車刷卡表的結(jié)構(gòu)分別如表1，2所示。

3.3 停車收費(fèi)卡管理模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

利用13.56MHz電子標(biāo)簽的內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)域，存儲(chǔ)車主姓名、車輛類型、所屬小區(qū)編號(hào)、余額等信息，并通過讀寫器實(shí)現(xiàn)對卡的初始信息寫入（注冊）、注銷、用戶信息修改、充值功能、停車收費(fèi)記錄查詢。停車收費(fèi)卡管理界面如圖2所示。

表1 停車卡表

表2 停車刷卡表

圖2 停車收費(fèi)卡管理界面

在圖2的界面中，“選擇”按鈕可以為停車收費(fèi)數(shù)據(jù)庫選擇一個(gè)路徑。一旦選定數(shù)據(jù)庫，即可從數(shù)據(jù)庫中獲取停車卡的注冊信息以及停車收費(fèi)信息。選擇停車收費(fèi)卡管理程序運(yùn)行后就啟動(dòng)讀寫器的尋卡功能，并在尋卡完成后，首先判斷獲取到的卡號(hào)是否已經(jīng)在數(shù)據(jù)庫中注冊，如果已經(jīng)注冊，則在界面上卡信息區(qū)域內(nèi)的TableWidget組件中將注冊過的信息條目選中以便高亮顯示，否則，將卡號(hào)顯示在“注冊”區(qū)域中，等待管理員輸入其他信息后，點(diǎn)擊“注冊”按鈕時(shí)將其寫入標(biāo)簽和數(shù)據(jù)庫。如果掃描到的標(biāo)簽沒有注冊過，則“充值”按鈕灰色不可用，不可充值。當(dāng)掃描到的標(biāo)簽已經(jīng)注冊過，則“充值”按鈕可用，可以完成充值功能，還可以修改卡內(nèi)信息。

3.4 停車收費(fèi)模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

停車收費(fèi)模塊程序啟動(dòng)之后，便會(huì)打開13.56M讀寫器，并進(jìn)入到掃描標(biāo)簽過程中。掃描到卡后，獲取卡的第1塊的車輛信息數(shù)據(jù)，第1塊數(shù)據(jù)獲取成功后，判斷車輛信息是否有效，有效則將車輛信息顯示在界面上，并繼續(xù)讀第2塊內(nèi)容，否則重新掃描標(biāo)簽。第2塊數(shù)據(jù)獲取成功后，判斷停車信息是否有效，如果信息無效，則認(rèn)為車輛從未駛?cè)脒^小區(qū)，此時(shí)，將標(biāo)簽記錄為剛剛駛?cè)胄^(qū)。如果車輛已經(jīng)進(jìn)入過小區(qū)，則判斷距離駛?cè)胄^(qū)的時(shí)間是否超過了規(guī)定時(shí)間（這里設(shè)置為30分鐘），如果超過，則認(rèn)為此次檢測到的車輛是需要駛出小區(qū)，則將駛?cè)霕?biāo)志設(shè)置為0，并將駛出標(biāo)志設(shè)置為1，同時(shí)記錄駛出時(shí)間，并計(jì)算價(jià)格［7-9］。如果車輛已經(jīng)進(jìn)入過小區(qū)，但距離標(biāo)簽內(nèi)記錄的駛?cè)霑r(shí)間并不超過規(guī)定時(shí)間，則認(rèn)為車輛并不需要駛出小區(qū)，不需要對標(biāo)簽做處理，僅僅更新界面顯示。如果車輛已經(jīng)駛出小區(qū)，則判斷距離駛出小區(qū)的時(shí)間是否超過了規(guī)定時(shí)間（這里設(shè)置為30分鐘），如果超過，則認(rèn)為此次檢測到的車輛是需要再次進(jìn)入小區(qū)，重新將標(biāo)簽標(biāo)記為駛?cè)胄^(qū)的車輛。如果車輛已經(jīng)駛出小區(qū)，但距離標(biāo)簽內(nèi)記錄的上次駛出時(shí)間并不超過規(guī)定時(shí)間，則認(rèn)為車輛并不是需要再次進(jìn)入小區(qū)，可能僅僅是上一次刷卡尚未離開，僅僅更新界面顯示。當(dāng)需要更新停車信息時(shí)，對第2塊存儲(chǔ)區(qū)域的寫入操作完成后，需要判斷是否需要扣費(fèi)，通過判斷之前計(jì)算過的應(yīng)收費(fèi)用是否為0，來決定是否需要對第1塊內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。如果不需要，則重新啟動(dòng)標(biāo)簽掃描操作。根據(jù)車輛的駛?cè)牒婉偝鰳?biāo)志來統(tǒng)計(jì)剩余車位數(shù)并顯示。停車收費(fèi)管理程序運(yùn)行界面如圖3所示。

圖3 停車收費(fèi)界面

4 結(jié)束語

基于RFID技術(shù)開發(fā)了一個(gè)小區(qū)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)。利用IEEE14443 Control類封裝了13.56MHz讀寫器，方便地進(jìn)行13.56MHz讀寫器打開或關(guān)閉、尋卡、讀卡、寫卡等操作?；赒t進(jìn)行了小區(qū)停車收費(fèi)管理系統(tǒng)中充值、收費(fèi)模塊的界面設(shè)計(jì)，并通過信號(hào)／槽這種異步方式進(jìn)行讀寫器事件的處理，實(shí)現(xiàn)有效的停車管理和收費(fèi)，滿足了業(yè)主停車需求，方便了物業(yè)收費(fèi)管理。

［1］ 晏勇.黃石市老城區(qū)停車系統(tǒng)改善策略［J］.城市交通，2014，12（1）：28-33. Yan Yong.Parking System Improvement Strategies for Old Districts in Huangshi City［J］.Urban Transport of China，2014，12（1）：28-33.

［2］ 貝毅君，干紅華，程雪林，等.RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用［M］.北京：人民郵電出版社，2013. Bei Yi-jun，Gan Hong-hua，Cheng Xue-lin，et al. Rfid-Radio Frequency Identification Application on the internet of things［M］.Beijing：Posts and Telecom Press，2013.

［3］ 黃玉蘭.物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用［M］.北京：人民郵電出版社，2013. Huang Yu-lan.Rfid-Radio Frequency Identification Technology and Application on the internetof things［M］. Beijing：Posts and Telecom Press，2013.

［4］ 高建良，賀建飚.物聯(lián)網(wǎng)RFID原理與技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2013. Gao Jian-liang，He Jian-biao.Frequency Identification Theory and Technology on the internet of things［M］. Beijing：Electronic Industry Press，2013.

［5］ 霍亞飛.Qt Creator快速入門（第2版）［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2014. Huo Ya-fei.Qt Creator Quick Introduction（2nd edition）［M］.Beijing：Beihang University Press，2014.

［6］ ［美］艾倫，［美］歐文斯，著.SQLite權(quán)威指南（第二版）［M］.楊謙，劉義宣，謝志強(qiáng)，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2012. Grant Allen，Mike Owens（Writing）.SQLite authority guidebook（2nd edition）［M］.Yang Qian，Liu Yi-xuan，Xie Zhi-qiang（Translation）.Beijing：Electronic Industry Press，2012.

［7］ 邱意敏，周力.基于NFC+3G技術(shù)的停車收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.安徽工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，27（3）：61-64. Qiu Yi-min，Zhou Li.Design of parking fee collective system based on NFC and 3G［J］.Journal of Anhui Polytechnic University，2012，27（3）：61-64.

［8］ 李艷波，崔敏，韋藍(lán)鑫，等.基于RFID的網(wǎng)絡(luò)停車場管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.物流技術(shù)，2015，34（15）：255-257. Li Yanbo，CuiMin，Wei Lanxin，etal.Design and Realization of Online Parking Lot Management System Based on RFID［J］.Logistics Technology，2015，34（15）：255-257.

［9］ 劉鴻智，李雪花，杜宇人.基于ZigBee的智能停車場管理系統(tǒng)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2015，38（7）：124-126，130. Liu Hongzhi，Li Xuehua，Du Yuren.ZigBee？based intelligent management system for parking lot［J］.Modern Electronics Technique，2015，38（7）：124-126，130.

Parking Management System Based on RFID for Residence Community

Ren Xiaoli
（College of Computer，Baoji University of Arts and Science，Baoji721016，China）

In order to satisfy the requirement of the proprietors and the charge management of the property，a residence community parking chargemanagement system based on RFID is developed.In the system，the low-power and 13.56MHz MFRC522 is selected as reader，the reader is encapsulated by class IEEE14443 Control，so that the reader operations such as start or stop，find，read，writemay be accomplished conveniently.Mifare S50 card is chosen as electronics tag，which stores the vehicle essential information and parking information.In the parking management system，the interface of recharge and chargemodule is designed by Qt，the vehicle and parking information is stored by adopting SQLite，and the eventhandling of the reader is achieved by the signal／slot asynchronousmode，the efficient parkingmanagement and charge is realized.The system may accomplish no-stop charge，improve parking management efficiency，and make the proprietors＇travel convenient.

RFID technology；MFRC522 reader；Mifare S50 card；Parking management；Qt tool；SQLite database

10.3969／j.issn.1002-2279.2016.06.012

TP391

A

1002-2279（2016）06-0048-04

陜西省教育廳自然科學(xué)類專項(xiàng)項(xiàng)目（14JK1047）；寶雞市科學(xué)技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（15RKX-1-5-15）

任曉莉（1978-），女，寧夏中衛(wèi)市人，副教授／碩士，主研方向：信號(hào)與信息處理。

2016-04-28