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1、RFID自動停車場管理系統RFID Automated Parking management system侯安桑 馮文智南台科技大學電子工程系 南台科技大學電子工程系碩士班 ashoumail.stut.edu.tw m96s0210webmail.stut.edu.tw摘要城市經濟和汽車工業的迅速發展，在城市裡的汽車尤其是私家車的數量激增，龐大的車流進入城市。但由於停車場及停車設施建設緩慢等原因，不易停車、停車管理難的問題也隨之而來，尤其是在一些高檔社區、企業、政府機構之間的矛盾，導致停車管理漏洞百出，車主與業者糾紛不斷。採用無線射頻識別RFID技術結合圖像數位處理、自動控制的智慧停車場管理
2、系統可以有效解決上述停車管理問題。目前使用RFID技術應用停車場管理系統並不多見，此停車管理系統應有的功能以外，本系統結合嵌入式系統、攝影機、網際網路、HTML、PHP、MySQL、JavaScript網頁程式，以及遠端登入的功能。嵌入式系統能在指定車輛進出停車場時，透過網際網路，以網頁顯示模式或E-mail模式主動告知使用者車輛進出的年、月、日、時、分、秒以及當時的影像。使用嵌入式系統，開機後便自動運作，即使當機也能自動重新執行，系統可靠度高。使用此系統可節省進出入時間，不必像以往搖下車窗，而是以直接透過電子標籤來自動扣款以及開啟進出入口的功能。此系統因此可節省停車場的人事本钱，遠端使用者便
3、可作停車管理的相關功能。關鍵詞：停車管理系統、RFID、嵌入式系統。1. 前言：本論文採用較符合停車管理需求的RFID讀取器，並且選擇被動式電子標籤的頻段規格為UHF 902-928MHz，此系統為Symbol公司的電子標籤讀取器和感應器，如圖1及圖2所示。目前5所討論的一般規格的被動式電子標籤，穩定的讀取距離約為3-4米，假设考慮天候不良的因素，有效讀取距離會更短，因此實用性不高。本系統採用的被動式電子標籤穩定距離達7-8公尺，約為現有距離的兩倍，而且電子標籤有抗UV處理，因此系統可靠度比現有的系統大為提高。圖1. X R- 400被動式電子標籤讀取器圖2.電子標籤感應器目前RFID應用的停
4、車管理系統實用上應採用被動式電子標籤。以往停車場全部是以採用人工管理模式，不但效率低，管理複雜並且進出入車輛無情況無詳細記錄。使用最新RFID技術可克服這個問題。對於停車使用者，有更佳的服務品質。1 停車場全自動收費系統是以德州儀器RFID遠距被動式電子標籤但是距離還是無法在較遠處，所以為了達到快速進入2感應方面本論文使用了X R- 400此系統，另外改用開放性軟體以及技術改善了減省本钱的最大目的。本論文利用可貼式電子標籤可貼在擋風玻璃車上，不必顧慮到是否會忘了電子標籤。也不用刻意停車而自動扣款開啟柵欄，節省大型停車場進出入口排隊所浪費的時間。此外搭配嵌入式系統、網路/網頁程式相關技術、緊密整
5、合的桌面應用程式，以及結合MySQL資料庫功能，提升高品質的服務。此系統只要稍加修改程式，還能用在其他的領域。範例如下：1. 大型倉儲貨櫃追蹤。2. 機場旅客之行李管理與航空行李條碼。3. 巡簽管理。4.電子收費站ETC。5.校園平安及學生出席管理。2. 研究目的：市面上應用於3 4非接觸式主動式RFID亦可以提供用於停車場或是管控的應用，不須像過去停車須按鈕或是持卡感應，然而RFID讀取器較小，然而在搭配嵌入式系統，正好能夠達到所訴求的架設體積小之目的，不須設立大型的讀取設備，不但美觀又兼具方便及節省空間的大小。用於車輛配掛的電子標籤可依照使用的地方做任何需求化的封裝，提高便利性，譬如放於後
6、照鏡旁或是擋風玻璃等。然而此系統最主要是以會員制為優先設計，至於非會員則須使用人工方法的缺失為日後感善之目的。 電力消耗問題：由於主動式電子標籤本身藉由內附之電池發射訊號，因此該電力之持久性亦為導入時應考量之議題，目前業界提供之主動式電子標籤電力可持續發射時間為一個月至一年不等，但是電力的功率的不穩定導致感應器會因此消耗電力，為了防止該電子標籤之電量電池更換的使用不便或是因電力缺乏造成訊號發射功率下降等問題，所以此專題使用被動式電子標籤，不但輕薄好攜帶，更比主動式電子標籤較不怕因其他人為因素的損壞，或是因電力缺乏導致更換的不變及更換電池的本钱提高。 3. 使用原理與創新應用：一般停車場所，依其
7、使用對象，可分成收費型及特定者專用型兩大類，不論其為何種型式的停車場，為達到限制使用及停車有庫，停車場管理皆有其必要性，而且進車、停車、出車之管理皆是必備之過程。現況與此系統改良的做法比較如下：3.1進場管理為限制使用，無權限者不得進入，進場管制極為重要，嚴格的進場管制才能使場內停車達到有效的控制，由於停車場的使用有不同之類型，故進場管制亦有差別。(a) 計時收費型現況：進場控制多以取票機或儲值刷卡機為主，票上註有停車起算時間，取票或刷卡後柵欄即刻升起。此系統改良的做法：進場控制以RFID感應模式完成。儲值可上網儲值，可至全省便利商店ibon繳款，不須刷卡、取票，此外還可線上查詢停車時進出入狀
8、況以及所停放時間及消費金額。(b) 特定者月租收費型現況：進場管理以無線電遙控器刷卡卡片及特別車上信號產生自動發射器為主，當車輛接近進口時，駕駛人刷卡或按下遙控器或車輛本身發射應有頻道之信號時，柵欄機即可辨別來車是否可進場而升起。此系統改良的做法：進場控制以RFID感應模式完成。無須額外的遙控器，當車輛接近入口時，柵欄自動開啟，金額缺乏或是特定人物，會隨即以e-mail通知前往補繳費。3.2車道行車號誌及架設引導指示現況：a 進場指示，以架設大型機具系統引導。b 閉路監視設備，來監視場內停車及行車狀況。此系統改良的做法：a 進場指示，以嵌入式系統的方式顯示，大大的節省空間以及架設系統的便利性。
9、b 車輛通過時，透過RFID感應以便啟動攝影機拍照，記錄車輛進出的年、月、日、時、分、秒以及當時的照片，一來可節省系統的儲存空間和方便資料的彙整，二來還可以更精確快速的查閱愛車進出入時的狀況。3.3 出場計費及收費管理為達到停車場預期應有之收益，以應付開支及投資報酬，出場管理應力求完美。現況：以收銀計算機來計算，依照取票機在入場票上所打的時間收取停車費。此系統改良的做法：以RFID感應模式記錄進與出的時間來換算停車費用，臨時車卡者可自櫃檯查詢停放時間付現，或線上自動扣款的模式。4. 軟硬體系統：本實驗以XR-400為主要讀取之Reader，被動式電子標籤當作車輛辨識與柵欄開啟之功能，而此應用結
10、合了嵌入式系統DMA270L搭配Webcam拍照攝影機，即時管理者在系統管理網頁架構及MySQL資料庫系統作車輛比對及根本資料和費用進出入時間等.。如圖3所示，當車子進入或者是出去都會感應到車內的電子標籤，而且會隨即傳送至嵌入式系統DMA270L然後再透過AP連結網際網路將所得到的資料傳自管理端，客戶端可在任何上網的地方操作嵌入式系統，並且可隨時連線到PHP網頁觀看停車場進出入所拍攝的照片和此車上所配置的電子標籤是否符合本人的車型資料，另外還可配置於特定人物的車，當車輛經過停車場並且經比對成功為重要或特定的車輛卡號譬如老闆或是重要人物，立即以e-mail通報給管理者或是使用者。管理者的部份能夠
11、被告知準備接待服務或是提高對特定車輛的警覺性；另外，則是能夠貼心地提醒使用者作儲值動作。圖3. 情境示意圖圖4. 車輛進入流程圖當會員汽車進入停車場時持有被動式標籤卡時，此Reader會傳送資料至嵌入式系統並且拍攝照片並且傳送至Server端進行處理，判斷完會立即執行打開柵欄和拍照的動作，車輛即可進入，反之假设無被動式標籤卡就需要去人工登記並且領取標籤卡方可進入，如圖4。圖5. 車輛離開流程圖反之假设車要離開離此停車場，偵測到卡片隨即計算使用時間並且扣款和拍攝照片存證，並比對此卡是否為此車所持有，假设是非會員必須先至人工繳款並且在出口處投入臨時車卡繳回如同捷運臨時卡離開後繳回方法並且啟動柵欄開
12、啟，如圖5。圖6. 執行抓取Tag ID及影像拍照回傳流程此嵌入式系統DMA270L自動執行程序，透過Socket網路連結讀取卡號、時間及拍攝圖檔，如圖6。圖7. webcam影像擷取的應用程式所在的資料夾當兩個不同裝置欲使用插口函式Socket做資料傳輸時，各自需一組IP位址，此嵌入式系統(MA270L影像攫取的應用程式，首先要將驅動程式安裝完畢後，我們撰寫一個應用程式擷取webcam的影像。為了產生應用程式的執行檔，所需要檔案有 main.c、ccvt.h、v4l/v4l.h、v4l/v4l.c和Makefile，如圖7所示。5. 實驗與製作結果：無人自動停車管理系統主要設備可分為四大項A
13、.RFID感應器B.嵌入式系統C.影像擷取器D.柵欄；如圖7；當車輛進出時首先會驅動RFID感應器，當感應器讀到RFID標籤時，緊接著會把讀到的卡號送至嵌入式系統，系統接收到卡號隨即啟動影像擷取器拍攝並且打開柵欄。圖8.停車場車道系統配置圖此嵌入式系統使用SD卡以DHCP自動執行模式執行嵌入式DMA270 如圖9，嵌入式系統為主要控制感應器與影像擷取，透過此嵌入式把資訊透過網際網路交給管理者做處理，另外讀到RFID感應器讀到卡號時DMA270液晶螢幕會顯示所讀取到卡號資訊。圖9. 嵌入式系統DMA270L當嵌入式系統收到RFID感應器的時候會隨即透過Socket傳至管理者的電腦，把時間、卡號、
14、圖片也一並送至MySQL資料庫作儲存的動作如圖10。圖10. MySQL存入讀卡訊息使用者透過網際網路連線到指定網頁程式，網頁內有詳細介紹使用費用、相關規定、場地以及最新消息等資訊，畫面如圖11。圖11. RFID停車場首頁此網頁最主要是以提供會員更方便更平安的使用介面，所以要使用此服務必須要先参加會員的動作如圖12。圖12. 會員登入畫面如果是新的使用者，想要使用此停車場可點選申請辨識卡，也就是此系統所使用的RFID標籤，此標籤是依照使用者的車牌來申請如圖13。以日後核對影像擷取來辨識此車一卡一車的機制。圖13. 卡號管理此新申請的RFID標籤卡，必須先透過管理者處理審核，然而再把RFID標
15、籤卡的使用權限打開如圖14才能夠使用。圖14. 卡片審核使用者必須先至卡片作儲值的動作，可點選線上儲值，此系統卡片的儲值動作是以MySQL資料庫搭配PHP網頁程式語言，依照使用者所申請的卡號來儲存金額的，此系統儲值的繳款設計可至全省各大超商進行繳款的動作如圖15，大大的提升繳費的便利性。圖15. 線上繳費當管理者透過線上繳款公司的通知，然而進行審核與金額儲存的動作，如圖16所示：圖16. 線上儲值申請完以及儲值完的使用者，把RFID標籤卡放置於車上，當進入停車場時，停放扣款時間就開始計算，不需停止搖下車窗感應，當車輛駛出停車場時，以PHP程式搭配MySQL計算時間與費用完成時間扣款，隨即把資訊顯示於網頁中，使用者可透過網際網路查看進出圖片如圖17，以及停放時間和消費餘額如圖18。圖17. 即時監控圖18. 消費記錄查詢6. 結論：此企劃所設計之功能結合了嵌入式系統DMA270L以及RFID無線辨識系統，
