基于RFID的智能車庫系統(tǒng)設(shè)計

引言

隨著城市交通的日益發(fā)展和車輛的激增，車輛通行和停 放都成了一個難題。本文針對停車困難的問題，設(shè)計了一套結(jié) 合射頻模塊、PLC控制模塊、視頻監(jiān)控模塊、溫度測控模塊、 道閘控制模塊、顯示模塊和音頻模塊于一體的智能化車庫系 統(tǒng)。

1系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1系統(tǒng)工作原理

當車輛到達小區(qū)門口 3?5 m時，射頻閱讀器讀取射頻 書簽中的信息，同時壓力傳感器作為熱備用感應(yīng)車輛，閱讀 器和壓力傳感器協(xié)同將信息傳送給可編程序控制器PLC，PLC 經(jīng)過判斷將信息傳送給上位機，上位機識別射頻書簽為本系 統(tǒng)卡后采集信息，向可編程序控制器發(fā)送指令，PLC控制車位 顯示屏顯示可停車號碼，控制閘門打開，控制車庫內(nèi)安裝的信 號指示燈和音頻設(shè)備使車主更快地完成停車過程。車庫內(nèi)還 配置了溫度傳感器，上位機連接了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可實時監(jiān) 控車庫內(nèi)的狀態(tài)，防止火災(zāi)和其他危害的發(fā)生，如果發(fā)生危害, 上位機可以將信息發(fā)送給PLC，控制信號指示燈和音頻設(shè)備 發(fā)出警報。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2系統(tǒng)硬件選擇

1.2.1射頻芯片

本系統(tǒng)中的射頻芯片采用ADI公司的ADF7021，它是一 款低功耗、高性能的收發(fā)器。工作頻率為80?650 MHz和 862?940 MHz,符合ISO14443和IS018000系列的技術(shù)標準。 具有高斯和升余弦兩種數(shù)據(jù)濾波選項，用以改善窄帶應(yīng)用的 頻譜效率。ADF7021只需少量外部分立器件便可構(gòu)建一個完 整的收發(fā)器。片內(nèi)ADC提供集成溫度傳感器、外部模擬輸入、 電池電壓和RSSI信號的回讀，因而可減少ADC開銷。溫度 傳感器在40?+85 °C的整個工作溫度范圍內(nèi)精度達到±10 °C。 在室溫下進行1點校準并將結(jié)果存儲在存儲器內(nèi)，即可提高此 精度。

1.2.2壓力傳感器

系統(tǒng)中的壓力傳感器采用huba511系列，使用壽命長、精 度高、溫度穩(wěn)定性好和優(yōu)秀的電磁兼容性，因此使用于范圍 廣泛且要求嚴格的工業(yè)應(yīng)用。

1.2.3可編程序控制器PLC

可編程序控制器PLC采用西門子S7-300系列，模塊化, 無排風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握;多種的性能遞 增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴展模塊，使 用戶可以完全根據(jù)實際應(yīng)用選擇合適的模塊。當任務(wù)規(guī)模擴 大并且愈加復(fù)雜時，可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。 可編程序控制器PLC與上位機之間要用RS232/485轉(zhuǎn)換器, 且RS485抗干擾能力強，同時也增加了通訊距離，滿足系統(tǒng) 的需要。視頻監(jiān)控系統(tǒng)與上位機的連接采用串行接入的方式。 顯示屏和道閘由PLC發(fā)出指令控制。

1.2.4溫度傳感器

溫度傳感器采用EGA的EWS系列壁裝式溫度傳感器, 價格低廉，與大多數(shù)過程儀表、控制器、記錄儀、數(shù)據(jù)記錄 器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兼容。精度：量程的±1%@25。。(77 °) ±0.11%/°C (0.06%/°F),工作溫度范圍 0 ?60 °C(32 ?140 °F)。 1.2.5信號指示燈

系統(tǒng)的信號指示燈采用LCD和雙色LED顯示。

1.2.6語音芯片

系統(tǒng)中的語音芯片采用TLFP0001芯片。超強ESD抵抗 能力(可以抵抗2 kV)、超低功；待機電流小于5 uA ；內(nèi)部 集成16級音量調(diào)節(jié)，最小可以調(diào)節(jié)到靜音狀。高清音質(zhì)，內(nèi) 部采用D-TO-D數(shù)字音頻轉(zhuǎn)；支持ISP在線燒錄聲音。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計，包括上位機軟件和下位機軟 件兩部分。上位機軟件主要針對計算機平臺，可采用C++語 言編寫，主要用于控制節(jié)點終端設(shè)備和接收節(jié)點終端設(shè)備發(fā)送 數(shù),以及進一步的處理。下位機軟件設(shè)計主要針對PLC控制器, 使用STEP7 Professional V11編程，主要是各功能模塊的驅(qū)動, 如射頻模塊的控制、道閘控制、顯示屏指示燈控,、音頻控,、 數(shù)據(jù)存儲與傳送控制等。系統(tǒng)軟件流程圖如圖2所示。

在數(shù)據(jù)的傳輸過程中，不管是閱讀器和電子標簽之間的 無線通信，還是閱讀器與PL、PLC和上位機之間的通信，都 難免會遇到干擾而使數(shù)據(jù)發(fā)生變化，這是通信中既不愿意但 又無法避免的情況。數(shù)據(jù)的接收方都必須對接收的數(shù)據(jù)進行 檢驗，來識別傳輸錯誤。一般的校驗有奇偶校驗,、縱向冗余 校驗法(LRC)和循環(huán)冗余校驗(CRC)法。

3結(jié)語

與以往的車庫系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)免去了車主停車刷卡方可 通行的環(huán)節(jié)，因而節(jié)省了入庫時間，也防止了撞擊事件的發(fā)生。

本系統(tǒng)具有良好的人際互動功能，既人性化，又讓車主 更順暢地完成停車過程。

由于采用了智能化的操作流程，大大減少了人力資源的 浪費，同時也為調(diào)度部門緩解了壓力。

本系統(tǒng)具有實時監(jiān)控的視頻功能和溫度測控功能，為緊 急災(zāi)害(如火,、盜竊)等的處理提供了方便。

系統(tǒng)采用了 PLC控制器和上位機連接，具有良好的擴展 功能，可與其他系統(tǒng)組成更強大的智能管理系統(tǒng)。與以往系 統(tǒng)相比，本系統(tǒng)受到自然環(huán)境的影響比較小，更加穩(wěn)定。

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