一卡通智能停車管理系統在校園網絡環境中應用
文章出處：http://hz-huyue.com 作者：中國一卡通 收編 人氣： 發表時間：2011年11月16日
針對某大學車輛進出管理的現狀和需求，以及目前該高校整體網絡環境以及數字化校園環境，給出了該高校車輛出入智能管理系統的完整解決方案。
整體概括，本系統由二個子系統組成，并涉及網絡及硬件環境配套：
1、車輛出入管理系統
2、WEB在線注冊及數據同步系統(車輛出入管理網絡系統)
系統特點
本系統將智能停車管理系統與RFID遠距離射頻識別技術結合，是RFID技術在智能停車管理系統中的一次成功應用。
充分考慮本系統與目前數字化校園下的管理信息系統以及平臺對接，從業務處理邏輯、實現方式到未來功能擴展方面，全面滿足學校多方位需求。
充分利用學校目前的信息資源、網絡資源，構建獨立的專網，但同時滿足數據交互、資源共享的需求。
系統總體設計
根據建設方的要求，該車輛出入管理系統也即是各個校門的車輛出入管理系統，系統建成后能否滿足建設方要求，直接體現在系統在各個校門的管理功能是否滿足了建設方對各個校門的功能定 位，歸納起來，包括以下幾點：
固定車輛
內部及授權車輛(含貴賓車輛)采用RFID遠距離無源智能感應卡進出。
智能卡包括：內部員工卡、優惠卡、學生次卡。內部員工卡根據是否住在校內又分成不同的收費類型。
固定車輛遠距離讀卡進出的同時，LED信息顯示屏同步顯示該進場車輛的注冊車牌號碼，以協助保安監督智能卡的合法使用。
臨時車輛
學校有大量的外來臨時車輛，對外來臨時車輛的管理是建設方建設該系統的重要目的之一。由于校園管理的需要，要求某些校門對臨時車輛只進不出，臨時車輛只能從指定校門交費出場，如此復雜的管理功能用臨時ID卡是做不到的，因此，該系統采用的是條碼紙票，紙票上除通常的進場日期和時間外，還要有指定出場校門的提示信息。
臨時車輛從出票機上(或保安協助)取票進入，經LED中文顯示和語音提示該車輛只能從某校門交費出去。
學校共有六個校門，其中一個校門只能出不能進，所以，這是一個五進六出的大型車輛出入管理系統。
系統功能設計
該系統功能包括入場控制功能、出場控制功能、中心控制與管理功能等車輛出入管理系統的基本功能要求，同時，系統功能也能夠兼容校園網中校園卡的管理要求。
a.)校園卡的集成要求：
1、在硬件設備上，進出校門時，出入口控制機能夠識別校園IC卡;
2、在車輛進出管理系統中，采用B/S架構，其管理模塊通過提供協議標準來滿足信息化門戶的集成要求;
3、系統能滿足實現校園卡的黑白名單同步機制。
b.)車輛管理系統與校園網集成：
多校門的車輛管理系統是一個整體，另外該整體與校園網實現了同步鏈接。
車輛出入管理系統本身不負責固定用戶的注冊和編輯，所有具備合法身份的固定用戶信息通過一卡通專網的第三方代理服務器自動更新。而合法通行的用戶身份注冊，將基于統一身份認證平臺以及校園信息門戶去完成，減少了工作流程以及相關環節。
系統設計結構
車輛出入管理系統包括五套增強型一進一出系統和一個出口系統，共六套電腦管理收費終端，一套中心控制與管理服務器。這是一個分布式車輛管理系統，即每個校門的車輛出入管理設備都能夠獨立工作，獨立完成數據采集、存儲、處理和控制等功能。
電腦管理收費終端就近通過光纜接入車輛出入管理專用服務器，車輛出入管理專用服務器是整個車輛出入管理系統的管理與控制中心。服務器由中央管理單元、數據庫系統、中央管理執行設備等組成。
本方案中，由于車輛出入管理系統本身不負責固定用戶的注冊和編輯，所以服務器端不包含車輛身份編碼信息授權設備，如IC和遠距離智能卡的發行設備。
車輛出入管理系統通過第三方代理服務器實現一卡通數據與車輛出入管理系統的數據同步。
網絡及硬件環境設計
考慮到目前校園內部校園網以及一卡通專網的網絡環境以及網絡流量負載的需求，針對停車管理系統我們構建了單獨的專網，從而避免了增加校園網以及一卡通專網的網絡流量負擔。
對于車輛出入管理系統服務器而言，由于存在與一卡通后臺的數據交互需求，因此，我們通過增加一卡通第三方代理服務器，在第三方代理服務器上配置雙網卡，實現一卡通專網與本系統專網的對接。該服務器本身也存在網閘的作用。
同時，在一卡通第三方代理服務器上運行WEB服務，本方案中涉及的WEB查詢以及在線注冊系統運行在上面。通過分配到的一卡通專網地址，做NAT轉換后實現對校園網公眾用戶的訪問。
網絡及硬件環境設計 系統拓撲圖
如圖所示：我們在每個校門信息點接入處布置一臺交換機，從本系統專網中光纖接入該交換機，再通過百兆網絡接入到末端的車輛出入管理系統工作站。涉及到與一卡通核心數據庫的交換信息，通過雙網卡的一卡通第三方代理服務器完成。
物理連接
專網主干從監控中心引出，核心交換機以及服務器均放置在監控中心內。利用目前校園網主干光纖進行延續，使專網網絡能夠到達各個校門的信息點。各校們信息點的接入點放置在各校們的傳達室內。
機房機柜部署
本系統中，我們配置了一個專屬42U標準機柜，2臺DELLPCServer做為二套子系統的運行服務器。
網絡應急處理
在專網出現故障無法通訊時，應急處理措施如下：
車輛通行：道閘控制機上可以存儲超過8000條通行白名單以及脫機保存超過35000條流水記錄，可以滿足一段時間內的車輛通行需要。另外，道閘可以通過人工干預的方式去控制開啟關閉，遇到臨時增加的車輛，可以通過臨時發卡或者人工干預的方式實現同行。
車輛出入管理系統
下圖為車輛出入管理系統整體設計系統圖：
車輛出入管理系統整體設計系統圖
由上圖我們可以看出，整個車輛出入管理系統中，所有六個校門的設備配置共有四種類型。
1、雙車道出入口分離一進一出系統，遠距離讀卡，LED信息顯示屏，電腦管理終端，不具備臨時車輛收費功能，不設崗廳。
2、單車道出場系統，專用臨時車收費出口，設收費崗廳。
3、雙車道出入口分離一進一出系統，遠距離讀卡，LED信息顯示屏，雙向柵欄桿道閘，電腦管理終端，不具備臨時車輛收費功能，不設崗廳。
4、雙車道出入口一體一進一出系統，通道中間設安全島，遠距離讀卡，LED信息顯示屏，雙向柵欄桿道閘，電腦管理終端，具備臨時車輛收費功能，崗廳設于安全島上。
入口控制設備
入口控制設備包括入口控制機、道閘、遠距離讀卡系統、LED信息顯示屏、圖像抓拍設備、車輛檢測設備。
入口控制設備的原理框圖如下圖所示。
入口控制設備的原理框圖
RFID射頻識別系統的應用
射頻識別(RFID)作為快速、實時、準確采集與處理信息的高新技術，已經被世界公認為21世紀十大重要技術之一,在生產、銷售和流通等領域有著廣闊的應用前景。
RFID系統是利用感應、無線電波或微波能量進行非接觸雙向通信，實現信息獲取和數據交換的自動識別技術。它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，識別工作無需人工干預。
本系統中，所有的固定車輛都通過RFID技術完成車輛身份的遠距離不停車識別，通過系統的安裝調試和運行，我們對RFID技術在停車管理系統中的應用有了更進一步的認識，也積累了較多的經驗和教訓，主要體現在以下幾點：
由于RFID遠距離讀頭天線的方向性要求較高，因此，車輛出入行駛通道要盡可能規范。
在讀頭位置和方向無法保證正常讀取智能卡的情況下，要盡量降低車速。
RFID遠距離讀卡系統很容易受大雨的影響。
RFID遠距離讀卡系統很容易受移動通信基站的干擾，應盡量避開。
安裝調試過程中要注意避免出入口讀卡器之間的相互干擾。
系統功能:系統整體功能
沒有遠距離無源智能感應卡的內部及授權車輛(含貴賓車輛)使用校園IC卡刷卡進出校園。
車輛在任何一個校門進場或出場時，抓拍攝像機均會自動抓拍車輛的圖像，并進行進出場車輛圖像對比。
電腦管理終端可同時監視多個進出場車輛的動態圖像。
電腦管理終端可設定收費標準或打印統計報表等。
出口控制設備
出口控制設備包括出口控制機、道閘、遠距離讀卡系統、圖像抓拍設備、車輛檢測設備。
出口控制設備的原理框圖如下圖所示：
出口控制設備的原理框圖
系統中所有進出場數據、圖像信息，以及IC卡、遠距離智能卡相關資料都存儲于車輛出入管理系統專用服務器中，本系統中電腦管理終端不進行固定用戶卡的注冊和編輯，所有用戶資料來自于校園網的用戶一卡通數據庫。
校門入口處的信息顯示屏除顯示進場車輛的注冊車牌號碼外，還可根據需要顯示歡迎、警示、禁行等信息，并可由學校管理部門根據需要更改內容。
車輛身份管理：車輛出入管理系統專用服務器通過校園一卡通專網的第三方代理服務器，同步獲取內部及授權車輛的檔案資料。
車輛信息識讀：對于內部及授權車輛，由RFID遠距離讀卡器對車輛所攜帶的遠距離無源智能感應卡(電子標簽)進行識讀，沒有遠距離卡的內部車輛，則通過校園IC卡在出入口控制機上刷卡進行識讀，并通過與車輛出入專用服務器中的用戶資料的比較，完成車輛身份的權限確認。
對于臨時車輛，在入口控制機出票機自動取票的同時完成識讀。
臨時車輛取票：當臨時車輛行駛入場時觸發地感線圈，這時LED顯示和語音均會提示車主“請取票”，這時車主可以按下控制機面板上的取票按鈕，出票機打印出紙票;取票后，LED顯示屏和語音均會提示車主“請駛入停車場，請從XX校門出場”。
在取票進場的模式下如果無車將無法取票，這樣就防止人惡意偷竊紙票;同時如果車主取票后未進場，那么紙票將被視為無效票。
信息記錄：讀遠距離卡、IC卡和取紙票時，系統同步自動記錄入場時間、入場地點、車輛信息、車主身份。
車輛出入管理專用服務器的中心控制與管理功能
車輛出入管理系統專用服務器通過校園一卡通專網的第三方代理服務器，同步獲取內部及授權車輛的檔案資料。
IC卡的授權發行、數據更改、掛失/解除掛失、退卡、清空回收等管理功能由校園一卡通專網完成。
管理功能：車輛出入管理系統專用服務器可按卡號、紙票號碼、時間、日期、周、月、年等參數進行數據的自動統計與查詢。可進行客戶端管理，客戶端通過授權可單獨進行單模塊運行操作。
系統與數字化校園平臺以及一卡通對接功能
一卡通卡片信息與車輛出入管理系統的數據同步。
共享數據庫平臺內共享信息與車輛出入管理系統的數據同步。
基于統一身份認證平臺開發的車輛WEB在線注冊系統，整合后運行在校園一卡通信息門戶內。
車輛進出的WEB在線查詢功能。基于統一身份認證平臺以及信息門戶實現，分層次授權，非授權用戶僅能查詢自己的信息，授權用戶能夠查詢所有用戶的進出校門記錄信息。
WEB在線注冊及數據同步系統
建立目標
傳統的車輛出入管理系統，車輛通行的名單信息通過人工注冊或者手工批量導入的方式注冊到車輛出入口控制機上，即車輛出入管理系統的管理員需要人工獲取注冊用戶的注冊信息，包含通行的卡片信息，然后將卡片信息注冊到每一個校門的出入口控制機上。而該系統要求兼容校園卡、遠距離RFID卡，校園卡存在著異動變更(卡掛失、更換新卡)的可能，當卡片發生掛失或者更換行為時，按照傳統模式無法及時通知到每個大門的車輛出入口控制機上。因此，注冊的過程若按照傳統模式，將成為系統運行的瓶頸。
由于數字化校園的應用已經初具雛形，一卡通以及相關身份信息已經能夠基于數字化校園的基礎軟件平臺實現實時交互，且學校師生已經養成在信息門戶上查詢獲取相關信息(例如圖書借閱信息、宿舍用電信息、門禁考勤信息)的良好習慣，而在用戶登錄門戶的過程中，經過了統一身份認證平臺的嚴格校驗，保證用戶的唯一性及合法性。因此，我們在本系統中，規劃了一套基于數字化校園三大平臺(共享數據庫、信息門戶、統一身份認證系統)開發的車輛WEB在線注冊系統，以實現便捷的車輛通行注冊功能，解決系統運行的瓶頸問題。
系統功能設計
整個系統由四大部分功能模塊組成，包括認證接入部分、數據同步服務部分、WEB在線注冊部分以及門戶展現部分。
功能結構圖如下圖：
系統功能設計
功能結構圖認證接入
系統認證接入功能包括卡認證識別接入以及系統WEB認證接入兩部分。
卡認證識別接入
車輛通行過程中，已注冊的師生，可以通過在出入口控制機上的RFID遠距離讀頭讀取智能卡，實現身份的識別。
出入口控制機上存儲已注冊卡信息的卡序列號。在刷卡校驗過程中，判斷該卡是否在控制機白名單內。遇卡片掛失或更新，將把該序列號進行替換。
WEB認證接入
學校統一身份認證平臺采用SUNIdentityServer做為認證服務器，DirectoryServer做為用戶數據存儲的目錄服務器，目前已為校園內部多套系統提供統一身份識別(SSO)工作。
學校目前的統一身份認證平臺的認證識別示意如下圖：
身份認證平臺的認證識別示意圖
統一身份認證平臺的認證識別示意
本系統的WEB接入部分，將采用替換IDS認證接口的模式，去實現無縫的認證集成。
數據同步服務
數據同步服務包含卡數據異動監控、身份數據異動監控、卡數據同步、身份數據同步、數據下放控制器以及數據收集服務幾大功能。
卡數據異動監控、身份數據異動監控用于監控敏感信息的變化，當信息發生變更時，通過同步服務更新系統內的數據庫數據，同時通過數據下載功能，更新遠端車輛出入口控制機內的信息。而數據收集服務用于采集通行信息，提供WEB查詢分析統計用。
WEB在線注冊
WEB在線注冊功能用于校內師生用戶在線提交車輛通行信息。由于系統在同步過程中包含了卡信息，且用戶提交申請過程經過實名認證，因此用戶通行注冊可以直接在網上完成。
在線注冊系統分三部分功能：申請信息提交、申請信息審核以及審核信息下放。
門戶展現
主要實現用戶在校園網上實時查詢車輛出入記錄以及已經注冊的車輛信息，查詢可依校門、學工號、出入日期、姓名﹑部門、單位、車牌號，再配合起始及結束日期做為查詢條件;人員信息可以顯示照片信息，照片數據采集自一卡通照片庫。普通用戶只能查詢自己的車輛出入記錄。
