一卡通智能停車管理系統(tǒng)在校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中應(yīng)用
文章出處：http://compasssalessolutions.com 作者：中國一卡通 收編 人氣： 發(fā)表時(shí)間：2011年11月16日
針對某大學(xué)車輛進(jìn)出管理的現(xiàn)狀和需求，以及目前該高校整體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及數(shù)字化校園環(huán)境，給出了該高校車輛出入智能管理系統(tǒng)的完整解決方案。
整體概括，本系統(tǒng)由二個(gè)子系統(tǒng)組成，并涉及網(wǎng)絡(luò)及硬件環(huán)境配套：
1、車輛出入管理系統(tǒng)
2、WEB在線注冊及數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)(車輛出入管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng))
系統(tǒng)特點(diǎn)
本系統(tǒng)將智能停車管理系統(tǒng)與RFID遠(yuǎn)距離射頻識(shí)別技術(shù)結(jié)合，是RFID技術(shù)在智能停車管理系統(tǒng)中的一次成功應(yīng)用。
充分考慮本系統(tǒng)與目前數(shù)字化校園下的管理信息系統(tǒng)以及平臺(tái)對接，從業(yè)務(wù)處理邏輯、實(shí)現(xiàn)方式到未來功能擴(kuò)展方面，全面滿足學(xué)校多方位需求。
充分利用學(xué)校目前的信息資源、網(wǎng)絡(luò)資源，構(gòu)建獨(dú)立的專網(wǎng)，但同時(shí)滿足數(shù)據(jù)交互、資源共享的需求。
系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
根據(jù)建設(shè)方的要求，該車輛出入管理系統(tǒng)也即是各個(gè)校門的車輛出入管理系統(tǒng)，系統(tǒng)建成后能否滿足建設(shè)方要求，直接體現(xiàn)在系統(tǒng)在各個(gè)校門的管理功能是否滿足了建設(shè)方對各個(gè)校門的功能定 位，歸納起來，包括以下幾點(diǎn)：
固定車輛
內(nèi)部及授權(quán)車輛(含貴賓車輛)采用RFID遠(yuǎn)距離無源智能感應(yīng)卡進(jìn)出。
智能卡包括：內(nèi)部員工卡、優(yōu)惠卡、學(xué)生次卡。內(nèi)部員工卡根據(jù)是否住在校內(nèi)又分成不同的收費(fèi)類型。
固定車輛遠(yuǎn)距離讀卡進(jìn)出的同時(shí)，LED信息顯示屏同步顯示該進(jìn)場車輛的注冊車牌號(hào)碼，以協(xié)助保安監(jiān)督智能卡的合法使用。
臨時(shí)車輛
學(xué)校有大量的外來臨時(shí)車輛，對外來臨時(shí)車輛的管理是建設(shè)方建設(shè)該系統(tǒng)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(shí)車輛只進(jìn)不出，臨時(shí)車輛只能從指定校門交費(fèi)出場，如此復(fù)雜的管理功能用臨時(shí)ID卡是做不到的，因此，該系統(tǒng)采用的是條碼紙票，紙票上除通常的進(jìn)場日期和時(shí)間外，還要有指定出場校門的提示信息。
臨時(shí)車輛從出票機(jī)上(或保安協(xié)助)取票進(jìn)入，經(jīng)LED中文顯示和語音提示該車輛只能從某校門交費(fèi)出去。
學(xué)校共有六個(gè)校門，其中一個(gè)校門只能出不能進(jìn)，所以，這是一個(gè)五進(jìn)六出的大型車輛出入管理系統(tǒng)。
系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)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(tǒng)的基本功能要求，同時(shí)，系統(tǒng)功能也能夠兼容校園網(wǎng)中校園卡的管理要求。
a.)校園卡的集成要求：
1、在硬件設(shè)備上，進(jìn)出校門時(shí)，出入口控制機(jī)能夠識(shí)別校園IC卡;
2、在車輛進(jìn)出管理系統(tǒng)中，采用B/S架構(gòu)，其管理模塊通過提供協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)來滿足信息化門戶的集成要求;
3、系統(tǒng)能滿足實(shí)現(xiàn)校園卡的黑白名單同步機(jī)制。
b.)車輛管理系統(tǒng)與校園網(wǎng)集成：
多校門的車輛管理系統(tǒng)是一個(gè)整體，另外該整體與校園網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了同步鏈接。
車輛出入管理系統(tǒng)本身不負(fù)責(zé)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(wǎng)的第三方代理服務(wù)器自動(dòng)更新。而合法通行的用戶身份注冊，將基于統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)以及校園信息門戶去完成，減少了工作流程以及相關(guān)環(huán)節(jié)。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
車輛出入管理系統(tǒng)包括五套增強(qiáng)型一進(jìn)一出系統(tǒng)和一個(gè)出口系統(tǒng)，共六套電腦管理收費(fèi)終端，一套中心控制與管理服務(wù)器。這是一個(gè)分布式車輛管理系統(tǒng)，即每個(gè)校門的車輛出入管理設(shè)備都能夠獨(dú)立工作，獨(dú)立完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、處理和控制等功能。
電腦管理收費(fèi)終端就近通過光纜接入車輛出入管理專用服務(wù)器，車輛出入管理專用服務(wù)器是整個(gè)車輛出入管理系統(tǒng)的管理與控制中心。服務(wù)器由中央管理單元、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、中央管理執(zhí)行設(shè)備等組成。
本方案中，由于車輛出入管理系統(tǒng)本身不負(fù)責(zé)固定用戶的注冊和編輯，所以服務(wù)器端不包含車輛身份編碼信息授權(quán)設(shè)備，如IC和遠(yuǎn)距離智能卡的發(fā)行設(shè)備。
車輛出入管理系統(tǒng)通過第三方代理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)一卡通數(shù)據(jù)與車輛出入管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步。
網(wǎng)絡(luò)及硬件環(huán)境設(shè)計(jì)
考慮到目前校園內(nèi)部校園網(wǎng)以及一卡通專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境以及網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)載的需求，針對停車管理系統(tǒng)我們構(gòu)建了單獨(dú)的專網(wǎng)，從而避免了增加校園網(wǎng)以及一卡通專網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)流量負(fù)擔(dān)。
對于車輛出入管理系統(tǒng)服務(wù)器而言，由于存在與一卡通后臺(tái)的數(shù)據(jù)交互需求，因此，我們通過增加一卡通第三方代理服務(wù)器，在第三方代理服務(wù)器上配置雙網(wǎng)卡，實(shí)現(xiàn)一卡通專網(wǎng)與本系統(tǒng)專網(wǎng)的對接。該服務(wù)器本身也存在網(wǎng)閘的作用。
同時(shí)，在一卡通第三方代理服務(wù)器上運(yùn)行WEB服務(wù)，本方案中涉及的WEB查詢以及在線注冊系統(tǒng)運(yùn)行在上面。通過分配到的一卡通專網(wǎng)地址，做NAT轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)對校園網(wǎng)公眾用戶的訪問。
網(wǎng)絡(luò)及硬件環(huán)境設(shè)計(jì) 系統(tǒng)拓?fù)鋱D
如圖所示：我們在每個(gè)校門信息點(diǎn)接入處布置一臺(tái)交換機(jī)，從本系統(tǒng)專網(wǎng)中光纖接入該交換機(jī)，再通過百兆網(wǎng)絡(luò)接入到末端的車輛出入管理系統(tǒng)工作站。涉及到與一卡通核心數(shù)據(jù)庫的交換信息，通過雙網(wǎng)卡的一卡通第三方代理服務(wù)器完成。
物理連接
專網(wǎng)主干從監(jiān)控中心引出，核心交換機(jī)以及服務(wù)器均放置在監(jiān)控中心內(nèi)。利用目前校園網(wǎng)主干光纖進(jìn)行延續(xù)，使專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能夠到達(dá)各個(gè)校門的信息點(diǎn)。各校們信息點(diǎn)的接入點(diǎn)放置在各校們的傳達(dá)室內(nèi)。
機(jī)房機(jī)柜部署
本系統(tǒng)中，我們配置了一個(gè)專屬42U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，2臺(tái)DELLPCServer做為二套子系統(tǒng)的運(yùn)行服務(wù)器。
網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急處理
在專網(wǎng)出現(xiàn)故障無法通訊時(shí)，應(yīng)急處理措施如下：
車輛通行：道閘控制機(jī)上可以存儲(chǔ)超過8000條通行白名單以及脫機(jī)保存超過35000條流水記錄，可以滿足一段時(shí)間內(nèi)的車輛通行需要。另外，道閘可以通過人工干預(yù)的方式去控制開啟關(guān)閉，遇到臨時(shí)增加的車輛，可以通過臨時(shí)發(fā)卡或者人工干預(yù)的方式實(shí)現(xiàn)同行。
車輛出入管理系統(tǒng)
下圖為車輛出入管理系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)系統(tǒng)圖：
車輛出入管理系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)系統(tǒng)圖
由上圖我們可以看出，整個(gè)車輛出入管理系統(tǒng)中，所有六個(gè)校門的設(shè)備配置共有四種類型。
1、雙車道出入口分離一進(jìn)一出系統(tǒng)，遠(yuǎn)距離讀卡，LED信息顯示屏，電腦管理終端，不具備臨時(shí)車輛收費(fèi)功能，不設(shè)崗廳。
2、單車道出場系統(tǒng)，專用臨時(shí)車收費(fèi)出口，設(shè)收費(fèi)崗廳。
3、雙車道出入口分離一進(jìn)一出系統(tǒng)，遠(yuǎn)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(shí)車輛收費(fèi)功能，不設(shè)崗廳。
4、雙車道出入口一體一進(jìn)一出系統(tǒng)，通道中間設(shè)安全島，遠(yuǎn)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(shí)車輛收費(fèi)功能，崗廳設(shè)于安全島上。
入口控制設(shè)備
入口控制設(shè)備包括入口控制機(jī)、道閘、遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)、LED信息顯示屏、圖像抓拍設(shè)備、車輛檢測設(shè)備。
入口控制設(shè)備的原理框圖如下圖所示。
入口控制設(shè)備的原理框圖
RFID射頻識(shí)別系統(tǒng)的應(yīng)用
射頻識(shí)別(RFID)作為快速、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確采集與處理信息的高新技術(shù)，已經(jīng)被世界公認(rèn)為21世紀(jì)十大重要技術(shù)之一,在生產(chǎn)、銷售和流通等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
RFID系統(tǒng)是利用感應(yīng)、無線電波或微波能量進(jìn)行非接觸雙向通信，實(shí)現(xiàn)信息獲取和數(shù)據(jù)交換的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識(shí)別工作無需人工干預(yù)。
本系統(tǒng)中，所有的固定車輛都通過RFID技術(shù)完成車輛身份的遠(yuǎn)距離不停車識(shí)別，通過系統(tǒng)的安裝調(diào)試和運(yùn)行，我們對RFID技術(shù)在停車管理系統(tǒng)中的應(yīng)用有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)，也積累了較多的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
由于RFID遠(yuǎn)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(guī)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(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)很容易受大雨的影響。
RFID遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)很容易受移動(dòng)通信基站的干擾，應(yīng)盡量避開。
安裝調(diào)試過程中要注意避免出入口讀卡器之間的相互干擾。
系統(tǒng)功能:系統(tǒng)整體功能
沒有遠(yuǎn)距離無源智能感應(yīng)卡的內(nèi)部及授權(quán)車輛(含貴賓車輛)使用校園IC卡刷卡進(jìn)出校園。
車輛在任何一個(gè)校門進(jìn)場或出場時(shí)，抓拍攝像機(jī)均會(huì)自動(dòng)抓拍車輛的圖像，并進(jìn)行進(jìn)出場車輛圖像對比。
電腦管理終端可同時(shí)監(jiān)視多個(gè)進(jìn)出場車輛的動(dòng)態(tài)圖像。
電腦管理終端可設(shè)定收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)或打印統(tǒng)計(jì)報(bào)表等。
出口控制設(shè)備
出口控制設(shè)備包括出口控制機(jī)、道閘、遠(yuǎn)距離讀卡系統(tǒng)、圖像抓拍設(shè)備、車輛檢測設(shè)備。
出口控制設(shè)備的原理框圖如下圖所示：
出口控制設(shè)備的原理框圖
系統(tǒng)中所有進(jìn)出場數(shù)據(jù)、圖像信息，以及IC卡、遠(yuǎn)距離智能卡相關(guān)資料都存儲(chǔ)于車輛出入管理系統(tǒng)專用服務(wù)器中，本系統(tǒng)中電腦管理終端不進(jìn)行固定用戶卡的注冊和編輯，所有用戶資料來自于校園網(wǎng)的用戶一卡通數(shù)據(jù)庫。
校門入口處的信息顯示屏除顯示進(jìn)場車輛的注冊車牌號(hào)碼外，還可根據(jù)需要顯示歡迎、警示、禁行等信息，并可由學(xué)校管理部門根據(jù)需要更改內(nèi)容。
車輛身份管理：車輛出入管理系統(tǒng)專用服務(wù)器通過校園一卡通專網(wǎng)的第三方代理服務(wù)器，同步獲取內(nèi)部及授權(quán)車輛的檔案資料。
車輛信息識(shí)讀：對于內(nèi)部及授權(quán)車輛，由RFID遠(yuǎn)距離讀卡器對車輛所攜帶的遠(yuǎn)距離無源智能感應(yīng)卡(電子標(biāo)簽)進(jìn)行識(shí)讀，沒有遠(yuǎn)距離卡的內(nèi)部車輛，則通過校園IC卡在出入口控制機(jī)上刷卡進(jìn)行識(shí)讀，并通過與車輛出入專用服務(wù)器中的用戶資料的比較，完成車輛身份的權(quán)限確認(rèn)。
對于臨時(shí)車輛，在入口控制機(jī)出票機(jī)自動(dòng)取票的同時(shí)完成識(shí)讀。
臨時(shí)車輛取票：當(dāng)臨時(shí)車輛行駛?cè)雸鰰r(shí)觸發(fā)地感線圈，這時(shí)LED顯示和語音均會(huì)提示車主“請取票”，這時(shí)車主可以按下控制機(jī)面板上的取票按鈕，出票機(jī)打印出紙票;取票后，LED顯示屏和語音均會(huì)提示車主“請駛?cè)胪＼噲觯垙腦X校門出場”。
在取票進(jìn)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(shí)如果車主取票后未進(jìn)場，那么紙票將被視為無效票。
信息記錄：讀遠(yuǎn)距離卡、IC卡和取紙票時(shí)，系統(tǒng)同步自動(dòng)記錄入場時(shí)間、入場地點(diǎn)、車輛信息、車主身份。
車輛出入管理專用服務(wù)器的中心控制與管理功能
車輛出入管理系統(tǒng)專用服務(wù)器通過校園一卡通專網(wǎng)的第三方代理服務(wù)器，同步獲取內(nèi)部及授權(quán)車輛的檔案資料。
IC卡的授權(quán)發(fā)行、數(shù)據(jù)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(wǎng)完成。
管理功能：車輛出入管理系統(tǒng)專用服務(wù)器可按卡號(hào)、紙票號(hào)碼、時(shí)間、日期、周、月、年等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)與查詢。可進(jìn)行客戶端管理，客戶端通過授權(quán)可單獨(dú)進(jìn)行單模塊運(yùn)行操作。
系統(tǒng)與數(shù)字化校園平臺(tái)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(tǒng)的數(shù)據(jù)同步。
共享數(shù)據(jù)庫平臺(tái)內(nèi)共享信息與車輛出入管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步。
基于統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)開發(fā)的車輛WEB在線注冊系統(tǒng)，整合后運(yùn)行在校園一卡通信息門戶內(nèi)。
車輛進(jìn)出的WEB在線查詢功能?；诮y(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)以及信息門戶實(shí)現(xiàn)，分層次授權(quán)，非授權(quán)用戶僅能查詢自己的信息，授權(quán)用戶能夠查詢所有用戶的進(jìn)出校門記錄信息。
WEB在線注冊及數(shù)據(jù)同步系統(tǒng)
建立目標(biāo)
傳統(tǒng)的車輛出入管理系統(tǒng)，車輛通行的名單信息通過人工注冊或者手工批量導(dǎo)入的方式注冊到車輛出入口控制機(jī)上，即車輛出入管理系統(tǒng)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(gè)校門的出入口控制機(jī)上。而該系統(tǒng)要求兼容校園卡、遠(yuǎn)距離RFID卡，校園卡存在著異動(dòng)變更(卡掛失、更換新卡)的可能，當(dāng)卡片發(fā)生掛失或者更換行為時(shí)，按照傳統(tǒng)模式無法及時(shí)通知到每個(gè)大門的車輛出入口控制機(jī)上。因此，注冊的過程若按照傳統(tǒng)模式，將成為系統(tǒng)運(yùn)行的瓶頸。
由于數(shù)字化校園的應(yīng)用已經(jīng)初具雛形，一卡通以及相關(guān)身份信息已經(jīng)能夠基于數(shù)字化校園的基礎(chǔ)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互，且學(xué)校師生已經(jīng)養(yǎng)成在信息門戶上查詢獲取相關(guān)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(xí)慣，而在用戶登錄門戶的過程中，經(jīng)過了統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)的嚴(yán)格校驗(yàn)，保證用戶的唯一性及合法性。因此，我們在本系統(tǒng)中，規(guī)劃了一套基于數(shù)字化校園三大平臺(tái)(共享數(shù)據(jù)庫、信息門戶、統(tǒng)一身份認(rèn)證系統(tǒng))開發(fā)的車輛WEB在線注冊系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)便捷的車輛通行注冊功能，解決系統(tǒng)運(yùn)行的瓶頸問題。
系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
整個(gè)系統(tǒng)由四大部分功能模塊組成，包括認(rèn)證接入部分、數(shù)據(jù)同步服務(wù)部分、WEB在線注冊部分以及門戶展現(xiàn)部分。
功能結(jié)構(gòu)圖如下圖：
系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
功能結(jié)構(gòu)圖認(rèn)證接入
系統(tǒng)認(rèn)證接入功能包括卡認(rèn)證識(shí)別接入以及系統(tǒng)WEB認(rèn)證接入兩部分。
卡認(rèn)證識(shí)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(jī)上的RFID遠(yuǎn)距離讀頭讀取智能卡，實(shí)現(xiàn)身份的識(shí)別。
出入口控制機(jī)上存儲(chǔ)已注冊卡信息的卡序列號(hào)。在刷卡校驗(yàn)過程中，判斷該卡是否在控制機(jī)白名單內(nèi)。遇卡片掛失或更新，將把該序列號(hào)進(jìn)行替換。
WEB認(rèn)證接入
學(xué)校統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)采用SUNIdentityServer做為認(rèn)證服務(wù)器，DirectoryServer做為用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的目錄服務(wù)器，目前已為校園內(nèi)部多套系統(tǒng)提供統(tǒng)一身份識(shí)別(SSO)工作。
學(xué)校目前的統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)的認(rèn)證識(shí)別示意如下圖：
身份認(rèn)證平臺(tái)的認(rèn)證識(shí)別示意圖
統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺(tái)的認(rèn)證識(shí)別示意
本系統(tǒng)的WEB接入部分，將采用替換IDS認(rèn)證接口的模式，去實(shí)現(xiàn)無縫的認(rèn)證集成。
數(shù)據(jù)同步服務(wù)
數(shù)據(jù)同步服務(wù)包含卡數(shù)據(jù)異動(dòng)監(jiān)控、身份數(shù)據(jù)異動(dòng)監(jiān)控、卡數(shù)據(jù)同步、身份數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)下放控制器以及數(shù)據(jù)收集服務(wù)幾大功能。
卡數(shù)據(jù)異動(dòng)監(jiān)控、身份數(shù)據(jù)異動(dòng)監(jiān)控用于監(jiān)控敏感信息的變化，當(dāng)信息發(fā)生變更時(shí)，通過同步服務(wù)更新系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，同時(shí)通過數(shù)據(jù)下載功能，更新遠(yuǎn)端車輛出入口控制機(jī)內(nèi)的信息。而數(shù)據(jù)收集服務(wù)用于采集通行信息，提供WEB查詢分析統(tǒng)計(jì)用。
WEB在線注冊
WEB在線注冊功能用于校內(nèi)師生用戶在線提交車輛通行信息。由于系統(tǒng)在同步過程中包含了卡信息，且用戶提交申請過程經(jīng)過實(shí)名認(rèn)證，因此用戶通行注冊可以直接在網(wǎng)上完成。
在線注冊系統(tǒng)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(xiàn)
主要實(shí)現(xiàn)用戶在校園網(wǎng)上實(shí)時(shí)查詢車輛出入記錄以及已經(jīng)注冊的車輛信息，查詢可依校門、學(xué)工號(hào)、出入日期、姓名﹑部門、單位、車牌號(hào)，再配合起始及結(jié)束日期做為查詢條件;人員信息可以顯示照片信息，照片數(shù)據(jù)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。
