系統(tǒng)概述 

　　隨著學(xué)校的建設(shè)發(fā)展，學(xué)校規(guī)模和對外交流合作日益擴(kuò)大，進(jìn)出學(xué)校的車輛人員的增多給校園管理，特別是校園大門的進(jìn)出管理帶來很大的壓力。 國內(nèi)日益發(fā)展的智能交通和停車場（庫）技術(shù)和管理規(guī)范，使得利用最新科技成果和現(xiàn)代科技產(chǎn)品解決以上車輛出入管理遇到的難題，用智能化手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)主要以人工為主的操作模式成為可能和未來發(fā)展方向。

　　現(xiàn)代智能停車管理系統(tǒng)包括出入口控制、智能道閘、自動收費/POS收銀系統(tǒng)、圖像對比及車牌識別系統(tǒng)、停車引導(dǎo)系統(tǒng)、中心控制與管理系統(tǒng)等功能模塊，綜合普通智能卡、RFID遠(yuǎn)距離智能卡與條碼紙票的雙重便利，為停車管理提供了一個高度智能化、人性化的綜合服務(wù)平臺。

　　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 

　　本系統(tǒng)將智能停車管理系統(tǒng)與RFID遠(yuǎn)距離射頻識別技術(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)以及平臺對接，從業(yè)務(wù)處理邏輯、實現(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)建獨立的專網(wǎng)，但同時滿足數(shù)據(jù)交互、資源共享的需求。

　　系統(tǒng)總體設(shè)計 

　　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)在各個校門的管理功能是否滿足了建設(shè)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(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)又分成不同的收費類型。
　　固定車輛遠(yuǎn)距離讀卡進(jìn)出的同時，LED信息顯示屏同步顯示該進(jìn)場車輛的注冊車牌號碼，以協(xié)助保安監(jiān)督智能卡的合法使用。 

　　 臨時車輛 
　　學(xué)校有大量的外來臨時車輛，對外來臨時車輛的管理是建設(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車輛只進(jìn)不出，臨時車輛只能從指定校門交費出場，如此復(fù)雜的管理功能用臨時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)場日期和時間外，還要有指定出場校門的提示信息。 

　　臨時車輛從出票機(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出去。 

　　學(xué)校共有六個校門，其中一個校門只能出不能進(jìn)，所以，這是一個五進(jìn)六出的大型車輛出入管理系統(tǒng)。

　　系統(tǒng)功能設(shè)計 

　　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，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，出入口控制機(jī)能夠識別校園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)是一個整體，另外該整體與校園網(wǎng)實現(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)和一個出口系統(tǒng)，共六套電腦管理收費終端，一套中心控制與管理服務(wù)器。這是一個分布式車輛管理系統(tǒng)，即每個校門的車輛出入管理設(shè)備都能夠獨立工作，獨立完成數(shù)據(jù)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(wù)器，車輛出入管理專用服務(wù)器是整個車輛出入管理系統(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 

　　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，在一卡通第三方代理服務(wù)器上運行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)換后實現(xiàn)對校園網(wǎng)公眾用戶的訪問。 

    

系統(tǒng)拓?fù)鋱D

　　如圖所示：我們在每個校門信息點接入處布置一臺交換機(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(dá)室內(nèi)。

　　機(jī)房機(jī)柜部署 
　　本系統(tǒng)中，我們配置了一個專屬42U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，2臺DELLPCServer做為二套子系統(tǒng)的運行服務(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，應(yīng)急處理措施如下：
 
　　車輛通行：道閘控制機(jī)上可以存儲超過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，遇到臨時增加的車輛，可以通過臨時發(fā)卡或者人工干預(yù)的方式實現(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)計系統(tǒng)圖： 

　　由上圖我們可以看出，整個車輛出入管理系統(tǒng)中，所有六個校門的設(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，不具備臨時車輛收費功能，不設(shè)崗廳。
 
　　2、單車道出場系統(tǒng)，專用臨時車收費出口，設(shè)收費崗廳。 

　　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，不具備臨時車輛收費功能，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，具備臨時車輛收費功能，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。 

　　RFID射頻識別系統(tǒng)的應(yīng)用 

　　射頻識別（RFID）作為快速、實時、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，實現(xiàn)信息獲取和數(shù)據(jù)交換的自動識別技術(shù)。它通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，識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)距離不停車識別，通過系統(tǒng)的安裝調(diào)試和運行，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，也積累了較多的經(jīng)驗和教訓(xùn)，主要體現(xiàn)在以下幾點：
 
　　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。 
　　車輛在任何一個校門進(jìn)場或出場時，抓拍攝像機(jī)均會自動抓拍車輛的圖像，并進(jìn)行進(jìn)出場車輛圖像對比。
　　電腦管理終端可同時監(jiān)視多個進(jìn)出場車輛的動態(tài)圖像。 
　　電腦管理終端可設(shè)定收費標(biāo)準(zhǔn)或打印統(tǒng)計報表等。 

　　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： 

　　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)。
 
　　對于臨時車輛，在入口控制機(jī)出票機(jī)自動取票的同時完成識讀。 

　　臨時車輛取票：當(dāng)臨時車輛行駛?cè)雸鰰r觸發(fā)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(jī)面板上的取票按鈕，出票機(jī)打印出紙票；取票后，LED顯示屏和語音均會提示車主“請駛?cè)胪＼噲?，請從XX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，系統(tǒng)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(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、紙票號碼、時間、日期、周、月、年等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動統(tǒng)計與查詢。可進(jìn)行客戶端管理，客戶端通過授權(quán)可單獨進(jìn)行單模塊運行操作。 

　　系統(tǒng)與數(shù)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(tǒng)的數(shù)據(jù)同步。 
　　共享數(shù)據(jù)庫平臺內(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)證平臺開發(fā)的車輛WEB在線注冊系統(tǒng)，整合后運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)證平臺以及信息門戶實現(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) 

　　建設(shè)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，按照傳統(tǒng)模式無法及時通知到每個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)軟件平臺實現(xiàn)實時交互，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)證平臺的嚴(yán)格校驗，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（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)，以實現(xiàn)便捷的車輛通行注冊功能，解決系統(tǒng)運行的瓶頸問題。

　　系統(tǒng)功能設(shè)計 

　　整個系統(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： 

　　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)證識別接入以及系統(tǒng)WEB認(rèn)證接入兩部分。

　　卡認(rèn)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(jī)上的RFID遠(yuǎn)距離讀頭讀取智能卡，實現(xiàn)身份的識別。
出入口控制機(jī)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(jī)白名單內(nèi)。遇卡片掛失或更新，將把該序列號進(jìn)行替換。

　　WEB認(rèn)證接入 

　　學(xué)校統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺采用SUNIdentityServer做為認(rèn)證服務(wù)器，DirectoryServer做為用戶數(shù)據(jù)存儲的目錄服務(wù)器，目前已為校園內(nèi)部多套系統(tǒng)提供統(tǒng)一身份識別(SSO)工作。 

　　學(xué)校目前的統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺的認(rèn)證識別示意如下圖： 

    
統(tǒng)一身份認(rèn)證平臺的認(rèn)證識別示意圖

　　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)異動監(jiān)控、身份數(shù)據(jù)異動監(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)異動監(jiān)控、身份數(shù)據(jù)異動監(jiān)控用于監(jiān)控敏感信息的變化，當(dāng)信息發(fā)生變更時，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)
　　主要實現(xiàn)用戶在校園網(wǎng)上實時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、出入日期、姓名﹑部門、單位、車牌號，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。