基于RFID車輛網(wǎng)絡(luò)信息管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)

目前，某單位在后勤車輛管理的現(xiàn)狀為：車輛調(diào)度以人工管控為主；內(nèi)外車輛的識(shí)別基于人工驗(yàn)證且手續(xù)繁瑣；領(lǐng)導(dǎo)無法實(shí)時(shí)掌控車輛在位和調(diào)度情況；派遣車輛缺乏有效監(jiān)管。這種管理模式存在著運(yùn)行效率低、監(jiān)管不足，無法杜絕管理漏洞與安全隱患。經(jīng)充分調(diào)研后，我們研發(fā)了車輛網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)平臺(tái)，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)車輛管理規(guī)范化、信息化、安全化、實(shí)時(shí)化、高效化。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)主要由前臺(tái)車輛門禁控制系統(tǒng)和后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)信息化管理系統(tǒng)兩部分組成。車輛門禁控制系統(tǒng)主要由貼于車輛前窗玻璃內(nèi)的遠(yuǎn)距離無源射頻標(biāo)簽、遠(yuǎn)距離無源射頻讀卡器、發(fā)送接收射頻信號(hào)的射頻天線、地感線圈、紅綠燈、具有服務(wù)器和硬件控制功能的計(jì)算機(jī)平臺(tái)、遠(yuǎn)程客戶端以及相應(yīng)控制軟件等模塊組成。網(wǎng)絡(luò)信息管理系統(tǒng)主要由車輛信息管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理維護(hù)系統(tǒng)組成。車輛信息管理系統(tǒng)采用B/S 結(jié)構(gòu)方式，利用網(wǎng)絡(luò)的便捷性，實(shí)現(xiàn)在線派車、車輛信息在線查詢、用戶和車輛信息在線維護(hù)等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)管理維護(hù)系統(tǒng)主要用來存儲(chǔ)和檢索所有相關(guān)數(shù)據(jù)信息并對(duì)重要信息進(jìn)行及時(shí)的備份和更新。

整個(gè)信息管理平臺(tái)主要由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、Web 服務(wù)器、門禁控制服務(wù)器組成，通過單位內(nèi)部現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)，構(gòu)成一個(gè)集識(shí)別、控制和管理于一體的綜合信息管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)派車信息、車輛出行信息、用戶車輛信息等基礎(chǔ)信息的管理和維護(hù)；Web 服務(wù)器提供網(wǎng)上派車和信息查詢服務(wù)；控制服務(wù)器實(shí)現(xiàn)車輛的自動(dòng)識(shí)別和出行控制。

2 工作原理

車輛網(wǎng)絡(luò)信息管理主要基于RFID 遠(yuǎn)距離無源射頻自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。射頻識(shí)別俗稱電子標(biāo)簽，主要由標(biāo)簽（射頻卡）、讀寫器（讀卡器或閱讀器）和天線三部分組成。標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，含內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信。每個(gè)標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體表面標(biāo)識(shí)目標(biāo)對(duì)象。讀寫器讀取標(biāo)簽信息的設(shè)備。天線在標(biāo)簽和讀卡器間傳遞射頻信號(hào)。本系統(tǒng)采用被動(dòng)式電子標(biāo)簽，即內(nèi)部無電源、靠接收微波能量工作的電子標(biāo)簽。射頻有效讀取距離7m，有效寫入距離5m。

門禁系統(tǒng)工作流程如圖1 所示：

①用戶通過瀏覽器登錄服務(wù)器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上派車，派車信息保存數(shù)據(jù)庫(kù)中；
②當(dāng)車輛出行（或返回）接近營(yíng)門時(shí)，地感線圈感應(yīng)的信號(hào)經(jīng)變換后送控制服務(wù)器；
③控制服務(wù)器采集到地感信號(hào)后啟動(dòng)射頻讀卡器工作；
④射頻讀卡器受控向射頻天線發(fā)出微波查詢信號(hào)；
⑤安裝在車前玻璃上的無源射頻標(biāo)簽中保存有車輛的ID 號(hào)，標(biāo)簽收到讀卡器的查詢信號(hào)后，根據(jù)查詢信號(hào)中的命令要求，將標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息反射回讀卡器；
⑥讀卡器接收到無源射頻標(biāo)簽反射回的微波合成信號(hào)后，經(jīng)讀卡器內(nèi)部解調(diào)和處理將電子標(biāo)簽中貯存的數(shù)據(jù)信息分離出來；
⑦射頻讀卡器將分離后的數(shù)據(jù)信息通過RS232/RS485接口傳送到控制服務(wù)器處理；
⑧控制服務(wù)器根據(jù)接收到的標(biāo)簽數(shù)據(jù)的ID 號(hào)進(jìn)行車輛識(shí)別，查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中該ID 號(hào)所對(duì)應(yīng)車輛的派車信息決定是否允許車輛出行，如具有出車權(quán)限，則向伸縮門發(fā)送開門信號(hào)。

圖1 車輛門禁控制流程

3 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

3.1 門禁控制設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

門禁控制子系統(tǒng)的主要功能是：(1)對(duì)進(jìn)出營(yíng)門的車輛進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、識(shí)別和判斷，以決定是否允許通行，并自動(dòng)控制伸縮門(或自動(dòng)門閘)的開啟和關(guān)閉；(2)自動(dòng)記錄車輛的進(jìn)出情況，對(duì)違章車輛和外來車輛的進(jìn)出進(jìn)行拍照，以便管理部門查詢；(3)對(duì)營(yíng)門區(qū)域的場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控；(4)電子大屏幕標(biāo)語(yǔ)牌顯示內(nèi)容的編輯和輸出控制；(5)信息查詢以及系統(tǒng)的管理和維護(hù)。

3.1.1 硬件組成：門禁控制系統(tǒng)的硬件主要由1 臺(tái)控制主機(jī)（可由服務(wù)器兼任）、地感線圈及控制電路2 套、RFID 讀卡器及天線2付、電動(dòng)門閘1 套、可編程多路視頻采集卡1 塊、大屏幕電子顯示屏2 塊、數(shù)據(jù)隔離卡1 塊等設(shè)備組成。其中，地感線圈用于對(duì)進(jìn)出營(yíng)門的車輛進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)；讀卡器用于采集貼于車輛上的ID 卡數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)隔離卡用于地感狀態(tài)、門閘狀態(tài)、門閘控制等開關(guān)量信號(hào)的隔離。
3.1.2 設(shè)備接口：根據(jù)所選設(shè)備的類型和特點(diǎn)，控制主機(jī)與各設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸需要并行和串行2 種接口方式?？紤]到節(jié)省開銷，直接采用主機(jī)提供的2 串1 并（打印口）接口，根據(jù)需要，又?jǐn)U展了2 個(gè)串行接口。其中，各接口的分配情況如下：PRN，用于地感線圈、電動(dòng)門閘狀態(tài)的采集以及電動(dòng)門閘、紅綠燈的開關(guān)控制。

LPT1、LPT2，計(jì)算機(jī)經(jīng)系統(tǒng)引導(dǎo)后，初始化過程把并行端口配置成LPT1、LPT2 二個(gè)輸出端口，同時(shí)分配不同的數(shù)據(jù)地址、狀態(tài)地址和控制地址,配置如表1 所示。

并行端口LPT1 的狀態(tài)端口379H 進(jìn)行地感線圈和伸縮電動(dòng)門閘狀態(tài)的采集，用數(shù)據(jù)端口378H 實(shí)現(xiàn)電動(dòng)門閘和紅綠燈的開關(guān)控制。其中各引腳的分配情況如表2 所示。

COM1，連接出讀卡器；COM2，連接進(jìn)讀卡器；COM3，連接出大屏幕；COM4，連接進(jìn)大屏幕。四個(gè)串行接口均采用RS－485 接口標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率可達(dá)56 kBaud，傳輸距離可達(dá)2 km。

3.1.3 控制實(shí)現(xiàn)

門禁控制和通信軟件采用C++Builder 編程，數(shù)據(jù)庫(kù)接口采用ADO[1]。控制軟件流程如下：
① 讀PRN狀態(tài)端口。
② 檢測(cè)出地感狀態(tài)判斷有無出行車輛進(jìn)入讀卡區(qū)，若無轉(zhuǎn)③。
③ 檢測(cè)進(jìn)地感狀態(tài)判斷有無歸隊(duì)車輛進(jìn)入讀卡區(qū)，若無轉(zhuǎn)④。
④ 檢測(cè)手動(dòng)抬桿標(biāo)準(zhǔn)，若有手動(dòng)抬桿，控制攝像機(jī)拍照，并根據(jù)“禁行標(biāo)志”登記門衛(wèi)放行記錄。

3.2 信息管理設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

信息管理界面采用VBScript 腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。信息管理系統(tǒng)是面向終端用戶的訪問界面。它可實(shí)現(xiàn)注冊(cè)用戶的日常車輛的派發(fā)、信息查詢服務(wù)，可設(shè)置修改個(gè)人信息。其組織結(jié)構(gòu)如圖2。

圖2 信息管理系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)

派單-授權(quán)用戶登錄系統(tǒng)后，可下達(dá)本地或長(zhǎng)途派車命令，系統(tǒng)自動(dòng)生成派車單據(jù)。門禁系統(tǒng)只允許已履行派車手續(xù)的車輛出行。在位查詢-授權(quán)用戶可隨時(shí)在局域網(wǎng)內(nèi)任一終端查詢單位內(nèi)車輛在位與否及出行情況，以便車輛調(diào)度。出行查詢-授權(quán)用戶可以實(shí)時(shí)查詢?nèi)我鈺r(shí)間段內(nèi)車輛、司機(jī)等出行情況，包括出車時(shí)間、返回時(shí)間、出車地點(diǎn)、派車人、司機(jī)等信息。違章查詢-授權(quán)用戶可以實(shí)時(shí)查詢?nèi)我鈺r(shí)間段車輛的違章情況記錄。密碼設(shè)置-實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶密碼的設(shè)置、修改，保證使用的安全性。系統(tǒng)管理-管理員可隨時(shí)對(duì)本系統(tǒng)的注冊(cè)用戶信息（如用戶賬戶、密碼、權(quán)限等）、車輛狀況、司機(jī)等基礎(chǔ)信息進(jìn)行更新維護(hù)。信息報(bào)表統(tǒng)計(jì)打印-按用戶需求統(tǒng)計(jì)、打印各種報(bào)表。

3.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理采用SQL Server2000。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)采用索引式，即一個(gè)表專門負(fù)責(zé)資源索引，其它表依據(jù)索引表的標(biāo)示進(jìn)行資源具體內(nèi)容的存儲(chǔ)，便于添加擴(kuò)展新項(xiàng)目及減少資源垃圾的存在，且方便檢索。主要數(shù)據(jù)邏輯設(shè)計(jì)有：(1)車輛基礎(chǔ)信息表；(2)司機(jī)基礎(chǔ)信息表；(3)用戶賬號(hào)關(guān)系表；(4)單位及單位編號(hào)對(duì)應(yīng)表；(5)車輛派車單表；(6)批注人信息表；(7)編號(hào)信息表。

3.2.2 派車單的設(shè)計(jì)

門禁控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的派車單據(jù)控制伸縮門的開啟。故派車單設(shè)計(jì)需考慮的因素有：(1)出車、收車日期時(shí)間須規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，存儲(chǔ)須為格式數(shù)據(jù)，便于相互比較和判斷；(2)出車時(shí)間需按單位要求定為24 小時(shí)內(nèi)或超出24 小時(shí)以上（限定幾天內(nèi)）；(3)派發(fā)的出車車輛不能和已經(jīng)外出的車輛或已下發(fā)派車單而未出車的車輛在時(shí)間上有沖突，否則視為無效；(4)發(fā)車單中出車司機(jī)的外出時(shí)間不能和其它派車單上該司機(jī)的出車有重復(fù)，否則也將視為無效。

3.2.3 系統(tǒng)安全考慮

系統(tǒng)安全性考慮是全方位、多層次的，包括腳本、數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器等諸多方面，在實(shí)際設(shè)計(jì)中我們主要關(guān)注有：(1)設(shè)計(jì)身份驗(yàn)證。一是對(duì)用戶名和口令進(jìn)行身份校驗(yàn)，只有合法用戶才能登錄系統(tǒng)；二是通過session 集合實(shí)現(xiàn)用戶個(gè)人信息的保存，以防止沒有正確登錄的用戶通過指定URL 的方式非法進(jìn)入系統(tǒng)。(2)防止注入攻擊。通過過濾非法字符的方法，防止在腳本語(yǔ)言中將變量未經(jīng)過濾和檢測(cè)直接引入SQL語(yǔ)句，從而達(dá)到入侵和破壞數(shù)據(jù)庫(kù)乃至系統(tǒng)的目的。(3)使用數(shù)據(jù)庫(kù)的安全策略。數(shù)據(jù)庫(kù)賬號(hào)的密碼不能過于簡(jiǎn)單，同時(shí)不要讓賬號(hào)的密碼寫于應(yīng)用程序或者腳本中?？蛇M(jìn)行加密處理或定期修改密碼。加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)日志的記錄定期查看，檢查是否有可疑的登錄事件發(fā)生等等。(4)加強(qiáng)網(wǎng)站服務(wù)器安全措施。如裝防病毒軟件及網(wǎng)絡(luò)防火墻，及時(shí)更新病毒庫(kù)以及分析日志記錄，將安全風(fēng)險(xiǎn)降低到較低的程度。

4 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)已研制成功并投入運(yùn)行。它的實(shí)施真正做到車輛管理工作有章可循，杜絕管理領(lǐng)域的漏洞，提高管理工作的準(zhǔn)確性、安全性和實(shí)時(shí)性，使該單位車輛信息管理精確化、正規(guī)化工作躍上一個(gè)新的臺(tái)階。