智能停車場監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

12016 屆 分類號：TB472單位代碼： 10452畢 業(yè) 設(shè) 計智能停車場監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計姓名 郭澤坤 學(xué)號 201209140024 年級 2012 專業(yè) 電氣工程及其自動化 系 （院） 汽車學(xué)院 指導(dǎo)教師 李正平 2016 年 04 月 15 日臨沂大學(xué) 2016 屆本科畢業(yè)設(shè)計摘 要進(jìn)入 21 世紀(jì)，中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車工業(yè)也越來越發(fā)達(dá)，隨著私家車的增多，不僅給城市交通帶來了壓力，也給停車場帶來不小的壓力，傳統(tǒng)停車場的弊端越來越明顯，智能停車場能夠有效緩解壓力，對于減輕交通壓力有很大的幫助。為了滿足現(xiàn)代停車場的要求，研究并設(shè)計了一種基于射頻卡作為管理介質(zhì)的系統(tǒng)，對車主停車最優(yōu)停車路徑進(jìn)行了研究，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫和電子顯示器，對自動泊車引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，使停車場更加人性化、智能化。從系統(tǒng)上提高了工作效率。關(guān)鍵詞：射頻卡；停車系統(tǒng)；自動泊車系統(tǒng)臨沂大學(xué) 2016 屆本科畢業(yè)設(shè)計AbstractEntering the 21st century, with the rapid development of Chinese economy, automobile industry, more and more developed, with the increase of the number of private cars, not only to urban traffic bring pressure, but also to the parking lot to bring no small pressure, more and more disadvantages in the traditional parking more obvious, intelligent parking field can effectively alleviate the pressure, also can effectively alleviate or even eliminate some owners misplacing problem, have very great help to lighten the traffic pressure. In order to meet the requirement of modern parking lots, in this paper, we study and design a based on RF card as medium management system, to the parking lot optimal parking path were studied combined with database and electronic display, auto parking guidance system design. The owner is divided into individual users and regular users to classify, improve work efficiency and speed from the system.Keywords：RF card；Parking system；Parking-guiding臨沂大學(xué) 2016 屆本科畢業(yè)設(shè)計目錄1.智能停車場監(jiān)控系統(tǒng)的概述 .11.1 課題研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 .11.1.1 國外停車場監(jiān)控系統(tǒng)管理及現(xiàn)狀 .11.1.2 國內(nèi)停車場監(jiān)控系統(tǒng)管理及現(xiàn)狀 .11.1.3 停車場管理系統(tǒng)存在的不足 .21.2 課題研究的背景及意義 .21.3 課題研究的主要內(nèi)容 .21.3.1 射頻卡系統(tǒng)的實現(xiàn) .21.3.2 自動泊車引導(dǎo)系統(tǒng) .32.智能停車場系統(tǒng)的總體設(shè)計 .32.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案 .32.2 功能需求分析 .42.3 管理介質(zhì) .42.3.1 管理介質(zhì)的確定 .42.3.2 射頻識別系統(tǒng)的介紹 .52.4 系統(tǒng)工作流程 .52.4.1 入場工作流程 .62.4.2 出場工作流程 .72.5 管理系統(tǒng)組成 .82.5.1 系統(tǒng)硬件組成 .82.5.2 系統(tǒng)硬件主要功能 .92.5.3 系統(tǒng)軟件功能 .93.系統(tǒng)實現(xiàn)的主要設(shè)備及其電路 .93.1 射頻卡讀取電路及其工作原理 .93.2 視頻采集卡電路 .113.3 電子顯示屏 .123.4 聲光報警系統(tǒng)及其電路 .124.個人實物展示 .134.1 系統(tǒng)工作原理 .134.1.1 車流量檢測的工作原理 .134.2 系統(tǒng)實現(xiàn)的主要電路 .144.2.1 電源電路 .144.2.2 復(fù)位電路 .154.2.3 晶振電路 .154.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .16總結(jié) .17附錄 .17參考文獻(xiàn) .21致謝 .2211.智能停車場監(jiān)控系統(tǒng)的概述1.1 課題研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢隨著大中小型汽車的不斷增加，對停車位的要求和需求也越來越大，傳統(tǒng)的停車場已不能滿足停車要求，智能停車場也成了近 20 多年炙手可熱的話題，但是目前國內(nèi)停車場一般是半智能化的，停車場只考慮收費智能化，忽略了停車自動化和監(jiān)控自動化，并沒有將收費、停車、監(jiān)控等功能有效結(jié)合起來，并沒有真正給車主用戶帶來智能化的停車場停車服務(wù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，智能停車場系統(tǒng)一定會越來越完善。1.1.1 國外停車場監(jiān)控系統(tǒng)管理及現(xiàn)狀由于國外早在上世紀(jì) 70 年代已開始建立停車系統(tǒng)，目前國外停車場已基本實現(xiàn)智能化，已不需要人工干涉，收費系統(tǒng)也由接觸讀寫類型，變?yōu)榉墙佑|類型。而且國外設(shè)備先進(jìn)，產(chǎn)品科技水平高，管理系統(tǒng)已十分可靠，相比國內(nèi)，不需要人為干涉收費是國外停車場一個顯著的優(yōu)點.國外停車場與國內(nèi)大型停車場目前來說具有一樣的功能，都具有車位查詢系統(tǒng)、停車泊位引導(dǎo)系統(tǒng)，以及車位報警系統(tǒng)。國外一些先進(jìn)的停車場還可以在區(qū)域內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，可以在區(qū)域內(nèi)隨意查詢剩余車位，找到合適的位置停車，這種新型的系統(tǒng)給用戶帶來了極大的便利，但是價格昂貴、系統(tǒng)復(fù)雜、維護(hù)成本高。1.1.2 國內(nèi)停車場監(jiān)控系統(tǒng)管理及現(xiàn)狀雖然國內(nèi)停車場系統(tǒng)已由引進(jìn)向自主研發(fā)邁步，并且也吸收了國外先進(jìn)的技術(shù)和理念，同時也在國內(nèi)自主研發(fā)與推廣，也基本跟上國際的步伐，但相比國外還是有很多不足與缺陷，核心技術(shù)仍然掌握在國外廠家手中。而且因為國情原因國內(nèi)停車場遠(yuǎn)遠(yuǎn)供不應(yīng)求，大概是 1：5 的比例，這肯定會給停車場帶來巨大壓力。大部分國內(nèi)停車場自動化和智能化水平都不高，比如國內(nèi)的停車管理系統(tǒng)比較單一，大部分重點都放在收費功能上，只是根據(jù)停車時間來確定收費。不少停車場還停留在原始管理方式，比如管理介質(zhì)是接觸式 IC 卡、磁條、條形碼。顯然，傳統(tǒng)的管理介質(zhì)將用戶和卡分離開來，管理介質(zhì)卡的信息只是車輛的入場時間和車牌號碼，車的安全性并不能得到保障。臨沂大學(xué) 2016 屆本科畢業(yè)設(shè)計1.1.3 停車場管理系統(tǒng)存在的不足從前面提到停車場國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀來看，國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)已經(jīng)朝向智能化、自動化方向前進(jìn)，也取得了一定進(jìn)展，但仍然很多問題需要解決，比如自動化程度不高、智能化水平也不高，安全性也得不到保障，進(jìn)而停車場的每個子系統(tǒng)也不能很好的協(xié)調(diào)工作，停車場的整體運行效率勢必也不高。1.2 課題研究的背景及意義進(jìn)入 21 世紀(jì)后，我國經(jīng)濟發(fā)展高速發(fā)展，汽車產(chǎn)業(yè)也飛速發(fā)展，汽車迅速進(jìn)入尋常百姓家，同時城鎮(zhèn)人口的不斷增加給城市交通帶來了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。為了滿足對交通的需求，必須提高城市交通利用效率。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計部門數(shù)據(jù)顯示，我國私人汽車擁有量年均增長 20%左右，這明顯高于經(jīng)濟增長速度。2006 年至 2015 年，汽車保有量年均增加 981 萬輛。今年前 8 個月，汽車保有量增加 993 萬輛，月均增加 133 萬輛，高于去年同期月均 113 萬輛的增量；其中，私人小型載客汽車增加 781 萬輛，月均增加 98 萬輛，占汽車增量的 79.45%是汽車實現(xiàn)快速增長的主要因素。2007 年至今，中國轎車市場私家車的比例已經(jīng)達(dá) 83.2，在中國 1600 萬汽車保有量中，私人購買占絕對主導(dǎo)地位。因此建立智能化停車場可以不斷擴大停車規(guī)模，還可以促進(jìn)城市可持續(xù)性發(fā)展，它不但可以解決停車難、亂停車的問題，還可以杜絕停車場車輛丟失問題，使停車場運行更加安全性和可靠性，同時也節(jié)省了停車場人力的投入，提高了停車場工作效率。1.3 課題研究的主要內(nèi)容本課題針對國內(nèi)停車場存在的問題，結(jié)合當(dāng)今最先進(jìn)領(lǐng)域的研究成果，設(shè)計了一種技術(shù)和可靠性都較高的智能停車場管理系統(tǒng)。希望能夠?qū)ξ覈鞘型＼囯y的問題提供一些幫助。1.3.1 射頻卡系統(tǒng)的實現(xiàn)針對國內(nèi)現(xiàn)有停車場管理系統(tǒng)的各種問題，對停車場智能管理系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計，本課題以射頻卡為管理介質(zhì)，并按照車主的不同性質(zhì)，對停車流程臨沂大學(xué) 2016 屆本科畢業(yè)設(shè)計進(jìn)行了優(yōu)化，提高了停車場的運行速度。1.3.2 自動泊車引導(dǎo)系統(tǒng)針對當(dāng)前停車場“停車難”的弊端，同時結(jié)合停車場的實際情況，對停車場停車的最短路徑進(jìn)行了探索，智能停車系統(tǒng)為車主探求最短停車路徑和最佳停車位，同時并作出引導(dǎo)，提高了停車場的運行速度2.智能停車場系統(tǒng)的總體設(shè)計2.1 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案本課題設(shè)計采用“一車一卡一位”的智能管理方式，從車主進(jìn)入停車場那一刻，到車主離開停車場，這輛車的所有信息只與某一 ID 相關(guān)，通過這個唯一的 ID 號，我們可以將進(jìn)場時間、車牌號碼、停車時間、停車車位、繳納費用等信息保存起來。從而將各個子系統(tǒng)有效的統(tǒng)一起來。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖 1-1 所示。數(shù)據(jù)處理中心出入口控制系統(tǒng)自動泊車引導(dǎo)系統(tǒng)車輛識別系統(tǒng)安全監(jiān)控系統(tǒng)管理收費系統(tǒng)出入控制系統(tǒng)發(fā)卡讀卡系統(tǒng)車輛檢測系統(tǒng)信息提示系統(tǒng)車輛檢測系統(tǒng)圖像攝入系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)車輛監(jiān)控系統(tǒng)聲光報警系統(tǒng)用戶信息系統(tǒng)計費收費系統(tǒng)票據(jù)打印系統(tǒng)臨沂大學(xué) 2016 屆本科畢業(yè)設(shè)計圖 1-1 智能停車場管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.2 功能需求分析功能需求分析，是整個系統(tǒng)開發(fā)的一個重要階段，需求分析是整個系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，是指車主要求系統(tǒng)一定要具備的功能。本課題設(shè)計的智能停車場可以提供停車位的實時信息，能夠為當(dāng)?shù)亟煌ㄌ峁﹨⒖純r值，智能停車場也能夠具備比如收費、引導(dǎo)車主停車等基本功能。停車場必須具有方便停車、提供停車位狀態(tài)信息的功能。停車場還應(yīng)該具有控制車輛出入、統(tǒng)計停車時長、計算費用、泊車引導(dǎo)基本功能。對于用戶來說，費用收取的透明度和停車、取車的方便性是一個重要考慮因素，當(dāng)然最重要的是停車的安全性。因此，綜合以上各方面對停車場管理的功能需求，智能停車場應(yīng)該具備以下功能：(1)車輛的出入控制功能;(2)計費、收費功能;(3)泊車引導(dǎo)功能;(4)安全監(jiān)控功能;(5)停車場實時狀態(tài)信息收集和處理功能;2.3 管理介質(zhì)對所有車主用戶進(jìn)行管理分類，對進(jìn)出車輛進(jìn)行登記保存，用戶的收費以及泊車引導(dǎo)等過程都是大量的數(shù)據(jù)，為了把這些數(shù)據(jù)集成到某一系統(tǒng)當(dāng)中去，就要求有一種介質(zhì)將各種數(shù)據(jù)信息聯(lián)系起來，以實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的集中管理。停車場管理系統(tǒng)識別每輛車及車主的唯一標(biāo)志是管理介質(zhì)，管理介質(zhì)中儲存著唯一標(biāo)明車輛信息的數(shù)字標(biāo)識。停車場管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫以此數(shù)字標(biāo)識作為記錄和查詢車輛的用戶信息、出入時間、停車路線等信息，從而實現(xiàn)對出入車輛的計費收費、出入控制、身份驗證、泊車引導(dǎo)等功能，來實現(xiàn)停車場綜合自動化管理系統(tǒng)的目的。2.3.1 管理介質(zhì)的確定停車場管理系統(tǒng)曾經(jīng)出現(xiàn)過的管理介質(zhì)有磁卡、條形碼、接觸式 IC 卡等。臨沂大學(xué) 2016 屆本科畢業(yè)設(shè)計當(dāng)前，以射頻卡為代表的非接觸式為管理介質(zhì)的收費管理模式已經(jīng)成為智能停車場的主流。因為其操作簡便性、系統(tǒng)可靠性和管理的有效性，對比比較各種管理介質(zhì)的優(yōu)缺點，本設(shè)計選用射頻卡作為系統(tǒng)的管理介質(zhì)。2.3.2 射頻識別系統(tǒng)的介紹最基本的射頻識別系統(tǒng)分三部分構(gòu)成：(1)射頻標(biāo)簽：分配給用戶的射頻卡，由耦合元件及芯片組成，標(biāo)簽內(nèi)有內(nèi)置的天線，是用于和射頻天線之間的通信。(2)讀卡器：是一種用來讀取標(biāo)簽信息的設(shè)備，一般安放在停車場的出入口處，讀取射頻卡上的用戶信息。它還可以初始化卡片。(3)天線：在標(biāo)簽和讀卡器間傳遞射頻信號。停車場管理系統(tǒng)通過讀卡器的 RS232 或 RS485 接口與外部計算機相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)互換，將獲取的信息數(shù)據(jù)上傳至計算機系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理。系統(tǒng)的基本工作流程是：讀卡器先通過天線發(fā)射一定頻率的射頻卡信號，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時會產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電流，之后射頻卡得到相應(yīng)能量后激發(fā);射頻卡將自身編碼等信息通過內(nèi)置天線傳送出去;然后管理系統(tǒng)會通過天線接收到從射頻卡傳送的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器發(fā)送到讀卡器，讀卡器對接收的信號進(jìn)行處理，接著送到后臺主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理;主系統(tǒng)按照邏輯運算判斷該卡的正當(dāng)性，根據(jù)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的回應(yīng)，最后發(fā)出命令信號控制執(zhí)行機構(gòu)行動。2.4 系統(tǒng)工作流程智能停車場的工作流程以用戶車輛出入停車場流程為中心。將停車場用戶一般分為?？陀脩艉蜕⒖陀脩魞纱箢?。1.散客用戶散客用戶是指暫時將車輛停在停車場的用戶，此類停車用戶的停車一般具有短暫性、隨意性、使用次數(shù)低的特性。散客用戶數(shù)量巨大且身份隨機。2.常客用戶?？陀脩羰侵搁L時間要使用停車場的固定用戶，此類用戶一般在附近辦公，或者生活在附近。他們的停車具有長時間性、有規(guī)律性的。用戶數(shù)量在某一時間段內(nèi)是肯定的。臨沂大學(xué) 2016 屆本科畢業(yè)設(shè)計由于停車場用戶一般分為散客用戶和?？陀脩?，系統(tǒng)進(jìn)出場工程流程也分為針對散客用戶和?？陀脩魞煞N情況。2.4.1 入場工作流程散客用戶車輛入場工作流程如圖 2-1 所示，當(dāng)散客用戶車輛