车辆出入库管理PLC系统设计.doc

11、绪论近20年来，随着我国城市建设速度的加快，城市交通需求量也日益增大。由于私家车、出租车比重呈现逐年上升的趋势，因此车辆停放依旧是市民最为关注的问题。也许还有不少人对上世纪八、九十年代的“挤车难”记忆犹新，但现在“停车难”的问题更让不少人头疼。车辆停放设施的落后确实是长期困绕市民日常生活的一个老大难问题。近年来各地政府部门投入了大量人力、物力用以改善城市停车设施，随着基础设施和重大工程的建设，以及车辆的淘汰、更新和扩容，一定程度上提高了许多车辆出入库的智能管理和安全化，并缓解了交通问题。但是，简单的基础设施建设和停车管理技术已经不能满足社会日益增长的车辆对停车服务的需求。为了使交通更加便捷畅通，智能交通系统（ITS）的理念越来越受到人们的关注，该系统将先进的计算机处理技术、信息技术、数据通信传输技术、自动控制技术、人工智能及电子技术等有效地综合运用于车辆出入库智能管理体系中，建立一种在区域性内全方位发挥作用的准时、快捷、高效的停车智能管理体系。在车辆出入库智能管理领域，相应的也出现了PLC车辆出入库智能管理的概念，即含有高科技的智能系统，与普通的停车系统不同的是，它能以PLC技术为基础来解决停车难的问题，直接安全、迅速地到达目的地。因此，在大力加强车辆停放智能管理的建设方面，尤其在实现快捷、便利、安全这一点上拥有很大的发展空间和潜力。为此，本文对车辆出入库智能控制管理上引入了PLC技术，对车辆出入库进行了一个关于PLC为主的系统设计。近几年来我国不少城市也提出了实现数字化、智能化城市停车管理的设想；客观地说，目前我国的车辆停放管理还是面临着不少有待解决的问题。停车位的详细数据采集、车辆收费系统的管理、车辆出入库安全布局等都有待通过提高信息化程度加以提高。因此，使用准确而高效的智能车辆管理系统，为管理部门和政府决策机构提供快捷的监督管理工具和详实完整的信息，将是车辆出入库发展的关键。智能交通系统ITS(IntelligentTransportationsystem)是目前世界交通运输领域研究的前沿课题，其核心是针对我国目前日益严重的停车需求、资源过度开发和环境2保护的压力，采用信息技术、数字通信传输技术、计算机技术、电子控制技术及系统集成等高新技术对传统车辆出入库系统进行深入的改造，以提高整个车辆出入库系统资源的使用效率、改善和提高车辆的安全性。智能车辆出入库是智能交通系统ITS的重要组成部分。它采用先进技术和高度自动化的机电设备、PLC技术、数据处理设备并结合用户在车辆出入库收费管理方面的需求，以及车辆出入库管理方面的经验而开发的系统。系统能提供一种高效率的管理方式，为用户提供更方便、更有效的服务。车辆出入库智能管理系统采用图形人机界面操作方式，具有操作简单、使用方便、功能先进等优点，车场使用者可以在最短的时间进入或离开车辆出入库，从而提高车辆出入库的管理水平，取得更高的经济效益和良好的社会效益。它一方面以智能化设备和完善的管理软件来简化或取代人的劳动，实现车辆出入库车辆出入、场内监控以及计费收费等全过程的完全无人化管理：另一方面通过网络化管理实现能够在一个相对广阔的地域内(例如一个城市)了解多个车辆出入库车位情况，提前预定停车位，最终实现“随意”停车，这是车辆出入库管理系统的最终目标，也是智能交通系统的目标。目前我国一般的车辆出入库管理系统重点均放在计费管理功能上，关注的是单个车辆进出的时间以便于计算时长进行计费收费。采用的管理方式仍是磁卡、条码卡或接触式IC卡甚至是简单的人工发放纸质卡片的原始管理方式，这样的管理实际上只是对卡所记录的内容进行管理，例如时间信息和车牌信息等，这样做的后果是把卡与车、卡与用户孤立起来，没有将车辆与用户进行关联，安全管理机制薄弱。因此难以控制车辆出入库偷车行为。例如一些小偷开低档车进入车辆出入库换取别人的高档车；在一些无人值守的车辆出入库入口处，小偷人为触发车辆检测器，从而骗取停车卡，进入车辆出入库偷车并以骗来的卡将车开出去；固定用户以A车的卡进入车辆出入库存车而将B车开出。管理方式上的落后，不但给用户带来极大的经济损失，也给车辆出入库带来了无法克服的安全隐患。而对于车辆出入库来说，安全性是极其重要的，也是除提供停车位之外所要具备的最基本的一项功能。用户将车停放在车辆出入库，确保车辆的安全是用户的一个基本需求，也是车辆出入库的一项基本职责，因此，如何加强传统车辆出入库管理系统在安全性方面的功能，保证停车用户车辆的安全，是目前车辆出入库管理系统研究工作中值得重点关注和深入研究的一个方面。3近几年，随着停车需求的不断增长，车辆出入库的规模也越来越趋于大型化。因此车辆出入库管理系统也向大型化、复杂化和高科技化方向发展。自动化的车辆出入库已经成为智能交通和智能建筑的重要组成部分。随着经济的发展和停车需求的增长，车辆出入库管理系统的下一个技术发展方向将是智能化、网络化、集成化、人性化。提高车辆出入库的运行效率、加强安全性以及与智能交通系统的信息互动，把相关科学技术发展领域的最新成果合理有效的应用到智能车辆出入库的完善和发展中是当前车辆出入库研究领域的首要任务。1.2本文的主要研究内容(1)针对现有传统车辆出入库管理系统的不足之处，以射频卡为管理介质，对车辆出入库智能管理系统进行了总体设计，并按照用户性质的不同，对工作流程进行了优化设计，提高了车辆出入库的运行效率。(2)对目前车辆出入库管理系统中普遍存在的安全性问题，如车辆出入库死角、火灾、水浸和通风等问题进行了研究从而提高了车辆出入库的安全性。(3)利用智能停车管理系统的PLC设计，完成了车辆入库时收费系统与主电脑系统的控制，允许车辆入库时监摄系统、定位感测器与门栏之间控制。1.3拟定设计流程(1)问题的提出及确定研究目标。对传统车辆出入库系统管理的不足进行分析，确定研究的主要目标。提出技术先进、可靠性好、运行效率高的新型车辆出入库建设方案。(2)文献整理阅读。回顾国内外车辆出入库管理系统的相关文献，针对传统车辆出入库所存在的问题。主要对收费系统技术、射频卡读写技术、PLC技术的应用等相关资料进行收集和阅读，作为系统设计的理论基础和参考。(3)车辆出入库智能管理系统设计。系统设计包括三方面：第一，对车辆出入库进行功能需求分析、确定系统管理介质、系统的设备组成和工作流程，对系统进行总体设计；第二，从系统安全性角度出发，对于车辆出入库PLC电路系统进行研究；第三，从合理智能收费系统角度出发，对车辆出入库收费系统智能化收费进行设计。42、车辆出入库智能管理系统总体方案设计方案致力于设计出达到目前自动化程度最高和安全防盗性能最优的车辆出入库管理系统，设计以提高系统自动化、人性化程度和安全性为主。传统的车辆出入库管理系统重点均放在计费收费管理功能上，关注的是各个车辆进出的时间以便于收费，而在车辆出入库的安全性、运行效率和针对顾客的人性化要求方面考虑得较少。针对这种情况，该车辆出入库管理系统既保留了传统车辆出入库管理系统的所有功能，又以原有收费介质为依托，对管理介质进行了改进，增加了基于自动泊车引导系统和基于监摄器对车辆的识别安全监控系统。当车辆进入车辆出入库刷卡时，系统自动根据接受的卡上信息和计算机所存储的用户信息进行核对，并将这些信息与用户卡唯一的对应起来一同存入用户数据库中。当车辆驶离车辆出入库时，用户卡必须与计算机上的用户信息相关指标匹配后才能放行。另外每次停车过程中，管理系统都会根据当时车辆出入库的实时停车情况为用户指定一个符合最短路径的有效停车位，而且系统都将通过电子显示屏对顾客给予停车位号指示。本系统采用“一车一卡一位”的管理模式，即从车辆进入车辆出入库一直到车辆驶离车辆出入库，与这辆车相关的所有数据均与卡的ID号唯一相关，通过这个唯一的ID号，我们可以将诸如用户信息车辆进出库时间、停车时长、指定停车位编号、泊车路径、应缴费用等信息在数据库中统一起来，便于查询和存储。2.1功能需求分析在智能交通系统中，对智能车辆出入库的要求是既作为整个交通系统中的一个子系统，又作为一个相对独立的系统。前者指的是作为整个智能交通系统的一部分，要求它能与智能交通系统进行信息互动，即车辆出入库不但能实时提供停车位的状态信息，为整个交通系统的疏导和指挥提供参考，又能接收来自交通指挥中心的指令信息，接受统一调整安排；后者指的是它能独立运行，具备诸如计费收费、控制车辆出入、满足用户停车需求等车辆出入库的基本功能。要建立智能车辆出入库的体系结构，首先应确定系统的用户服务要求，也就是明确车辆出入库管理系统所应具备的功能。对于车辆出入库的功能需求分析本文从以下三个方面进行考虑：交通管理部门、车辆出入库管理者和用户。交通管理部门5对车辆出入库的功能需求是满足停车需要、调节交通，能够让需要停车的车辆进入车辆出入库停车，避免车辆在道路上滞留，以此来缓解交通压力，使整个交通有序运行。车辆出入库管理者对车辆出入库的功能需求是保证车辆安全、计费收费、方便用户停车等，这样车辆出入库应该具有车辆出入控制、停车时长统计、费用计算、车辆识别的功能。从用户这一方面来说，车辆安全是第一位的，对于费用收取的透明度和停车、取车的方便快捷也是一个重要考虑因素。因此，综合以上三方面对车辆出入库管理的功能需求，把智能车辆出入库中的停车服务功能和交通导行服务功能归纳起来，智能车辆出入库应至少具备以下几个功能：(1)计费、收费功能；(2)智能出入系统功能；(3)安全监控功能；(4)车辆出入库状态信息收集、处理功能。2.2管理介质的确定对各种类型用户进行的管理标识，对出入车辆进行的识别验证，对用户的计费、收费以及泊车引导等过程都存在着大量的数据信息，为了将这些功能集成到同一系统中，这就要求存在一种介质将各种信息关联起来，以实现数据的集中管理。收费是车辆出入库最基本的一项功能，车辆出入库收费管理系统是伴随着公用收费车辆出入库这一新生事物而诞生的。它也是车辆出入库管理系统中发展得最早、最快和最完善的一个部分。传统车辆出入库的收费都是采用人工方式，收费过程繁琐，工作人员劳动强度高，车辆出入库利用率低下，票款易流失。为了克服这些缺点，各种新技术、新材料的应用使车辆出入库收费系统的功能逐渐完善，可靠性逐步提高，计费收费方式也发生了改变。随着车辆出入库朝着大型化、现代化方向发展，许多现代控制领域及智能交通领域的前沿技术在车辆出入库管理系统中得到了广泛应用，从而使当今车辆出入库管理系统呈现功能多样化的特点。各种子系统的出现和发展使车辆出入库的功能越来越丰富的同时，也使管理的难度加大了。这就需要有一种介质将各子系统联系起来，这里我们以发展相对成熟的收费介质作为管理介质的平台和依托，以便对各子系统进行统一管理。管理介质是车辆出入库管理系统用来标识每辆车及车主的唯一标志，介质中储存有一组标明车辆身份的数字标识(ID)。管理系统中的数据库以此ID作为主要记录6和查询车辆的用户类型、使用权限、进出时间等特征信息，从而实现对出入车辆的计费收费、出入控制、身份验证，以达到将各子系统集成为一个整体的车辆出入库综合自动化管理系统的目的。管理介质是管理系统的重要技术特征。通过使用何种管理介质可以反映其系统的技术先进程度。以车辆出入库管理系统使用的管理介质为核心特征，车辆出入库管理系统经历了磁卡、条形码、接触式IC卡以及非接触类型管理介质等几个发展阶段。每个阶段的车辆出入库管理系统都是在克服其上一代系统在管理介质不足的基础上，进一步提高了管理系统的工作效率和可靠性，并丰富了管理系统的管理服务功能。2.2.1各种管理介质性能对比车辆出入库管理系统中曾经出现过的管理介质有磁卡(纸质)，条形码(纸质)，接触式IC卡，射频卡(简称RF卡)等多种，其优缺点各有不同。1纸质磁卡纸质磁卡70年代开始应用，是最早出现的车辆出入库管理介质。优点：生产成本较低(0.1元以下)，结构简单，体积小巧，便于组成大容量发卡系统(数千张)，设计灵活。缺点：数据存储容量小，不易保存(折损或磁化后数据即破坏)，无法重复使用，安全保密性差(数据未加密容易复制)，读写设备复杂且维护费用高(接触读写，需要经常清理维护)，对使用环境要求较高(对灰尘、温度、湿度有要求)。2条形码常见的二维条形码是PDF417码，在1997年底被定为我国国家标准。优点：实现计算机管理，收费全部自动化。成本低，即使票据污损或者残破，也可以使丢失的数据100%恢复。缺点：信息是一次性的，不能改写。3接触式IC卡近几十年发展起来的一种集成电路芯片技术。优点：相对磁卡安全可靠(数据加密存储，加密读写)，数据存储容量大，可以一卡多用，可靠性及寿命比磁卡高，读写机构比磁卡读写机构简单，造价便宜，维护较方便。7缺点：成本略高，由于触点外露而容易导致污染、损伤及静电损毁。多次读写时会造成触点磨损损坏，卡本身寿命低。用户使用时需要将IC卡插入读卡器的插卡口中才能实现读写过程，造成系统对卡的识别时间较长。读卡器的插卡口外露，易受污染，造成读卡困难，需定期清理。4射频卡(简称RF卡)射频卡是近十几年发展起来的一项新技术，它成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，解决了无源(卡中无电池)和免接触这一难题，是电子器件领域的一大突破。优点：(1)可靠性高、使用寿命长、维护成本低。射频卡与读卡器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障