智能停车场监控系统设计

12016 届 分类号：TB472单位代码： 10452毕 业 设 计智能停车场监控系统的设计姓名 郭泽坤 学号 201209140024 年级 2012 专业 电气工程及其自动化 系 （院） 汽车学院 指导教师 李正平 2016 年 04 月 15 日临沂大学 2016 届本科毕业设计摘 要进入 21 世纪，中国经济的快速发展，汽车工业也越来越发达，随着私家车的增多，不仅给城市交通带来了压力，也给停车场带来不小的压力，传统停车场的弊端越来越明显，智能停车场能够有效缓解压力，对于减轻交通压力有很大的帮助。为了满足现代停车场的要求，研究并设计了一种基于射频卡作为管理介质的系统，对车主停车最优停车路径进行了研究，并结合数据库和电子显示器，对自动泊车引导系统进行了设计，使停车场更加人性化、智能化。从系统上提高了工作效率。关键词：射频卡；停车系统；自动泊车系统临沂大学 2016 届本科毕业设计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临沂大学 2016 届本科毕业设计目录1.智能停车场监控系统的概述 .11.1 课题研究现状以及发展趋势 .11.1.1 国外停车场监控系统管理及现状 .11.1.2 国内停车场监控系统管理及现状 .11.1.3 停车场管理系统存在的不足 .21.2 课题研究的背景及意义 .21.3 课题研究的主要内容 .21.3.1 射频卡系统的实现 .21.3.2 自动泊车引导系统 .32.智能停车场系统的总体设计 .32.1 系统的总体设计方案 .32.2 功能需求分析 .42.3 管理介质 .42.3.1 管理介质的确定 .42.3.2 射频识别系统的介绍 .52.4 系统工作流程 .52.4.1 入场工作流程 .62.4.2 出场工作流程 .72.5 管理系统组成 .82.5.1 系统硬件组成 .82.5.2 系统硬件主要功能 .92.5.3 系统软件功能 .93.系统实现的主要设备及其电路 .93.1 射频卡读取电路及其工作原理 .93.2 视频采集卡电路 .113.3 电子显示屏 .123.4 声光报警系统及其电路 .124.个人实物展示 .134.1 系统工作原理 .134.1.1 车流量检测的工作原理 .134.2 系统实现的主要电路 .144.2.1 电源电路 .144.2.2 复位电路 .154.2.3 晶振电路 .154.3 系统软件设计 .16总结 .17附录 .17参考文献 .21致谢 .2211.智能停车场监控系统的概述1.1 课题研究现状以及发展趋势随着大中小型汽车的不断增加，对停车位的要求和需求也越来越大，传统的停车场已不能满足停车要求，智能停车场也成了近 20 多年炙手可热的话题，但是目前国内停车场一般是半智能化的，停车场只考虑收费智能化，忽略了停车自动化和监控自动化，并没有将收费、停车、监控等功能有效结合起来，并没有真正给车主用户带来智能化的停车场停车服务。随着科学技术的不断发展与进步，智能停车场系统一定会越来越完善。1.1.1 国外停车场监控系统管理及现状由于国外早在上世纪 70 年代已开始建立停车系统，目前国外停车场已基本实现智能化，已不需要人工干涉，收费系统也由接触读写类型，变为非接触类型。而且国外设备先进，产品科技水平高，管理系统已十分可靠，相比国内，不需要人为干涉收费是国外停车场一个显著的优点.国外停车场与国内大型停车场目前来说具有一样的功能，都具有车位查询系统、停车泊位引导系统，以及车位报警系统。国外一些先进的停车场还可以在区域内联网，可以在区域内随意查询剩余车位，找到合适的位置停车，这种新型的系统给用户带来了极大的便利，但是价格昂贵、系统复杂、维护成本高。1.1.2 国内停车场监控系统管理及现状虽然国内停车场系统已由引进向自主研发迈步，并且也吸收了国外先进的技术和理念，同时也在国内自主研发与推广，也基本跟上国际的步伐，但相比国外还是有很多不足与缺陷，核心技术仍然掌握在国外厂家手中。而且因为国情原因国内停车场远远供不应求，大概是 1：5 的比例，这肯定会给停车场带来巨大压力。大部分国内停车场自动化和智能化水平都不高，比如国内的停车管理系统比较单一，大部分重点都放在收费功能上，只是根据停车时间来确定收费。不少停车场还停留在原始管理方式，比如管理介质是接触式 IC 卡、磁条、条形码。显然，传统的管理介质将用户和卡分离开来，管理介质卡的信息只是车辆的入场时间和车牌号码，车的安全性并不能得到保障。临沂大学 2016 届本科毕业设计1.1.3 停车场管理系统存在的不足从前面提到停车场国内发展现状来看，国内停车场管理系统已经朝向智能化、自动化方向前进，也取得了一定进展，但仍然很多问题需要解决，比如自动化程度不高、智能化水平也不高，安全性也得不到保障，进而停车场的每个子系统也不能很好的协调工作，停车场的整体运行效率势必也不高。1.2 课题研究的背景及意义进入 21 世纪后，我国经济发展高速发展，汽车产业也飞速发展，汽车迅速进入寻常百姓家，同时城镇人口的不断增加给城市交通带来了前所未有的机遇和挑战。为了满足对交通的需求，必须提高城市交通利用效率。据相关统计部门数据显示，我国私人汽车拥有量年均增长 20%左右，这明显高于经济增长速度。2006 年至 2015 年，汽车保有量年均增加 981 万辆。今年前 8 个月，汽车保有量增加 993 万辆，月均增加 133 万辆，高于去年同期月均 113 万辆的增量；其中，私人小型载客汽车增加 781 万辆，月均增加 98 万辆，占汽车增量的 79.45%是汽车实现快速增长的主要因素。2007 年至今，中国轿车市场私家车的比例已经达 83.2，在中国 1600 万汽车保有量中，私人购买占绝对主导地位。因此建立智能化停车场可以不断扩大停车规模，还可以促进城市可持续性发展，它不但可以解决停车难、乱停车的问题，还可以杜绝停车场车辆丢失问题，使停车场运行更加安全性和可靠性，同时也节省了停车场人力的投入，提高了停车场工作效率。1.3 课题研究的主要内容本课题针对国内停车场存在的问题，结合当今最先进领域的研究成果，设计了一种技术和可靠性都较高的智能停车场管理系统。希望能够对我国城市停车难的问题提供一些帮助。1.3.1 射频卡系统的实现针对国内现有停车场管理系统的各种问题，对停车场智能管理系统进行了总体设计，本课题以射频卡为管理介质，并按照车主的不同性质，对停车流程临沂大学 2016 届本科毕业设计进行了优化，提高了停车场的运行速度。1.3.2 自动泊车引导系统针对当前停车场“停车难”的弊端，同时结合停车场的实际情况，对停车场停车的最短路径进行了探索，智能停车系统为车主探求最短停车路径和最佳停车位，同时并作出引导，提高了停车场的运行速度2.智能停车场系统的总体设计2.1 系统的总体设计方案本课题设计采用“一车一卡一位”的智能管理方式，从车主进入停车场那一刻，到车主离开停车场，这辆车的所有信息只与某一 ID 相关，通过这个唯一的 ID 号，我们可以将进场时间、车牌号码、停车时间、停车车位、缴纳费用等信息保存起来。从而将各个子系统有效的统一起来。系统总体结构图如图 1-1 所示。数据处理中心出入口控制系统自动泊车引导系统车辆识别系统安全监控系统管理收费系统出入控制系统发卡读卡系统车辆检测系统信息提示系统车辆检测系统图像摄入系统图像处理系统车辆监控系统声光报警系统用户信息系统计费收费系统票据打印系统临沂大学 2016 届本科毕业设计图 1-1 智能停车场管理系统结构2.2 功能需求分析功能需求分析，是整个系统开发的一个重要阶段，需求分析是整个系统分析的基础，是指车主要求系统一定要具备的功能。本课题设计的智能停车场可以提供停车位的实时信息，能够为当地交通提供参考价值，智能停车场也能够具备比如收费、引导车主停车等基本功能。停车场必须具有方便停车、提供停车位状态信息的功能。停车场还应该具有控制车辆出入、统计停车时长、计算费用、泊车引导基本功能。对于用户来说，费用收取的透明度和停车、取车的方便性是一个重要考虑因素，当然最重要的是停车的安全性。因此，综合以上各方面对停车场管理的功能需求，智能停车场应该具备以下功能：(1)车辆的出入控制功能;(2)计费、收费功能;(3)泊车引导功能;(4)安全监控功能;(5)停车场实时状态信息收集和处理功能;2.3 管理介质对所有车主用户进行管理分类，对进出车辆进行登记保存，用户的收费以及泊车引导等过程都是大量的数据，为了把这些数据集成到某一系统当中去，就要求有一种介质将各种数据信息联系起来，以实现信息数据的集中管理。停车场管理系统识别每辆车及车主的唯一标志是管理介质，管理介质中储存着唯一标明车辆信息的数字标识。停车场管理系统中的数据库以此数字标识作为记录和查询车辆的用户信息、出入时间、停车路线等信息，从而实现对出入车辆的计费收费、出入控制、身份验证、泊车引导等功能，来实现停车场综合自动化管理系统的目的。2.3.1 管理介质的确定停车场管理系统曾经出现过的管理介质有磁卡、条形码、接触式 IC 卡等。临沂大学 2016 届本科毕业设计当前，以射频卡为代表的非接触式为管理介质的收费管理模式已经成为智能停车场的主流。因为其操作简便性、系统可靠性和管理的有效性，对比比较各种管理介质的优缺点，本设计选用射频卡作为系统的管理介质。2.3.2 射频识别系统的介绍最基本的射频识别系统分三部分构成：(1)射频标签：分配给用户的射频卡，由耦合元件及芯片组成，标签内有内置的天线，是用于和射频天线之间的通信。(2)读卡器：是一种用来读取标签信息的设备，一般安放在停车场的出入口处，读取射频卡上的用户信息。它还可以初始化卡片。(3)天线：在标签和读卡器间传递射频信号。停车场管理系统通过读卡器的 RS232 或 RS485 接口与外部计算机相连接进行数据互换，将获取的信息数据上传至计算机系统进行相关处理。系统的基本工作流程是：读卡器先通过天线发射一定频率的射频卡信号，当射频卡进入发射天线工作区域时会产生相应的感应电流，之后射频卡得到相应能量后激发;射频卡将自身编码等信息通过内置天线传送出去;然后管理系统会通过天线接收到从射频卡传送的载波信号，经天线调节器发送到读卡器，读卡器对接收的信号进行处理，接着送到后台主系统进行相关处理;主系统按照逻辑运算判断该卡的正当性，根据不同的设定做出相应的回应，最后发出命令信号控制执行机构行动。2.4 系统工作流程智能停车场的工作流程以用户车辆出入停车场流程为中心。将停车场用户一般分为常客用户和散客用户两大类。1.散客用户散客用户是指暂时将车辆停在停车场的用户，此类停车用户的停车一般具有短暂性、随意性、使用次数低的特性。散客用户数量巨大且身份随机。2.常客用户常客用户是指长时间要使用停车场的固定用户，此类用户一般在附近办公，或者生活在附近。他们的停车具有长时间性、有规律性的。用户数量在某一时间段内是肯定的。临沂大学 2016 届本科毕业设计由于停车场用户一般分为散客用户和常客用户，系统进出场工程流程也分为针对散客用户和常客用户两种情况。2.4.1 入场工作流程散客用户车辆入场工作流程如图 2-1 所示，当散客用户车辆