停车场车位远程查询订位系统申报材料.doc

编号：_2015年桂林电子科技大学第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛校内重点项目立项申报材料项目名称：停车场车位远程查询订位系统申报学院：桂林电子科技大学信息与通信学院项目申报成员：黄晓莹、卿于蓝、徐川、莫勇、叶尚鑫、张倬铭 二一四年十一月桂林电子科技大学第十四届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛重点项目申报书、申报者认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。、申报者必须填写申报者情况表和作品情况表。、申报者在填写申报作品情况时只须根据作品类别（自然科学类学术论文、社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写。、表内项目一律用钢笔（或签字笔）填写或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。、序号、编码由“挑战杯”大学生课外学术作品竞赛审查组填写。、作品申报书字体统一使用宋体小四，标题加粗；作品说明书、学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文，请根据模板统一字体格式（包括一级标题、二级标题、正文、图标、参考文献等）。、作品申报书须按要求由各参赛者认真填写。、有关参赛事宜请向承办单位咨询。、该申请书打印稿交与组委会，另需向承办单位指定邮箱发送一份电子档。A、申报者情况申 报 者 情 况姓名黄晓莹性别女出生年月1992.11现学历 A A大学本科 B硕士研究生申报单位桂林电子科技大学信息与通信学院专业电子信息工程学号1161160202学制4年作品全称停车场车位远程查询订位系统合 作 者 情 况姓名性别学号电话所在单位备注卿于蓝女116117020213077680440桂林电子科技大学有无合作者请在此说明：R 有 无徐川男116117022715177316618桂林电子科技大学莫勇男116114012615677338295桂林电子科技大学叶尚鑫男116117022918290020459桂林电子科技大学张倬铭男116116023518290027104桂林电子科技大学说明：1、必须有申报者本人按要求填写，申报者情况栏内必须填写个人作品的第一作者（承担申报作品60%以上的工作者）或集体作品填写一文学历最高的代表。2、本部分中的各学院签章视为对申报者情况的确认。B、科技发明制作 申报作品情况作品全称停车场车位远程查询订位系统作品分类（在选项上画）RA. 信息技术(包括计算机.电信.通信.电子等)B. 机械与控制(包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等)C.数理(包括数学、物理、地球与空间科学等)D生命科学(包括生物、食品等)E.能源化工(包括能源、材料、生态、环保等)F.外观设计(包括电脑艺术设计、机械CAD等)作品设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标作品目的：目前，随着国内经济的发展、社会的进步和人民生活水平的提高，汽车已经融入了中国人的正常生活，成为了不可或缺的一部分，并且这种趋势还将继续增高，汽车在方便了我们的日常生活，但由此带来的交通拥堵、停车难等问题正成为几乎所有中国城市的政府部门待解决的棘手问题。直到现今，其中的停车场系统应用较多的依然是传统的技术和方式，存在诸多需要更新的地方，根据市场的发展，由此会派生更大的机遇和挑战。本项目拟运用信息科技的采集手段采集停车场的车位信息，借助物联网技术把停车位信息服务提供给广大车主，车主能实时了解所在城市内所有停车场分布以及其车位信息，用户再也不用为了停车而在各停车场之间奔波、排队甚至造成拥塞，这将大大降低汽车在道路上无谓地资源损耗，节省了道路空间成本。同时为车主提供车位预订功能，车主可以对目标停车位的收费情况、占用情况、管理情况通过微信平台一目了然。实现车主与停车场的双向信息互动，为用户带来轻松舒适、方便快捷的停车体验。基本思路：使用ARM作为系统的硬件平台，负责统一管理停车场车位信息，并对系统用户提供车位预订管理功能。同时，系统利用CC2530构建停车场车位检测系统，通过无线传感器探测车位状态。并将空闲车位信息统一汇集到ARM平台进行管理，且将实时信息传至云端的虚拟服务器，进行储存和处理，使用户可以随时地获取目标位置的车位实时信息，避免了不必要的等待、浪费时间，为停车场提供智能车位预订功能以及智能的车位管理功能。系统用户利用微信公众号，随时查询和预订所想的停车场车位。 创新点：1. 利用现有的微信平台，实时下载虚拟服务器的信息数据，通过微信公众号进行的查询和订位。微信具有较大的客户群，截止13年11月，注册用户量就已经突破6亿，越来越多的人加入使用微信的队伍，再者，微信现有的功能完善，支持语音、视频、图片和文字传输，并且支持实时对讲功能，目前加入了支付功能，预计微信将更全面的融入人们的生活中；2. 智能收费系统，实名制注册停车小助手的官方账号，将身份证、微信号和停车账号绑定在一起。停车用户可以通过支付宝或微信支付将钱存入停车小助手的账号中，在出停车场的时候停车费可以直接从停车用户的账号中扣除，并且加在相应的停车场用户的账号中；3.通过车载的GPS导航系统和微信公众号相结合地查询，可以实现信息数据同步、定位同步，在车辆行驶过程中，车主可以在不拿出手机的情况下，通过车载GPS的语音、显示功能了解实时停车信息，不仅能快速有效地查询附近停车场的信息以及停车场内的车位空闲情况，还大大提高了行车驾驶过程中的安全性；4. 停车场入口采用二维码识别技术。当车主通过微信订制车位成功，微信公众号平台返回一个二维码，到达停车场入口时，车主只需要直接拿出手机在识别终端上一刷，系统就会获取车主手机的相关信息，接着快速进行数据匹配；当车主回来取车时，在入口处再刷一次二维码，表示停车过程结束；5. 运用zigbee技术和其建立的多跳无线网络，实时判断停车场内车位空闲与否，车主停好车以后，微信以及传感器将实时地把车位信息上传到虚拟服务器，实时地告诉其余车主此时该停车场的车位信息；6.运用云技术平台，搭建虚拟服务器，并建立RDS数据库，与微信公众号相结合，合理运用资源；7.运用图像处理技术进行车牌、车辆检测，双重保证车辆不被换牌而被盗走，保护车主利益。技术关键：通过二维码技术、超声波技术、zigbee技术、微信平台的相互结合，停车场可以完成自身环境和状态的信息采集；通过云处理技术和互联网技术，停车场系统可以将自身的各种信息传输汇聚到虚拟的处理器；通过嵌入式物联网技术，这些大量的车位信息可以被分析和处理，从而计算出不同停车场的车位信息以便车主参考。主要技术指标：1. 二维码技术。二维码技术是一种对物品描述的条码技术，它具有信息容量大、安全性高、读取率高、错误纠正能力强等特点，而且与现有的磁卡、IC卡、光卡相比，二维码有抗磁力强、抗静电能力强、抗损性强的优势。当车主通过微信订制车位成功，微信公众号平台返回一个二维码，到达停车场入口时，车主只需要直接拿出手机在识别终端上一刷，系统就会获取车主手机的相关信息，接着快速进行数据匹配；当车主回来取车时，在入口处再刷一次二维码，表示停车过程结束。2. 利用现有的微信平台。微信的应用利用停车场特定的空间和免费的微信传输信息，把每个车主自身的手机转变成为了一个个信息终端，微信自带的定位系统和付费系统，可以依据停车场的收费标准，进行电子付费，这样大大提高项目的运行效率、大大地降低了运营成本。3.超声波技术。超声波测距是借助于超声脉冲回波渡越时间法来实现的。设超声波脉冲由传感器发出到接收所经历的时间为t，超声波在空气中的传播速度为c，则从传感器到目标物体的距离D可用下式求出：D=ct/2。基本原理：经发射器发射出长约6mm，频率为40KHZ的超声波信号。此信号被物体反射回来由接收头接收，接收头实质上是一种压电效应的换能器。它接收到信号后产生mv级的微弱电压信号。4.图像处理技术。运用图像处理技术进行车牌、车辆检测，如果进出时同一辆车的车牌不相符，即刻拦车复查，确定不符，立刻报警。双重保证车辆不被换牌而被盗走，保护车主利益。5.Zigbee技术。Zigbee技术应用，具有数据传输速率更低、低功耗、低数据、传输可靠、网络容量大等优势，通过多跳无线网络设计，可以以低的成本来完成车场内部网络覆盖，从而进行判断车位是否空闲；甚至停车时进行实时辅助。6.虚拟服务器。虚拟服务器投资小、建站速度快、安全可靠、无须软件配置及投资，无须拥有技术支持等特点的应用，能够大大减少运营成本，在相同时间内完成更大的工作量。7.4G通信技术的运用。4G通信技术的运用，对无线频率的使用效率比第二代和第三代系统都高得多，且抗信号衰落性能更好。除了高速信息传输技术外，它还包括高速移动无线信息存取系统、移动平台的拉技术、安全密码技术以及终端间通信技术等，具有极高的安全性，4G终端还可用作诸如定位、告警等。用不了多久，4G将成为主流，这将很大程度上推进物联网的发展，从而成为信息时代的支撑平台。作品的科学性先进性(必须说明与现有技术相比.该作品是否有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性说明和参考文献资料)1.使用微信公众号编程接口。因为现如今微信已经成为人们互相联系的一种普遍方式，并且有取代传统短信的趋势，利用微信实现能拥有更大的人口基数以及更快捷方便、更系统的方式。微信作为时下最热门的社交信息平台，也是移动端的一大入口，正在演变成为一大商业交易平台，其对营销行业带来的颠覆性变化开始显现。微信商城的开发也随之兴起，微信商城是基于微信而研发的一款社会化电子商务系统，消费者只要通过微信平台，就可以实现商品查询、选购、体验、互动、订购与支付的线上线下一体化服务模式。微信的商业化必将带动一系列新的服务业变革。2.使用ZIGBEE协议，并编写基于CC2530的车位探测程序。相对于传统的组网来说，ZigBee技术具有数据传输速率更低、低功耗、低数据、传输可靠、网络容量大等优势。其中，在应用方面，ZIGBEE技术在低功耗、低成本和组网能力具有无可比拟的优势。其干扰性更是蓝牙、WLAN和FSK的100倍。3.4G通信模块。如今4G通信已经成为人们无线上网的趋势，4G相对于3G有着更快更安全的优势，能充分满足用户对于无线服务的要求，在未来，使用4G必然成为主流。4G是集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。4.图像处理技术。多年以来，车牌识别技术一直采用由人工直观的图片上比对的方法，即车进车出停车场时个拍摄一幅车辆图片，值班人员对其进行人工甄别，这种办法耗费人力，且不能做到杜绝套牌现象。若将图像处理技术与信息比对方式结合，就可以做到无人管理、高效可行了。在汽车辅助方面，利用图像处理技术可以有效地解决疲劳驾驶，车道偏离等问题。图像处理技术将会越来越广泛，同时相对于传统的红外线测感，图像处理技术有更精准的优势。5.以手机二维码技术代替传统的刷卡。如今的手机功能更加地趋于方便快捷，不仅能实现通讯，同时还能代替传统的许多功能，比如快捷支付，能省去随身携带钱包的烦恼。在这种趋势之下，手机代替传统的刷卡进入市场，必将成为更多客户的选择。而传统的刷卡主要是远距离RFID识别卡技术，这个虽然已经在高速公路、公交车上得到应用，但是由于需要另到指定地点办卡、卡容易丢失、损坏等问题，用于停车场却很不适宜。在试行中误读现象频发，其原因是这种技术更适应于高速公路上不停车的情况车辆之间相距较远。若是改用二维码技术，用户只需用手机进行确认和获取二维码，入车库时在识别终端上一刷手机，相应的基本信息就会上传服务器，与订位数据信息进行匹配，省时省力。作品所处阶段RA实验阶段 B 中试阶段 C 生产阶段 D_(自填) 作品所展示的形式R 实物 产品 模型图纸 磁盘现场 演示图片 样品 录像 使用说明及该作品的技术特点和优势,提供该产品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测技术特点：1.利用CC2530构建停车场车位检测系统，采用ZigBee这种通信数据量不大、低数据传输率、低成本、低功耗而且具有安全可靠性的无线通信技术，大大提高了单片机与无线通信模块组合时的可靠性，同时也减小了节点的体积与质量，成本更低，效率更高；2.将空闲车位信息统一管理并发布于网络，我们可以租借一个云端来存储所收集到的信息，并且通过云计算将信息分类，整合数据，然后发送到有需要的客户手中。通过这种方式，不仅解决了需要大量服务器的问题，同时还可以解决信息拥塞的问题，有效地解决了由于人流量过大而导致系统崩溃的问题；3.系统用户利用微信公众号可以查询和预订附近停车场车位，微信使用人数众多，建立公众号可以省去下载专用APP的步骤，这样能使用户更利于接受。同时，利用微信可以使用户能在任何有网络的地方实现自己的停车需求，方便使用省去了很多不必要的时间。产品优势：有利于需要停车的用户可以预先了解停车场信息，从而决定优先选择停车位置，一方面可以提高停车效率，同时通过微信系统技术，更贴切生活，更受到人们的喜欢。另一方面利用ZigBee的技术多跳传输通信，可以更加有利于用户通过手机，或者平板，或者车联网就可以进行用户需求的操作。产品的适应范围：本产品能适用于任何有网络的地方，通过网络传输到云端服务器。它是是将停车场完全置于计算机统一管理下的高科技机电一体化产品。停车场管理功能是对停车场信息集中汇总、综合处理、智能反应的核心功能，管理者通过停车场管理功能全面掌控停车场各项信息指标，实现综合发布、统一调度、自动备份、报警提示等功能。该产品多适用于大型停车场。推广前景及市场分析：随着汽车数量的增加，人们对于停车位的需求越来越大，同时也越来越需要自主式的服务。该项目能很好地解决这两项需求。而且我国人口数量大，车辆数多，该项目拥有市场广的优势。市场经济效益分析：1.该项目符合国家经济发展趋势，与市场需求有比较大的贴合。据不完全统计，截止2013年11月截止，全国共有1亿8658万的机动车，其中汽车数量为7619万，并且每年的汽车数目呈现增长趋势。届时，人们对于停车场的需求必然进一步增加；2.国内对停车系统产品的需求十分旺盛，同时国内急需用科技代替劳动力，填补国内的劳动力不足以及人工监管的漏洞，在这种趋势下，智能停车系统必将兴起，并且将人工监管取而代之；3.假设该系统成本为5000元，则售价可达20000，利润可达4倍。即使不对外销售，转而内部使用，假设一个人工监管每月至少需付3000工资，则该系统不到两个月即可收回成本。同时该系统能更精确地显示空位率，提升停车场车位利用率，可以大幅度提升停车场的经济效益；4.采用信息化与智能化管理，能使人们更利于接受，同时也能极大地让人们随时随地享受服务，符合现如今的科技生活理念。让人们在享受方便的同时，也能体会科技带来的新鲜与先进；5.该系统体现了自主创新产品的发展，同时也能促进创新型技术的应用，而产品具有可更换性和可升级性，不仅节约资源，同时也能提升社会效率以及环境效益；6.国内对于停车场的需求日益增多，市场空间大，此项目对于发展停车行业拥有极大地推动能力。专利申报情况 提出专利申报申报号_申报日期： 年 月 日 已获专利权批准批准号_批准日期： 年 月 日R未提出专利申请说明: 1、必须由申报者本人填写；2、本表可以附有研究报告,并提供图表、曲线、实验数据、原理结构图、外观图(照片),也可以附鉴定证书和应用证书；3、作品分类请按照作品发明或创新点所在类别填表。2015年桂林电子科技大学第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛校内重点项目立项作品说明书目 录第1章 概述 1第2章 停车场车位远程查询订位系统实现原理12.1停车场车位远程查询订位系统总体架构12.2微信公众号部分22.3云端部分32.4停车场部分4第3章 系统各个模块设计43.1车位检测模块43.2安全检测模块53.3zigbee无线网络模块63.4闸门模块63.5车位指示灯模块63.6数据管理模块63.7收费模块73.8账户管理模块7第4章 细节末梢84.1停车宝账户84.2防恶意订车位84.3无预订车位用户84.4余额不足84.5可用空余车位数的最终确定9第5章 实物展示9第1章 概述目前，随着国内经济的发展、社会的进步和人民生活水平的提高，汽车已经融入了中国人的正常生活，成为了不可或缺的一部分，并且这种趋势还将继续增高，汽车在方便了我们的日常生活，但由此带来的交通拥堵、停车难等问题正成为几乎所有中国城市的政府部门待解决的棘手问题。直到现今，其中的停车场系统应用较多的依然是传统的技术和方式，存在诸多需要更新的地方，根据市场的发展，由此会派生更大的机遇和挑战。本项目拟运用信息科技的采集手段采集停车场的车位信息，借助物联网技术把停车位信息服务提供给广大车主，车主能实时了解所在城市内所有停车场分布以及其车位信息，用户再也不用为了停车而在各停车场之间奔波、排队甚至造成拥塞，这将大大降低汽车在道路上无谓地资源损耗，节省了道路空间成本。同时为车主提供车位预订功能，车主可以对目标停车位的收费情况、占用情况、管理情况通过微信平台一目了然。实现车主与停车场的双向信息互动，为用户带来轻松舒适、方便快捷的停车体验。第2章 停车场车位远程查询订位系统实现原理 2.1 停车场车位远程查询订位系统总体架构使用ARM作为系统的硬件平台，负责统一管理停车场车位信息，并对系统用户提供车位预订管理功能。同时，系统利用CC2530构建停车场车位检测系统，通过超声波传感器探测车位状态。并将空闲车位信息统一汇集到ARM平台进行管理，且将实时信息传至云端的虚拟服务器，进行储存和处理，使用户可以随时地获取目标位置的车位实时信息，避免了不必要的等待、浪费时间，为停车场提供智能车位预订功能以及智能的车位管理功能。系统用户利用微信公众号，随时查询和预订所想的停车场车位。车位指示灯云服务器本地服务器RDS手机微信Zigbee网络超声波检测图2.1 系统总体架构基本流程：通过两个超声波传感器分别车位占用情况。然后把超声波测距模块采集到的数据通过zigbee传到本地服务器。本地服务器经过处理之后判断出每个车位的空还是占用的情况，上传到百度云服务器，并且把数据存储在RDS数据库中。用户通过自己的微信关注我们的公众号后，可以查询附近或者指定位置停车场的空车位情况，并且预订停车场其中的一个车位。成功预订之后，公众号可以返回一个订车位用户的微信账号二维码相应停车场的本地服务器上，这个是进停车场的“钥匙”，在停车场门口扫描二维码，如果与本地服务器现存的二维码当中有相同的，则开门允许停车。如果订了车位半小时之内还没有到，系统则自动取消订单。通过进门还有出门的时间差，可以计算出停车费用，上传到服务器并且进行收费。结合总体方案设计思想，任务总体设计可以划分为下面三个部分分别推进：2.2 微信公众号部分微信公众号是停车用户和系统连接的接口。用户在关注我们的公众号之后，可以发送相应指令以查阅当前地址或是指定地址附近的停车场的车位空余和地理位置情况。用户回复编号选取停车场来预订车位。预订车位成功后，自己微信的二维码就是进入停车场的唯一凭证。当用户到达停车场的门口，刷二维码验证成功，闸门打开，进去停车。出门的时候也需要刷二维码，以确定停车总时长以收费。图2.2 微信订车位流程图2.3 云端部分云服务器服务配置与业务规模可根据用户的需要进行配置，并可灵活的进行调整；用户申请的云服务器服务可以实现快速供应和部署，实现了集群内弹性可伸缩；虚拟服务器投资小、建站速度快、安全可靠、无须软件配置及投资，无须拥有技术支持等特点的应用，能够大大减少运营成本，在相同时间内完成更大的工作量。接收从停车场本地服务器发送过来的数据，并且传递给RDS数据库存储。在用户订车位成功的时候，云服务器将用户的微信二维码信息发送给本地服务器。二维码作为用户订车位的唯一凭证，是进入停车场停车的“钥匙”。在RDS数据库中存储着各种重要的信息，如停车场的地理位置、空车位个数，还有车主用户的账号、余额等，以便与服务器快速地查询或修改。2.4 停车场部分通过超声波传感器检测障碍物距离，从而判断车位的使用情况。将各个车位的信息用zigbee网络汇聚到停车场的本地服务器上，经过本地服务器的数据处理之后上传到云端服务器上。同时，本地服务器控制停车场顶端的车位指示灯的亮灭状态，以引导停车司机找到空的车位。在用户订车位成功时，本地服务器接收从云端发送来的信息。当车主来停车或离开时，需要刷手机上的二维码以进行匹配。出停车场时，刷二维码以确定停车时间，本地服务器将计算要收取的钱发送到云端，云服务器进行转账。第3章 系统各个模块设计停车场内主要分有车位检测模块、安全检测模块、zigbee无线网络模块、车位指示灯模块、闸门模块；而云端服务器主要有数据管理模块、账户管理模块、收费模块。3.1 车位检测模块车位检测使用两个超声波传感器分别检测车头和车头，如果只有头部传感器检测到有障碍物，或是只有尾部的传感器检测到障碍物，则可以判断不是车，而是其他物体，一般情况下是人。还有根据传感器测到障碍物的距离可以知道障碍物是移动的还是静止的，如果是移动的话也可以判断是人。图3.1 车位检测模块示意图超声波测距原理：向超声波提供一个10us以上的脉冲触发信号，该模块内部将发出8个40KHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测的距离成正比。由此通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。公式：uS/58=厘米；测量周期为60ms以上，以防止发射信号对回响所造成的影响。图3.2 超声波测距模块时序图3.2 安全检测模块本系统应用了烟雾传感器模块、红外线检测模块、水位感应模块以及接近开关，各功能如下：(1) 烟雾传感器模块：安装在停车场中，用来检测火灾的发生。当烟雾浓度超过预设值，便会发出警报。(2) 温度感应模块：简易自制的水位器，安装在停车场中，用来检测车库是否发生火灾。当温度超过预设温度时，便给控制中心信号。3.3 zigbee无线网络模块图3.2 zigbee构建网络示意图3.4 闸门模块当扫描二维码并且匹配成功进入停车场之后，开始计时，当车主离开停车场再次扫描二维码驶出停车场之后停止计时。计算好停车时间，及时地将收费信息发奎给车主3.5 车位指示灯模块当车位是空闲的时候，车位顶端的指示灯亮，可以让车主自主地选择想要停放的位置，当空闲车位被占了的时候，接近开关将信息发送给服务器，灯灭。3.6 数据管理模块关系型数据库（RDS）服务是一种即开即用、稳定可靠、可弹性伸缩的在线数据库服务。具有多重安全防护措施和完善的性能监控体系，并提供专业的数据库备份、恢复及优化方案，专注于应用开发和业务发展。云服务器将接收到的数据存储在RDS当中，以便与服务器快速地查找和更改。此外。RDS中还存储着账户的个人信息。3.7 收费模块停车订位收费方式：停车订位收费方式依据每个停车场自己的标准设定；停车订位时间：停车订位的时间依据车主第一次在车库入口刷二维码的时间设为起始时间，以车主驾车离开车库的第