智能停车场管理系统

自动化系统工程设计(论文)题目：智能停车场管理系统院 （系）： 电子信息工程学院 专 业： 自动化 班 级： 学 生： 齐鹏策 学 号： 2012年11月智能停车场管理系统摘要对于智能停车场管理系统，本文主要对其控制原理与系统的组成部分进行了初步的分析，对停车场管理系统的功能需求进行了合理的预测后，根据停车场管理系统的必要发展趋势，经过系统的分析与归纳，提出了一种智能停车场管理系统的设计方案。关键词：停车场，智能停车场管理系统，智能控制Intelligent Park Management System DesignAbstractThis paper focuses on the intelligent park management system control principle and system is an important part of a preliminary analysis.For intelligent park management system unction demand the reasonable forecasting.Then according to the development trend of intelligent park management system,through comprehensive analysis inductive, put forward a kind of intelligent park management system design scheme.Key Words: intelligent park; intelligent park management system; intelligent control目录中文摘要1英文摘要21 绪论1 1.1引言1 1.2功能概述12 智能停车场管理系统的国内外现状2 2.1 国外现状2 2.2 国内现状33 智能停车场管理系统的原理与组成44 智能停车场管理系统的设计5 4.1控制系统设计5 4.2综合管理系统设计6 4.3结果和分析85 能停车场管理系统应用潜力分析86 结论9致谢10参考文献111 绪论 1.1引言随着社会发展，科学技术的进步与人们生活水平的不断提高，以车代步并不在是一个梦想。汽车数量的日益激增，诸如车辆安全、停车的便利性等问题的出现，使得原先的停车场管理面临着前所未有的挑战。为了提高停车场管理水平以适应和满足新形势的要求，采用高科技提升停车场的管理水平是必然的选择。1.2功能概述智能停车场管理是一个以非接触式IC卡或者ID卡为车辆进入停车场凭证、用计算机对车辆的收费、车位检索、保安等进行全方位智能管理的系统。在智能停车场管理系统中，持有月租卡和固定卡的额车主在出入停车场时，经车辆检测器检测到车辆后，将非接触式IC卡活着ID卡在出入口控制机的读卡区掠过，读卡器读卡并判断该卡的有效性，同时将读卡信息送到管理计算机和收银计算机处，计算机自动显示对应该卡的车牌和车型，且将此信息记录存档，开启道闸给予放行。临时停车的车主在车辆检测器检测到车辆时，按自动出卡机的按键取出一张临时IC卡或者ID卡，并完成读卡、摄像、计算机存档兵给予放行。在出场时，在出口控制机的读卡器上读卡，计算机显示出该车的进场时间、停车费用，同时进行车辆图像的对比，在收费确认自动读卡器收卡后，道闸自动升起放行。采用智能停车场管理系统，可以实现以下功能：（1） 计算机联网管理：停车场管理者可在管理中心对整个停车场进行全面自动化管理，包括对收费站和出入口的信息汇总和报表打印。（2） 适应各类停车需要：既能对长期停车进行管理，又能对临时停车进行管理。两种设备在外形和功能上协调一致。（3） 防逃票：临时停车用户在入场时只需按键读卡即可进入，出场时只有在确认缴费后才能出场。（4） 对临时车辆进行图像对照判别，有效防止盗车现象。（5） 各出入口和收费站之间的对讲功能。（6） 非法闯入检测报警。当有车辆非法闯入时，向保安中心发出报警。 2 智能停车场管理的国内外现状2.1国外现状自1971年在德国的亚琛市建立了停车诱导系统起，这被认为是世界上最早的停车诱导系统，该系统对市内12处停车场在主要的交叉路口设置了光电显示的停车场诱导标志。促进了现有停车场的有效利用。日本在1973年建立了日本最早的停车诱导系统。提供的信息包括停车场的使用状况、车位数以及停车场的位置等为主。日本的停车诱导信息发布系统集成在日本警察厅开展的UTMS（universal traffic management system）项目中，通过UTMS的交通管理综合集成系统发布停车诱导信息。大约在同一时期，法国、英国、瑞士等过也相继建立了类似的系统。目前，国外停车管理系统经过多年的发展已经基本进入智能无人化收费阶段，其使用的收费介质已由传统接触读写型转变为非接触性的新型收费介质。国外停车场收费系统一般采用高度智能化的专用设备，可以实现收费系统的无人化操作。当下，国外停车设备厂商正在研究能够实现“网络化存车”的停车场管理系统。这种系统依靠Internet网络，能够实现在一定的地域内(例如一座城市)的多个停车场间随意停车。管理系统会统一调度车位资源，统一进行收费交易结算等。需要停车的车主在家中通过网络就可以预定停车车位，交纳停车费用，查询出行目的地的各类停车信息。这种新型停车场管理方式适应了Internet网络在人们日常生活中越来越重要的现状，使停车场管理系统的作用范围和功能得到了极大的扩展和延伸。2.2国内现状近十年来，随着我国停车行业的不断发展壮大，国内停车场管理系统企业的整体技术水平和实力得到了大幅度提升，已经从初期的“模仿”形式转向真正意义上的技术自主研发模式，并结合国内行业现状和特点提出先进的停车场管理技术和理念，紧跟国际先进技术的潮流，体现出较强的科研水平，许多国际上先进的停车技术都已经完全可以在国内进行自主研发和生产。随着我国停车场管理系统行业技术的不断升级，该行业也进入了由老式管理系统向新型管理系统升级的高峰时期，落后的传统接触读写管理系统正在逐渐被淘汰，这些新型的停车场管理系统主要以非接触式IC卡、远距离射频电子标识、车牌图像识别技术等非接触类型收费介质为代表。尽管我国停车场管理系统行业处于不断的发展和壮大之中，但同也暴露出一些问题，主要表现为未全面结合我国停车行业的实际情况，系统设计不够合理，造成新型停车场管理技术无法在实际应用中体现出应有的技术优势，甚至成为制约其发挥管理功能的枷锁。比如目前市场上最先进的平面停车场技术之一车牌识别快速系统，理论上可以实现进出口无人看守，但是在实际应用中，因为施工或者设计等原因，出现了车牌无法自动识别的问题，需要人工补录，影响了系统功能的发挥，同时还为停车场增加了不必要的麻烦和人工、设备的成本。3智能停车场管理系统原理与组成智能停车管理系统是以计算机信息技术为基础，采用先进的智能卡技术以及图像识别技术的数字化、模块化，分布式总线型的控制系统。模块与中央处理器间利用网络总线进行通信，利用总线使得停车场出入口的智能化、自动化和安全化管理。智能停车管理系统主要由入口系统、出口系统和管理系统组成。各部分的主要组成如下： 入口系统：入口系统由彩色摄像机、道闸、停车场出入口控制机，车辆检测器，自动发卡系统，远距离读卡设备等组成，主要负责对进入停车场的内部车辆进行自动识别、身份验证并自动起落道闸;对外来车辆进行发卡，抓拍记录进入时间、车辆信息并自动起落道闸。该部分有时候需要安装停车场管理系统车位显示屏系统，还有的需要安装停车场诱导系统。出口系统：出口系统主要由彩色摄像机、道闸、停车场出入口控制机，车辆检测器，远距离读卡设备，临时计费器等组成，主要负责对驶出停车场的内部车辆进行自动识别、身份验证并自动起落道闸。对外来车辆进行计费，收费后自动起落道闸。管理系统：管理系统由高性能工控机、打印机、停车场系统管理软件组成，管理控制中心负责处理进、出口设备采集的信息，并对信息进行加工处理，控制外围设备，并将信息处理成合乎要求的报表，供管理部门使用。该部分主要用得的接口转换器一般是485转换卡，TCP/IP集线器，光纤转换器，停车场卡授权器等设备。工作原理：固定卡用户车辆进入停车场时，入口控制机主动检测到车辆的进入，并检测卡是否有效。如有效，则道闸开启，车辆便可开进停车场，摄像机并抓拍下该车辆的照片，并存储在管理电脑。车辆离开停车场时，出口控制机自动检测到车辆的到来，并判断所持卡的有效性。如有效，则道闸开启，并触发出口摄像机对车辆进行抓拍，车辆便可离开停车场。临时卡用户车辆进入停车场时，从入口控制机领取临时卡，入口摄像机抓拍下该车辆的照片，并存储在电脑里，控制器记录下该车辆进入的时间，联机时传入电脑。离开停车场时，入口控制机能检测到是临时卡，提示司机必须交费，临时车必须将临时卡交回，缴费后方能离开。4 智能停车场管理系统的设计4.1控制系统设计系统为分布式结构，通讯方式为无线通讯方式。整个系统包括计算机、控制器，自动道闸、摄像机、读卡器、车位探测器等被控设备。(1)自动道闸：主控对象是出入口道闸，以此控制车辆的出入。道闸控制由管理中心机、控制器、道闸控制板和执行机构（开关、继电器、电动机、传动机构）等四级硬件构成。道闸控制板控制执行机构完成升闸、降闸、停止等移动，输入/输出端口采用光电耦合器件及相应的隔离和抗干扰措施；用PLC可编程控制器控制电机的运动方式，判断磁感应霍尔限位开关或光电型限位开关状态，对机械传动进行过程控制；通过PLC的时间保护，以及四连杆机构使闸杆缓启渐停无冲击的快速平稳动作，限制闸杆在90的范围内运行并不出意外。配置四种道闸控制方式，一种是管理中心机在完成ID卡信息核对，车辆图片核对和费用结算核对并确定无误后发出控制指令，经控制器控制道闸执行机构自动升闸，而后设置在道闸下的地感线圈检测车辆通过后自动落闸，落闸过程若检测到有车误入立即自动回升，防止砸车事故，实现对道闸的自动化控制；另一种是操作连接在道闸板上的按钮，直接控制道闸运动方式；第三种是使用遥控器无线遥控；第四种，是掉电手动控制道闸，便于调试和保证通道在紧急情况都能畅通。（2） 摄像控制：当车辆到达出入口处完成读卡操作，在读卡信息上传中心计算机的同时，自动触发出入口摄像捕捉系统和辅助光源设备进行实时拍摄。利用光学字符识别技术（OCR）和视频处理技术，记录图像中的车牌号码及车辆前部外形；两幅图用于核对车号，确定车况，对比识别出入车辆信息。选择CCD摄像头，摄像头拍照时与汽车的距离控制在一定的范围之内，为保障图象清晰可辨所需要的亮度，依据环境确定是否配置照明设备。（3） 智能卡控制：安全监控包含视频监视外，还有智能卡出入控制，即每辆车对应一张ID卡。同一辆车在取卡的同时读卡无效，或在读卡的同时取卡无效，车辆取卡或读卡后没有进场，在车辆退出后该张卡或该次读卡自动失效；入场有效后，在没有出场之前无法再次读卡进入，若一张卡没有进场就不能在出口处读卡出场。（4） 出入控制器采用单片机控制技术，一边与出入口读卡器和出入口道闸等下位机连接，另一边经RS485232转换器与上位计算机管理中心连接，构成主从式计算机网络。出入控制器对用户刷卡请求作出响应，并向上位计算机传送信息，接受管理机下达的抬杆指令，控制道闸升起。同样，车位控制器是与车位探测器和车位指示屏等下位机连接，还与上位计算机连接，将车位信息上传管理机，并控制车位显示屏显示车位信息。控制器在此承担着上位机与下位机之间的通讯任务，实时接收下位机从现场采集的各种状态、控制、报警信号，利用这些信号驱动中心机控制界面实时显示现场状况。为避免死机等故障而中断系统运行，控制器不配备外接键盘和鼠标等交互设备。(5)车位探测：车位探测是用在车位管理系统中，设计车位管理有两种模式：一种只需判断有无车位，由管理中心计算机承担，每当计算机发出道闸抬杆指令，允许车辆入场时，空余车位数减1,允许车辆出场时，空余车位数加1，自动更新车位数据库。计算机判断车场内车位是否已满，将车位信息显示在入口处的显示牌上。4.2综合管理系统控制管理和信息管理构成了停车场管理系统的综合信息平台，其核心是建立起人机交互界面，对数据库进行操作和维护。控制管理将ID卡识别、安全监控、缴费结算、道闸控制和信息提示融为一体，对底层设备发出各种控制指令；信息管理内涵智能ID卡信息、车辆信息、安全信息和维护信息等各类信息等等，均由管理中心的计算机承担。设计综合管理系统就应考虑以下几点。(1) 系统软件：设计系统软件首先要求灵活多样的人机交互，其次要依据停车场的规模。对于中小型停车场，选择基于Windows系统的直观可视化人机界面，应用MSCCOMM控件提供上位计算机串行通信的数据接收和发送，主机的RS-232COM串行接口实现总线转换，为停车场控制器、彩色摄像机和收费终端提供系统和网络接口。后台采用自带数据库Access进行储存、检索、调用、处理，用ODBC将操作应用程序与数据库文件联结，建立相关联数据表，如记录发卡情况表（Card）、车辆进出资料表（User）和记录停车收费情况表（Cost），设置车牌号码这一列将3张表关联起来，方便对数据表进行读写操作，快速访问数据库语言设计出管理软件，具有车辆信息查询、数据统计、收费报表和收费人员考勤等功能。(2) 智能卡识别与缴费系统:汽车驶入停车场管理系统，智能ID卡作为车辆进场时信息采集，出场时识别确认和费用结算的载体，完成从入场至出场的全过程管理。对于有效的刷卡请求，中心机按照读卡器上传的状态信息随时修改数据库中状态标志；对于无效的刷卡请求，中心机只进行记录而不生成新的数据状态，同时会给出相应的错误提示。对于使用月租卡的车辆，到物业管理处办理缴费手续，系统自动识别车辆缴费时效性（是否挂失、注销、或过期的卡），确定其出场的合法性。临时车辆用时租卡，从入口票箱取卡读卡后开始计时，根据停车时间与设定的收费标准在出口处自动计时收费。特殊卡是特别使用免费卡。（3）智能卡识别与图像核对：应用摄像机与图像自动捕捉系统组成车辆图像监控系统，当图像监控系统收到汽车入场信息时自动启动、捕捉拍摄该车辆的图像信息（车牌号、车型、颜色等），结合ID卡信息（凭证类型、编号、进库日期、时间等等）组成停车的基本信息，并存人数据库。在车辆出场读卡和摄像的同时，计算机自动调取该车入场图像与ID信息进行双重核对，只有确认为同一卡号、同一辆车才放行，异者报警，使得进出车辆时刻处于系统电脑的监控之下，确保安全，谨防丢失。（4）指示信息：显示器和语音器为客户提供车辆通行指示、停车位指示、收费指示、和安全信息等等。车辆驶近入口，可以看到车位指示信息，显示入口方向与场内车位情况，若场内车位满，则满灯亮，拒绝车辆进入，若车位未满，允许车辆进入。当进场车辆通过地感线圈时，检测信息向上位机即时上传，触动显示屏显示和语音提示“请取卡或读卡”等字样。同样，出口显示屏和语音器提示“请读卡”，用户经出口读卡机识别验证卡的有效性，并将车辆的停车信息：卡号、入场日期时间、车辆入场照片，出场日期时间、车辆出场照片、以及停车起始时间、所需费用等信息显示在计算机屏幕上，并送入数据库存档；同时在出口显示屏上向客户显示需要缴纳的费用，传送打印指令至收款台的票据打印机打印收费项目。（5）人员和设备管理：综合管理系统选择管理员、操作员等多级管理制度，各级别设定不同的操作权限，用登入密码识别验证身份。操作员通过密码验证身份才能登入系统并进行出入管理和IC卡管理；以管理员密码登入，不仅能完成操作员权限的功能，还能对数据库进行增加、删除、修改等操作，并可修改操作人员密码。所有的软件操作均有日志记录（不可更改），以备查询。系统维护是对计算机、出入口读卡器、控制器等设备的参数进行设定，实时监视设备状态，当设备发生故障及时提示管理人员维修。4.3结果和分析中央管理系统、出口设备以及入口设备之间通过无线方式进行数据的传递，出入口设备中车辆检测器、读卡机、等输入设备将采集到的信息传输到管理系统加以处理，处理后传输到打印机、停车场出入口控制机等输出设备。停车场出入口控制机根据中央管理系统传输的指令来控制相应设备执行命令。系统实现高度自动化管理，可以根据所设定的程序对特殊卡、长期卡和临时卡用户停放车做出相应的处理，减少了相应人力物力的消耗，提高了系统的效率。5 智能停车场管理系统的应用潜力分析（1）良好的可靠与安全性能全程的程序化自动控制相比起普通的停车场管理系统有着更高的可靠性，程序相比人力有了更好的稳定操作，出入口的车辆比对功能以及智能卡控制无疑大大提高了停车场的安全性能，降低了盗车换车的隐患。（2）规范性和实用性高智能停车场管理系统的高度自动化控制相比传统的停