停车场自动化管理监控系统的设计【毕业论文】.doc

1、毕业论文 - 本科 毕业论文 (设计 ) 题 目： 停 车场自动化管理监控系统的设计 学 院： 学生姓名： 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 指导教师： 起 止 日期： 毕业论文 - 停 车场自动化管理监控系统的设计 摘要 停车场管理控制系统则是现代建筑中不可以缺少的一个重要部分。随着计算机控制技术的蓬勃发展，停车场管理控制系统的功能及其软硬件设施也随之不断改进。本文主要对停车场管理及控制系统的基本功能进行研究，同时改进其系统构成及控制流程。应用 PLC 作为现场控制器，对现场的 硬件设备进行信号采集与控制。并利用监视 PC 机、组态软件、 PLC 共同构建对停车场车位状态的监控系统。

2、本文主要研究停车场及其管理监控系统的作用及其自身管理模式的发展、变化。对停车场的管理及智能控制功能需求进行分析与研究，在此基础上提出分区管理模式的概念，并进行模块化设计管理流程。根据管理及控制功能需求的不同，分别研究相关系统组件的工作原理及性能指标，据此进行系统功能设计及硬件选型。 在选用 PLC 作为现场控制器的基础上，深入研究了 PLC 网络的构成技术及其网络通信协议，采用多种信号采集模式，提炼通讯信息，自定 义 PLC 与 PC 机的通信协议。研究了组态软件在控制系统中的应用并采用组态软件构建车位监控系统。根据控制需求对 PLC 控制器的编程相关软硬件进行组态，并完成 PLC 控制程序的

3、设计。同时改进停车场车路控制系统功能并完成控制程序设计。 基于 PLC 的停车场控制系统对停车场管理、监控系统的功能进行了有效的改进与完善。具有较强的应用价值。 关键词 :停车场；监控系统； PLC 自由口通信模式；组态软件 毕业论文 - Abstract Parking management control system is the modern buildings can not be a lack of a significant portion of. With the development of computer control technology to flourish, p

4、arking management function of control system and its hardware and software facilities will continue to improve. This paper focuses on the parking management and control the basic functions of the system were studied, and the improvement of its system structure and control process. Application of PLC

5、 as the controller, the scene of the hardware device for signal collecting and controlling. And the use of monitoring configuration software, PC, PLC common construction on the parking state monitoring system. Major work: This paper mainly studies the parking management and function of the monitorin

6、g system and its management mode of development, change. The parking management and intelligent control function demand analysis and research, put forward on the basis of zoning management concept, and modular design flow management. According to the management and control function of demand differe

7、nt, respectively study the related system components working principle and performance indexes, analyze the system functional design and the selection of hardware. In the selection of PLC as a field controller based on in-depth study of PLC,network technology and network communication protocol, usin

8、g a variety of signal acquisition mode, refine communication information, customize the PLC and PC communication protocol. Research of configuration software application in control system and uses the configuration software to build parking space monitoring system. According to the control demand of

9、 PLC controller programming software and hardware configuration, and complete the PLC program design. At the same time, improved parking car route control system function and control program design. Key words : parking,； monitoring system,； PLC free port communication mode,；configuration software. 毕

10、业论文 - 目录 第 1 章 引 言 . 2 1.1 停车场智能自动化管理监控系统的简介 . 2 1.2 智能停车场的发展状况与发展趋势 . 3 1.3 本次课题设计的依据和所研究的主要内容 . 5 第 2 章 智能停车场系统控制需求功能分析 . 6 2.1 停车场基本情况及其管理模式分析 . 6 2.2 停车场系统功能分析 . 6 2.3 智能停车场系统的工作流程简介 . 8 2.4 停车场自动化管理监控系统主要硬件设备介绍 . 11 第 3 章 停车场控制系统软硬件集成设计 . 13 3.1 停车场控制系统的现场控制器 . 13 3.2 停车场控制系统构成流程 . 14 3.3 停车场控制

11、系统的 PLC 程序设计 . 15 3.4 停车场控制系统流程图以及梯形图设计 . 15 第 4 章 监控系统的设计 . 19 4.2 监控系统应用及其简介 . 19 4.2 其他辅 助技术及其运用 . 21 4.3 监控流程及程序设计 . 22 4.4 监控辅助系统 . 24 结 论 . 28 致 谢 . 29 参考文献 . 30 毕业论文 - 第 1 章 引 言 随 着我国汽车工业的蓬勃发展 ，近几年来汽车保有量持续增加，城市交通压力陡增。停车场作为城市交通的重要组成部分，随着交通运输的繁忙和交通事业的不断发展，人们对停车场的管理要求也不断 提高，尽管停车场的规模以及管理方式各不相同，但是

12、方便、快捷、安全已经成为消费者的首要要求。建立高效便捷、安全性高的停车场管理系统已经成为城市停车场发展的必然趋势。根据城市的发展需求，设计适合的停车场智能管理系统，选择低成本，高收益的管理系统。本文旨在设计出在实用性，易操作性等方面具有特色的停车场管理监控系统，并保持一定的可扩展性，以满足不同停车场的智能管理要求。 1.1 停车场智能自动化管理监控系统的简介 智能停车场收费管理系统是现代化停车场车辆收费 及其 设备自动化管理的统称，该系统是将机械、电子计算机和 自控设备以及智能 IC 卡技术 有效地 结合起来，通过电脑 控制 下可实现车辆图像对比，自动收费、自动存储数据等功能，并且该停车场管理

13、系统 可以 实现脱机运行，在电脑出现故障的情况下仍可保证车辆的正常进出， 保证停车场的正常运行， 是现代化小区物业管理的理想设施。 智能停车场管理系统是现代化停车场车辆收费及设备自动化管理的统称。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。 它 以感应卡 IC 卡 或者 ID 卡（最新技术有两卡兼容的停车场）为载体，通过智能设备使感应卡记录车辆及持卡人进出的相关信息，同时对其信息加以运算、传送并 通过字符显示、语音播报等人机界面转化成人工能够辨别和判断的信号，从而实现计时收费、车辆管理等目地。 根据设计原理智能停车场管理系统可分为三大部分：信息的采集与传输、信息的处理与人机界面、

14、信息的储存与查询。 根据使用目的的智能停车场管理系统可实现三大功能： 1、收费盈利，对停车场内的车辆进行统一管理及看护。 2、对车辆和持卡人在停车场内流动时进行图像。 3、文字信息的采集并定期保存以备物管处、交管部门查询。 随着科技的不断更新智能停车场也不断瘦身功能不断增加。最新的智能停车场厚度只有区区 170mm 厚，而且还配备 了双发卡、双倍卡量新功能，大大降低了管理的难度，使管理更方便更人性化。 停车场的形式经历了从露天、平面、人工收费到地下、自动计费停车场到塔式、立体体、智能取车、自动计费的发展历程。根据停车场位置的不同，停车场分为地面停车场、地下停车场及专用停车塔 (楼 )及路边临时

15、占道停车场。依据建筑物类型的不同，又可分为市区公共建筑群大型停车场 (如成都天府广场的地下停车场 )、综合建筑楼专用停车场 (如各类商场及办公楼专用停车场 )、办公区域专用地面停车场 (如校园停车场 )。 停车场的管理模式呈现出从人工管理到智能化管理的发展趋势 。传统的管理方式采用人工管理的方式，车辆的进出、停放都由必须由人工进行引导，计费也需要由人工计费收取。自动化程度普遍较低，管理的随意性比较大。进入二十一世纪以后，人类文明的发展进入了信息时代，现代建筑的发展也进入智能建筑时代，计算机技术、现代通信技术、网络互连技术、数据库技术、信息发布技术、智能信息及其处理技术、自动化控制技术等关键技术

16、都日毕业论文 - 渐成熟。特别是近年来 IC 卡技术的广泛应用使得电子化、信息化、自动化、智能化管理停车场的实现技术也不断地改进和完善，成本逐渐降低，安全性及可靠性不断提升，因此全人工管理停车 场已难以适应时代发展的要求，对停车场实现自动化、智能化的管理与监控势在必行。包括车辆出入停车场的相关提示，停放服务的自动计费、车辆进出的自动化监控、自动记录进出车辆的相关信息以及自动保存历史数据等。一些专用停车塔 (楼 )则智能化程度更高，车辆入库只需取卡后定点等待，自动化传输设备即自动完成车辆的传送、托举、入库、计时及出库过程。整个停车场设备高度智能化，停取车过程高度自动化，停车场空间利用效率更高。同

17、时该类型停车场要求在建筑专业化规划，停车场设备的专业化要求也相应更高。 1.2 智能停车场的发展状况与发展趋 势 智能停车场系统是近二十年来炙手可热的研究领域。它的实际应用开始于二十世纪 90 年代初期，美国、口本等国率先开始进行研究。新型的智能停车场将运用计算机技术、图像识别技术、信息处理技术以及生活理念、建筑艺术等融为一体，以科学技术为基础，向外围其他领域扩散，向消费者提供一种操作简单、使用方便、安全性高、智能化管理的人性化操作系统。随着城市人口和经济的快速增长，各国都加大了资金和人力资源的投入进行研究。 国外这几年涌现出了一批优秀的智能停车场方面的产品，例如以色列 Hi-Tech 公司的

18、See/Car System 系列产品，新加坡 Opt Asia 公司的 VLPRS 产品等。其中， See/Car System停车场系统可以识别中国大陆的部分车牌，但存在着一个难以接受的缺陷，不能识别车牌中的汉字。其它国家，像英美等西方发达国家都有适合本国的车牌识别系统。各国根据实际情况的不一样，所研究出的产品差别也很大，但大多都是在车辆探测器的基础上开发出来，研发和生产成本相对较高。 国内对智能停车场系统的研究稍晚， 90 年代中期才开始提出智能停车场系统的概念，研究方向主要集中在车牌识别方面。国内车牌与国外的差异较大，加上车牌中有比 较难识别的汉字，如果照搬国外技术这条路肯定行不通。目

19、前国内的同类产品主要有汉土科技有限公司开发的“汉土眼车牌识别系统”，北京文通公司的“文通车牌识别系统”等。另外一些高校也参与了车牌识别方面的研究，包括西安交通大学的图像处理和识别研究室、上海交通大学的计算机科学和工程系、清华大学人工智能国家重点实验室、浙江大学的自动化系等。 目前，国外智能停车场的应用已经基本成熟，车牌识别算法和硬件方面完全达到可以实际应用的地步，车牌识别率很高，并且可以适用于各种极端的环境。像纽约、巴黎等大城市，城市拥挤的交通状况已经基本 不存在。这其中主要包括以下几个原因 :合理的停车场规划和布局，场内停车和场外停车相结合，对停车位的收费、监控、管理都很到位。车和停车位的合

20、理比例在 1:1 的比例上，再加 20%的周转车位，保证高峰时期有足够停车位。例如口本，车和车位比例保持在 1:1.2 左右，保证充足的车位，同时加大对智能建筑方面的投资，达到整个建筑投资的 6%-8%，甚至更高；而国内的这种投入一般不到 3%，这种差距决定了国外的智能化程度更高，停车管理更为方便。比如旧金山的港湾枢纽是 21 世纪集轨道交通、停车场系统、城市道路等十一体的现代化综合交通枢纽 ，总共设有两层地下停车场。停车场系统里面无需工作人员，所有的控制集中在值班人员的办公室里，实现了全程自动化控制。只有在异常情况发生时，才需要工作人员参与处理。 毕业论文 - 计费问题一直是国内停车场系统最

21、关注的问题。车牌识别的研究还主要停留在理论上，能达到实际应用的车牌识别系统还很少。目前主要的方式是通过管理磁卡、条形码或者非接触式 IC、 ID 卡进行管理识别，有些甚至还是用传统的手写纸条等方式进出停车场。这些处理方法实际是可以通过卡片的管理实现对车的管理，效率低并目出错率较高，同时也会浪费车主更多的时间。车和卡、卡和人 的相互独立，没有将车与人实现关联。目前国内的停车场主要采用了智能卡识别技术 (IC、 ID 卡 )，而欧美国家多采用车牌作为车辆的进出场凭据，无需通过 IC,、 ID 等卡片作为媒介，完全实现了不停车收费。同国外相比，国内停车场的通信协议等都是各个公司自己所制定，达不到数据

22、共享和网络互联的程度，关联程度低。停车场系统是智能交通发展的一个最重要环节，它的发展好坏与否直接决定了智能交通的成败。停车场主要是朝着智能化、网络化、低消耗、低污染、高效率的方向发展，国内在技术上和理论上都有很大加强空间。 智能停车场的建设主要是为了 缓解城市拥挤不堪的交通状况，使人们能够快捷、方便、安全地出行。但是在我们早期的一些城市建设中并没有为城市发展停车场而预留土地，导致了现在在一些大型城市的大商圈或者商业区内的停车十分拥挤，在城市规划的过程中就应该预先给城市汽车停车场预留位置，当然现在一些新兴的城市在这一方面做的比较出色，考虑周全，设计妥当，为以后城市智能停车场的建设预留了空间。在此

23、基础上，上级领导部门应该积极地投入资金进行研究设计符合自己城市发展状况的智能停车场，应该予以高度重视，同时注意人才的吸纳，保证我们能够开发出比较先进的智能管理监控系 统，不至于依赖国外的核心技术，形成产品研发，系统设计一体化，还可以对某些不具有此种技术的国家进行技术销售。 现今的停车场管理混乱总结起来有以下几个方面的问题： 1、停车场的市场发展空间很大，由于前期我国车辆增长的情况与停车场规划之间差距较大，全国车辆数目与停车位之比高达 5: 1，为解决停车难问题，未来的停车场能管理系统市场发展空间会很大。 2、我国的智能停车场管理监控系统市场还处于初级发展阶段，市场发展还不成熟。 3、智能系统价

24、格不透明，产品仿冒严重。 4、系统的可靠性较低，技术含量不高。 5、成套设备的 系统多由集成厂商所提供，能够提供成套设备的生产厂家不多，系统稳定性和可靠性不易控制。 6、国内系统以及组装系统与国外智能系统的市场占有率之比约为 2: 1: 1。由于价格等因素的影响，国内的产品主要用于一般小区和中低档写字楼，国外产品主要用于比较知名的高档智能建筑。 7、系统智能化程度比较低，例如车位引导系统应用不多。 8、系统多采用集中式或者集散式的控制系统，容易造成设备间信号中断，易出故障。 9、缺乏智能化、信息化和网络化以及系统化的先进管理技术和手段，使停车场和出行车辆之间的信息通讯不畅，易造成停车资 源不能

25、够充分利用，停车场泊位大量闲置等问题。 从趋势上看，智能停车场管理系统应用向更高程度的智能化、合理化、人性化方向的发展。比如在智能化方面要更加便于整个停车场的维护和管理，以及在性能上要更稳定可靠 ;在毕业论文 - 合理化方面，价格上要更加合理，一方面避免车辆乱停乱放，另一方面保证停车场内车位空闲 ;在人性化方面，能够让车主更加迅速便捷地找到车位。 1.3 本次课题设计的依据和所研究的主要内容 国内经济的持续发展，促使汽车进入家庭的进程持续加快，并使得社会汽车保有量持续增长，同时对停车位的需求量也与日剧增。因此停车场 的建设已经成为绝大多数建筑项目的重要组成部分。 现有的平面式停车场通常仅能够实

26、现门禁管理，对停车用户的出入权限进行管理，对停车用户停车和取车的过程不做监控，因此乱停放及盗车现象时有发生，针对停车场上述管理缺陷，本文就停车场的管理以及监控流程进行改进，力求改进停车场管理功能，能方便快捷地服务民众。 规划好新建的停车场以及已建停车场的管理和监控系统将有利于规范车辆的停、取车过程，保证车辆在停、取车过程中的安全性，减少盗车现象的发生，提高停车场的空间利用率，缓解社会停车位紧张的状况，能够充分发挥公共设施的 社会效益。 本课题在充分调研智能停车场的相关技术含义、技术要求的基础上，对智能停车场的建筑及管理模式进行分类分析，对使用停车场的用户及其停、取车的过程及动态参数进行分析，在

27、此基础上，力求对停车场的管理模式以及停车场的管理、监控系统的功能加以改进和完善。并由此提出以 PLC 为现场控制器的停车场管理监控系统。该系统旨在对停车场的车辆动、静态方面的监控功能，在系统成本的情况下得以显著增强。系统适用于各类型的平面停车场的监控和管理，并可以根据停车场用户类别的不同而将系统功能模块化，该系统是对目前通常停车场所采用的仅 能够实现出入门管理的监控功能模式的改进与完善。其主要工作有 : 1、研究了停车场智能控制系统在现在的停车场中的作所起到用和其系统自身管理模式的发展与变化。 2、对典型停车场管理及控制功能的需求进行分析与研究，在此基础上，提出分区管理模式的概念并实现模块化设

28、计管理流程。 3、根据管理和控制功能的需求，深入研究相关系统组件的工作原理及其性能指标，据此合理地进行系统功能设计及硬件选择。 4、在选用三菱 PLC 作为现场控制器的基础上，研究了 PLC 控制网络的构成技术及其网络通信协议，构建现场设备的信号采集与传输系统，合 理选用通信模式，在深入分析系统信息通讯需求的基础上提炼通讯信息，自定义 PLC 与 PC 机的通信协议，优化配置，以达到最好的效果。 5、研究组态软件在智能控制系统中的应用，并采用合适的组态软件构建车位监控系统。 6、根据现场的控制需求对 PLC 控制器的编程软件和硬件进行组态，并完成三菱 PLC 控制程序的设计。 7、改进停车场控

29、制系统的功能，并完成控制程序设计。 8、调试软硬件兼容性，完成对系统的完善处理。 毕业论文 - 第 2 章 智能停车场系统控制需求功能分析 2.1 停车场基本情况及其管理模式分析 停车场根据建筑形式以及停车 场位置的不同划分为小区地面停车场、建筑物地下平面停车场、专用停车楼 (塔 )以及路边临时停车场。又根据建筑物类型及建筑物功能的不同可分为： 1、市中区公共建筑群大型地下停车场 (如成都市天府广场地下停车场 )，该类型的停车场规模庞大，停车位数量多，停车用户流动性较大，用户通常都是临时停车用户。 2、综合性建筑楼专用停车场，例如各类大型商场以及商务楼群的地下专用停车场。该类型停车场的停车位数

30、量适中，停车用户常常分为办公楼固定停车用户人群以及购物顾客、访客或者临时停车用户人群。此类停车场通常是白天工作时段车位紧张，非 工作时段则车位大量空置。因此在管理模式上可以实行分片分区管理，划定专用的固定用户停车区域及临时用户停车区域，在夜晚非工作时间段将临时用户停车区域车位提供给周边社区没有配套停车位小区住宅用户计时停车，以提高设施利用率和配套设施的社会效益，同时缓解停车位紧张的市场供需。 3、办公区域专用园区地面停车场。该种类型的停车场用户也可以分为固定用户及临时访客用户，由于园区的露天管理模式使得停车场工作人员对停车管理精确到固定车位的可能性很小，一般只能实现大门的出入管理权限。此类型停

31、车场为防止盗窃现象的发生则采用了摄像监 控，在出入口对车辆摄像信息进行严格比对。此种类型的停车场管理还需要做好联网管理，数据共享，一卡通行。 4、住宅小区专用停车场，该种类型停车场规的模通常依据小区总户数而设计，停车类型多为固定用户停车，在管理模式上，可以不采用计时收费而采用固定停车位用户 IC 卡预先充值的付费方式进行付费。为防止乱停车位以及盗车现象的发生，可以加强车位动态视频监控以及结合门禁出入管理以达到对车辆信息的有效监控。 5、专用停车楼 (塔 )，是在设计上为停车场专用的建筑，结合现场控制器、传感器、计算机等智能设备实现停、取车，可采用专用托 举设备对取车及车位监视等过程的全自动控制

32、，并能做到空间的最高效利用。该类型停车场需要在建筑设计的初期即根据专用设备规划建筑的功能及形式，并目在初期设备和资金投入都比较大。 无论哪一类型的停车场，其用户都可归类为临时停车用户和固定停车用户两种类型。对于临时停车用户，其流动性大，为防止盗车现象发生，通常采用摄像进行监控、比对出库车辆信息、计时收费的管理监控模式。对固定停车用户则通常采用停车用户 IC 卡预先充值收费，门禁出入系统结合车位监控系统对停车车辆及车位动态监控的管理、监控模式。 2.2 停车场系统 功能分析 为了设计出具有高防盗性的停车场自动化管理监控系统，本文采用了人性化的设计方案。本文设计的停车场管理系统保留了一些原有的功能

33、，增加了一些新的功能。例如计费收费功能是传统停车场管理系统考虑的功能之一，它是根据每个车辆进出的时间进行计费。但是传统的停车场管理系统缺乏对安全性和人性化的考虑。同时增添了自动泊车引导系统，整个系毕业论文 - 统采用无线通信方式，实现远程智能监控。当有车驶入停车场时，摄像头获取到车辆图像，并以此得到车辆的牌照信息、型号信息以及其他信息，并把这些数据信息和用户卡 ID 对应起来存储到数据处理中心 。当有车驶出停车场时，所有参数完全匹配才可以放行。在每次停车过程中，远程监控系统将通过电子显示屏及时地把用户信息和车位信息显示出来，这样就保证了车辆的安全性以及用户的便捷性。 停车场的主要系统可以分为以

34、下几个系统： 出入口控制系统；此系统旨在车辆进入停车场时，进行数据采样，控制出入口的大门，保证车辆的安全进出，同时检测车辆信息是否符合进出的规定，对于 IC 卡的识别要做到车辆信息与车主的 IC 卡信息完全一致才允许放行，对于不能够完全出示合法的车辆信息的车辆禁止进入，并及时报警。 自动泊车引导系统；此系统的建立是 为了能够让用户更方便、快捷地找到停车位，并能够迅速、安全地泊车。在车辆进入停车场之后，在停车场内的电子液晶显示屏上要及时地根据车辆的型号做出提示，能够让车主迅速地找到属于自己车辆的停车位，停车场内的语音引导系统同时给予引导，提高用户的停车效率。 车辆识别系统；此系统为 =智能停车场

35、的最为关键的系统，对于车辆的信息统计，智能识别分类全部都依赖于此系统。在车辆进入停车场的时候，车辆识别系统对车辆进行视频识别分类，由图片以及视频信息转化成车辆的各种参数，再发送至图像处理中，进行处理后加以储存，同时比对车辆的时时信息 （在车库之中的信息，车辆在行进途中的信息以及最后车辆出库的信息），达到时时监控车辆的目的。 安全监控系统；作为智能停车场的重要组成部分，安全监控系统承担着巨大的责任，安全监控系统的好坏直接决定了车辆以及的安全问题，也是停车场自动化管理监控系统中最为关键的系统的之一。此系统主要由监控系统和报警系统构成，在停车场内部的摄像头时时捕捉图像及视频信号，传输至处理中心，可以

36、使工作人员时时监控停车场内部各个角落的信息；报警系统，在停车场出现紧急情况时可以自动启动报警装置，及时传播示警信号，在危险解除之后解除警报。 用户 管理收费系统；对于传统的计费系统，本文对传统停车场的计费系统进行改进和完善。以对车辆的识别技术为基础（主要是对车辆牌照的识别）， IC 卡管理为辅助，完成对所停车辆的收费。这其中主要有用户信息管理系统，对于来停车场的用户建立车辆数据档案，并保存；收费计费系统，区别于传统的停车场计费系统，完全无纸化操作和计算机控制；票据打印系统，对于出入的车辆，在消费的发票上一律打印出进出停车场的具体时间，所停车位信息以及车辆的信息。 数据处理中心；对于停车场内的一切信息反馈，全都需要经过数据处理中心对所传输的图像，声音以及视频 信息加以处理之后得出结论之后，再做出相应的处理结果，是整个停车场自动化管理监控系统的大脑。 示例图如下：