1、 1 2016 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
2、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 Abstract Entering the 21st century, with the rapid development of Chinese economy, automobile industry, more and more developed, with the increase of the number
3、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 s
4、ome 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
5、 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 . 1 1.1 课题研究现状以及发展趋势 . 1 1
6、.1.1 国外停车场监控系统管理及现状 . 1 1.1.2 国内停车场 监控系统管理及现状 . 1 1.1.3 停车场管理系统存在的不足 . 2 1.2 课题研究的背景及意义 . 2 1.3 课题研究的主要内容 . 2 1.3.1 射频卡系统的实现 . 2 1.3.2 自动泊车引导系统 . 3 2.智能停车场系统的总体设计 . 3 2.1 系统的总体设计方案 . 3 2.2 功能需求分析 . 4 2.3 管理介质 . 4 2.3.1 管理介质的确定 . 4 2.3.2 射频识别系统的介绍 . 5 2.4 系统工作流程 . 5 2.4.1 入场工作流程 . 6 2.4.2 出场工作流程 . 7
7、2.5 管理系统组成 . 8 2.5.1 系统硬件组成 . 8 2.5.2 系统硬件主要功能 . 9 2.5.3 系统软件功能 . 9 3.系统实现的主要设备及其电路 . 9 3.1 射频卡读取电路及其工作原理 . 9 3.2 视频采集卡电路 . 11 3.3 电子显示屏 . 12 3.4 声光报警系统及其电路 . 12 4.个人实物展示 . 13 4.1 系统工作原理 . 13 4.1.1 车流量检测的工作原理 . 13 4.2 系统实现的主要电路 . 14 4.2.1 电源电路 . 14 4.2.2 复位电路 . 15 4.2.3 晶振电路 . 15 4.3 系统软件设计 . 16 总结
8、. 17 附录 . 17 参考文献 . 21 致谢 . 22 1 1.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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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 流程进行临沂大学 2016 届本科毕业设计 了优化，提高了停车场的运行 速度 。 1.3.2 自动泊车引导
14、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
15、来 。 系统总体结构图如图 1-1 所示。 图 1-1 智能停车场管理系统结构 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 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 ，
16、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
17、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
18、 磁卡、条形码、接触式 IC 卡 等 。 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， 对比比较各种管理临沂大学 2016 届本科毕业设计 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
19、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
20、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
21、肯 定的。 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。 临沂大学 2016 届本科毕业设计 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 入 场时， 系统会 检测到车辆的到来的信息。接着，入口控制器就会获取用户车辆到来的信号 ， 然后系统就会 启动摄像系统和车辆识别系统。 之后系统就会通过摄像系统记录车牌、车型、车体颜色等信息，接着散客用户会在语音提示下按下取卡按钮 ， 进入口控制器接到取卡按钮的命令后， 发卡机 会给散客用户发出一张临时 卡 片 ， 与此 同时语音提示器
22、会 提示 散客 用户 尽快 取走临时卡。如果 散客用户在规定时间内没有 取 走临时卡，发卡机就会 自动吞回 临时 用户卡， 此次入场工作就会停止 。 那如果散客 用户取走 临时 卡后，发卡机 就会立刻将此信号传送给 入口控制器，入口控制器 就会 抬起栏杆 放行车辆 。散客用户驾车入场，直到 入口电动栏杆检测到 车辆信号由有车变为无车后 ，才 会将 栏杆放下， 系统就会等待下次命令的执行 。 常客用户车辆 入场工作流程 由于读卡器与射频卡感应是在十米开外的地方就能感应到，所以 当 常客用户 持 有射频卡 进入 与读卡器感应范围之内时，他们之间便进行信息交换，之后读卡器就会读取射频卡信息，判断此射频卡是否为本系统的射频卡，假如是则系统就会读取射频卡的 ID，之后会传送到计算机数据中心， 然后会与数据库进行匹配，如果匹配成功系统就会给入口控制器一个命令，入口控制器就会控制入口电动栏杆放行，假如匹配不成功系统就会提示错误或者提示报警。与此同时，计算机系统还会检查射频卡内余额和检测固定卡是否过期，假如射频卡已经过期，系统就会提醒充值。当入口控制栏杆检测到车辆信号由有变无后，此次车辆入场工作完成，等待下一次命令的执行
