停车场控制设计开题报告Word格式.docx

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车场管理系统:

该类型停车场其应用范围为小区内的车辆保安与管理。

外部车辆被禁止入内。

主要采用近距离或远距离的感应式IC卡实现门禁管理。

2大厦内外共用型停同时允许大厦内部及外部车辆进入。

停车场的主要功能分为停车与收费，即泊车与管理两大部分。

（1）泊车要全面达到安全、迅速停车的目的，首先必须解决车辆进出与泊车的控制，并在车场内有有相应的车位引导设施，使入场的车辆尽快找到合适的停泊车位，保证停车全过程的安全。

最后，必须解决停车场出口的控制，使被允许驶出的车辆能方便快速的驶离。

（2）管理为实现停车上的科学管理和获得更好的经济效益，车库管理应同时有利于停车这与管理者。

因此必须创造出停车出入与交费迅速、简便，停车者使用方便，并能使管理者实时了解车库管理系统整体组成部分的运转情况，能随时读取、各组成部分数据情况并进行整个停车场的经济分析。

车位线，路面虚线实线，路边轮廓线）；

地下停车场往往还给坡道安装“坡道遮雨棚”、地下车库的地面做耐磨环氧地坪；

主要出入口一般需要配置岗亭（有不锈钢的，有铝合金的，有砖头水泥的）；

以上各类项目的总造价一般是停车场管理系统的3-6倍（停车场管理系统体现为安装在出入口的道闸，读卡控制器，摄像机，LED显示屏，管理软件等）。

　　当前停车场的潮流需求特征正是“不停车通行”，从收集到的信息反映，不停车通行停车场系统已占据经济发达区域的新项目里的25%左右。

由此可预见，随着智能停车场系列产品的百花齐放，加之人们认知的逐渐清晰，不停车通行停车场管理系统的应用比例定将不断增加。

目前，停车场管理系统应用的领域十分广泛，如小型商业停车场（酒店、商场、写字楼）、大型或超大型商业收费停车场（机场、体育馆、展览中心）、小区停车场等。

然而为实现安全、可靠、快捷轻松的管理，却还有很大程度上没有实现。

据相关介绍，停车场智能管理系统兴起于2001年，发展到现在系统正在日趋完善，功能越来越面向国内的实际需求，系统操作也更加人性化。

如今智能停车场管理系统已经从早期的跟随和模范阶段进入到一个产品创新，紧随市场需求并不断壮大的阶段。

目前国内停车场系统生产企业约有400多家，其中国产停车场系统所占较多，据了解，欧洲一些国家停车场产业发展已有50多年的历史，并已达到一种良性循环和有序发展，产业份额更是占据收入甚多。

而我国在这方面还寥寥落后，更是在停车过程的自动化、安全监控的自动化、各个管理子系统间没有有效的集成起来，这样直接导致了停车场的安全性、智能化水平下降，直接阻碍了这一行业的发展。

智能停车场的发展趋势

　　智能停车场的发展趋势有以下几个方面：

　　1、停车场实现联网共享数据，打破信息孤岛，建设智慧停车物联网平台，实现停车诱导、车位预定、电子自助付费、快速出入等功能。

　　2、停车诱导、车位引导和反向寻车系统快速普及，目前在建的停车场越来越大，动辄几千个车位以上，这样大的停车场如果没有引导和寻车系统而靠人员疏导的话，对管理人员和客户都是一个灾难。

　　3、无人化服务逐渐普及，由于我国的劳动力成本快速上升，过去靠人海战术管理停车场的方法越来越不行了，参照国外的发展经验，停车场的自动化程度将越来越高，管理人员逐渐减少，直至实现无人化服务。

　　4、手机实现车位预定、支付、寻车等功能，智能手机和移动互联网这两年快速普及，移动互联网用户已经超过了固定互联网用户，利用手机订餐、购买电影票、下载优惠券、交友等已经普及，所以停车场中的这些应用将快速普及。

　　5、立体车库增多，我国城市人口多、密度大，土地成本高，参照日本等国的经验，立体车库具有占地少、利用率高、进出方便等优势，将会快速发展。

3.研究的主要内容，研究方法、实施方案。

在掌握停车场管理系统组成及基本工作原理的基础上，通过采取PLC技术对停车场管理的设计，达到停车场智能化、高效化。

主要研究内容如下：

①针对现有传统停车场管理系统的不足之处，对停车场智能管理系统进行总体设计，并按照用户性质的不同，对工作流程进行优化设计，提高停车场的运行效率。

②系统需对停车场中的收费系统、车位显示系统、上位监控系统进行设计，并且绘制出相应的梯形图。

③利用智能停车管理系统的PLC设计，完成车辆入场时收费系统与主电脑系统的控制，允许车辆入场时监摄系统、定位感测器与门栏之间控制。

通过上述设计大致可实现以下功能：

1）自动采集车辆入车库状态，采用刷卡形式获取卡号进入停车场；

2）根据车辆出入库状态自动开、关道闸；

3）采用车位传感器对每个车辆动态监控；

4）用户车辆出场时采用刷卡形式，交完费用后方可离开。

根据停车场情况和性能指标要求，搭建停车场管理系统硬件电路并绘制相关原理图；

根据所选PLC完成软件流程图的编制和软件编程；

进行系统的仿真模拟；

进行系统的调试和校正，以保证系统正常运行。

在停车场进口处装一传感器1，出口处装一传感器2，传感器接受到高电平信号而控制电机的正反转，停车场处的闸门开合与关闭。

传感器1、2所输出的脉冲分别输入给数据寄存器1、2，对数据寄存器1、2进行做差传输给存储器3，计算出车库内车辆的数目，存储器3所存储的数据将会传输给数码显示管显示，如显示的数为30时，则门口处的闸门停止工作，如显示的数还没到30时，则闸门继续工作。

PLC自诞生以来其技术发生了质的飞跃，应用领域也越来越广泛，成为迄今自动化技术的三大支柱之一。

同时它与其它工业控制器相比各有特点。

①与继电器控制系统的比较 

继电器控制系统采用硬接线逻辑，通过机械式触点及继电器来实现动作，但系统确定下来后要修改则非常困难，且控制精度低，易出现冒险竞争，且时间常数太大，故易出现误动作，可靠性、维护性都不高。

而PLC采用软件来替代电器触点，利用其内部存储器以数据的形式将控制逻辑存储起来，其动作由程序实现，便于系统更新、修改。

时限控制由数字计时器实现计时，其计时精度高。

系统指令执行速度极快，约为几十微秒甚至更低，再加上其内部严格的同步，所以不会出现误动作。

PLC还具有许多继电器所不具有的功能如：

步进控制、AD/DA转换、通讯等功能等。

因此，无论在系统更新的方便性、系统的可靠性、维护性及系统控制精度方面还是在功能性方面，PLC控制系统都远优于继电器控制系统。

②与单片机相比较 

PLC与单片机相比较而言，PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是计算机应用系统的一个特例。

不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。

这正是PLC获得广泛应用的基础。

而单片机应用系统功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难，存在编程复杂、不易掌握的问题，还需要处理大量I/O接口的问题，且其输出带负载能力也较弱，要驱动工业负载需要复杂的外围电路。

优点在于它具有较强的数据处理能力，硬件成本较PLC低，然而工业过程要处理的是大量的开关量，因而运用在工业控制中它的长处得不到发挥，其可靠性也远不如PLC。

从工程的角度，对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，但成本较高。

③与电气控制系统的比较 

1）从控制方法上看，电气控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合成控制逻辑，其连线多且复杂、体积大、功耗大，系统构成后，想再改变或增加功能较为困难。

另外，继电器的触点数量有限，所以电器控制系统的灵活性和可扩展性受到很大限制。

而PLC采用了计算机技术，其控制逻辑是以程序的方式存放在存储器中，要改变控制逻辑只需改变程序，因而很容易改变或增加系统功能。

系统连线少、体积小、功耗小，而且PLC所谓“软继电器”实质上是存储器单元的状态，所以“软继电器”的触点数量是无限的，PLC系统的灵活性和可扩展性好。

2）2）从工作方式上看，在继电器控制电路中，当电源接通时，电路中所有继电器都处于受制约状态，即该吸合的继电器都同时吸合，不该吸合的继电器受某种条件限制而不能吸合，这种工作方式称为并行工作方式。

而PLC的用户程序是按一定顺序循环执行，所以各软继电器都处于周期性循环扫描接通中，受同一条件制约的各个继电器的动作次序决定于程序扫描顺序，这种工作方式称为串行工作方式。

3） 

3）从控制速度上看，继电器控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。

而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快， 

程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触点抖动问题。

4）从定时和计数控制上看，电器控制系统采用时间继电器的延时动作进行时间控制，时间继电器的延时时间易受环境温度和温度变化的影响，定时精度不高。

而PLC采用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，定时范围宽，用户可根据需要在程序中设定定时值，修改方便，不受环境的影响，且PLC具有计数功能，而电器控制系统一般不具备计数功能。

4） 

5）从可靠性和可维护性上看，由于电气控制系统使用了大量的机械触点，其存在机械磨损、电弧烧伤等，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。

而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、可靠性高，PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。

5）综上所述，继电器控制系统无论在可靠性方面还是在系统构成灵活性，或是长期成本方面都已呈现被PLC控制系统取代的趋势；

单片机系统则学习、使用、修改、维护难于PLC控制系统，可靠性低于PLC控制系统。

本文中选用计算机控制系统构成停车场数据管理信息系统以完成对停车场相关运作信息的管理并与读卡器及现场控制器PLC交换数据信息。

同时采用PLC作为现场控制器完成对停车场现场设备的信号采集及控制。

PLC采用循环扫描的方式。

在运行时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。

PLC通过输入单元可实现将不同输入电路的电平进行转换，转换成PLC所需的标准电平供PLC进行处理。

接到PLC输入接口的输入器件是：

各种开关、按钮、传感器等。

各种PLC的输入电路大都相同，PLC输入电路中有光耦合器隔离，并设有RC滤波器，用以消除输入触点的抖动和外部噪声干扰。

PLC输入电路通常有三种类型：

直流（12∽24）V输入、交流（100∽120）V输入与交流（200∽240）V输入和交直流（12∽24）V输入

PLC是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机，其出现后发展十分迅速，在工业自动控制系统中占有极其重要的地位。

其特点如下：

1可靠性高：

PLC控制器的平均无故障时间长达30万h，即一个PLC控制器可连续运行30多年

不出故障，为了是PLC具有更高的可靠性在硬件放年采取了屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离及模块结构等措施；

此外PＬＣ采用周期扫描、集中采样、集中输出的工作方式也极有效的提高了自身的抗干扰能力。

②具有可变性，很好的柔性：

在生产工艺流程改变或设备更新，需要改变控制功能时，PLC往往不必改变硬件设备，只需改变一下应用程序就可以达到目的。

从这个意义上说它具有很好的柔性。

③编程方法简单易学：

ＰＬＣ编程采用的是与继电器电路相似的梯形图，形象直观，易学易懂，针对PLC开发的顺序功能图简化了复杂的控制系统的编程。

④功能强，性能价格比高：

PLC内部有成百上千的内部继电器、几十个特殊继电器、许多数据寄存器、几十到几百的定时器和计数器，还有几十到几百的功能指令，因此它不仅具有逻辑运算、通信联网功能等；

此外，还能扩展位置控制、运动控制等各种特殊功能的智能模块。

⑤体积小，重量轻，能耗低：

由于半导体集成电路的应用，PLC的体积相对较小。

无论哪一类停车场地，其用户皆可归类为临时停车用户和固定停车用户两类。

对临时停车用户，由于用户流动性大，为防止盗车现象发生，通常采用摄像监控、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卡预先充值收费，门禁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。

4.主要关键技术参数等

停车场管理及监控系统需要有如下的设备作为硬件支撑：

①管理PC机 

管理计算机配备相应的停车场系统管理软件，实现日常运营管理如计时计费、车位及收费统计、报表、数据信息管理、图像采集、显示、对比等管理功能。

②现场控制器PLC 

本文系统采用PLC作为现场控制器，汇总现场设备及PC机传来的各类输入信息，根据管理及监控流程进行信息处理，输出控制信号，控制停车场现场设备的工作，并向管理PC机传送现场信息。

③出入口取票 

当系统处于自动发卡模式时，车辆压在地感线圈上，按票箱的取卡按钮，票箱可吐出一张感应卡；

如没有车辆，按发卡按钮不吐卡。

主要功能包括：

数据采集、存储和控制功能，并和电脑联机通讯；

发卡时自动读写卡功能；

语音提示功能；

车辆自动检测功能。

LN-TY自动发卡机是按工业标准设计，采用PHILIPS高效率、低噪音双马达设计，交替工作，对环境适应能力极强。

该发卡机是专门针对停车场自动管理系统性能需求而设计，提供射频卡天线安装位置，使发卡、读卡有机结合，方便系统集成。

由停车场系统控制主板简化而成的发卡驱动板配合车辆传感器即可完成车到取卡、一车只发一卡的功能。

LN-TY自动发卡机采用电镀/喷涂表面处理工艺；

具有：

带看门狗功能，TTL电平，RS232控制方式可选；

卡空检测，无卡屏蔽发卡，剩余卡片数量检测；

卡发至卡嘴后可衔卡，发卡后，10秒钟无人取卡，具有自动回收功能；

传输轮采用特种橡胶，耐高温，防老化等功能特点。

图：

技术参数指标

④读卡器 

在设有门禁控制的管理场所，读卡器被广泛应用，停车场的读卡器根据所用卡片读卡感应距离的不同分为短、中、长及远距离读卡器系统。

读卡器读取与辆、车位一一对应的用户卡信息，通过上述信息对车辆的出入进行记录与管理。

⑤出入库及光电传感器 

车辆到达出入口的情况和位置需要系统能自动探测到，这就需要在出入口的适当位置设置光电传感器作为检测器。

当汽车经过时检测器产生的感应信号作为输入信号传给现场控制器以便控制。

一般在停车场出入口各设置两套车辆检测器。

一套在道闸前，检查车辆到达情况启动读卡，一套在道闸后检查车辆的离场或入场情况。

⑥摄相设备 

车辆进出停车场时，系统自动启动照相机，记录车辆的外形、色彩、车牌等信息存入管理数据库并按卡号管理。

车辆出入时系统管理软件自动调出出入图片人工比对，可有效防止盗车现象。

同时需配备辅助照明设备。

摄像机采用高清晰度，便于尽可能分辨车牌号码，抓拍出、入车辆，图像对比，加强保管安全、防盗。

特性：

镜头采用自动光圈，便于图像信号自动调节图像的亮度；

1/3”CCD，0.15Lux/F1.2，像素水平清晰度480线；

垂直数字增强和数字光圈矫正功能，增强水平和垂直边缘的信号强度，提供清晰图像。

①ID卡 

1）ID卡工作原理：

统由卡、读卡器和后台控制器组成。

载波频率为125KHz（THRC12）或13.56MHz（THRC13）；

卡向读卡器传送数据的调制方式为加载调幅；

卡内数据编码采用抗干扰能力强的BPSK相移键控方式；

卡向读卡器数据传送速率为3.9kbps（THRC12）或6.62kbps（THRC13）；

数据存储采用EEPROM，数据保存时间超过10年；

数据存储容量共64位，包括制造商、发行商和用户代码；

卡号在封卡前写入后不可再更改，绝对确保卡号的唯一性和安全性。

工作过程如下：

a．读卡器将载波信号经天线向外发送，载波频率为125KHZ（THRC12）或13。

56MHZ（THRC13）；

b．ID卡进入读卡器的工作区域后，由卡中电感线圈和电容组成的谐振回路接收读卡器发射的载波信号，卡中芯片的射频接口模块由此信号产生出电源电压、复位信号及系统时钟，使芯片“激活”；

c．芯片读取控制模块将存储器中的数据经调相编码后调制在载波上，经卡内天线回送给读卡器；

d．读卡器对接收到的卡回送信号进行解调、解码后送至后台计算机；

2）ID卡特点：

a．使用ID卡进行收费工作，是通过持卡人非接触式刷卡，由读卡设备传递给计算机的原来进行工作的。

b．当前计算机存储容量大，运算速度快，数据都放在服务器使数据更安全。

c．ID卡携带方便，制作成本低廉。

采用ID卡进行收费工作，准确率高，减少收费时间。

d．ID卡及时丢失，也只需要在交费时重新要一张，并不会产生安全隐患。

3）ID卡相关应用 

：

ID卡在弱电系统中作为使用者身份识别，由于其无须内置电源，使用时无接触且寿命长，因此在弱电系统中有广泛的应用。

但由于ID卡不可写入用户数据，其记录内容仅限卡号只可由芯片厂一次性写入，收费系统只可读出卡号加以利用，无法根据系统的实际需要制订新的号码管理制度。

同时由于ID卡卡内无内容，故其卡片持有者的权限、系统功能操作要完全依赖于计算机网络平台数据库的支持。

因此供热企业各个应用地域网络不通的情况下，不建议采用此方案。

①IC卡 

IC卡全称集成电路卡（Integrated 

Circuit 

Card），又称智能卡（Smart 

Card）。

可读写，容量大，有加密功能，数据记录可靠，使用更方便。

ID卡因无密钥安全认证机制，且不能写卡，所以用户数据和金额只能全部存在电脑的数据库内。

而IC由于拥有1000个字符的容量可以存储相关客户信息，在未来信息化扩展时拥有优势。

1）IC卡工作原理 

IC卡在使用时，必须要先通过IC卡与读写设备间特有的双向密钥认证后，才能进行相关工作，从而使整个系统具有极高的安全保障。

所以，就必须对出厂的IC卡进行初始化（即加密），目的是在出厂后的IC卡内生成不可破解的一卡通系统密钥，以保证一卡通系统的安全发放机制。

而ID卡不用。

IC卡初始化加密后，交给用户使用时，客户通过IC卡发行系统，又将各用户卡生成自己系统的专用密钥。

这样，就保证了在其它用户系统发行的用户卡不能在该系统使用，保证了系统的专一性，从而保证了系统的安全使用机制。

这部分也是和ID卡不同地方，IC卡需要有更复杂的卡发行管理系统。

2）IC卡特点 

a.使用IC卡进行的收费工作，是通过持卡人非接触式刷卡，由读卡设备传递给计算机的原来进行工作的。

b.卡本身可存储客户相关资料，金额信息等，支持客户拿卡在没有网络的区域使用，如冲完值的卡回单位刷卡开启供暖流量等。

c.卡的分发、挂失、管理工作根据实际应用情况严格管理，在前期IC不存储金额等信息的时候，可以就当ID卡使用。

等未来有增值应用时再做严格管理。

d.卡携带方便，制作成本低廉。

采用IC卡进行收费工作，准确率高，减少收费时间。

e.卡可根据企业需要，进行丰富的卡面设计，提升企业形象。

安全性：

IC卡的安全性大于ID卡，ID卡内的卡号读取无任何权限，易于仿制。

但针对只代表客户身份来交费的情况，ID卡即使丢失也只需补办一下，不存在其他安全隐患。

IC卡内所记录数据的读取，写入均需相应的密码认证，甚至卡片内每个区均有不同的密码保护，全面保护数据安全，IC卡写数据的密码与读出数据的密码可设为不同，提供了良好分级管理方式，确保系统安全。

可记录性：

ID卡不可写入数据，其记录内容（卡号）只可由芯片生产厂一次性写入，开发商只可读出卡号加以利用，无法根据系统的实际需要制订新的号码管理制度。

IC卡不仅可由授权用户读出大量数据，而且亦可由授权用户写入大量数据（如新的卡号，用户的权限，用户资料等），IC卡所记录内容可反复擦写。

存储容量：

ID卡仅仅记录卡号；

而IC卡（比如Philips 

mifare1卡）可以记录约1000个字符的内容。

脱机与联网运行：

由于ID卡卡内无内容，故其卡片持有者的权限，系统功能操作要完全依赖于计算机网络平台数据库的支持。

而IC卡本身已记录了大量用户相关内容（卡号，用户资料，权限，消费余额等大量信息），完全可以脱离计算机平台运行，实现联网与脱机自动转换的运行方式，能够达到大范围使用，少布线的需求。

一卡通扩展应用：

ID卡由于无记录，无分区，只能依赖网络软件来处理各子系统的信息，这就大大增加对网络的依赖

5.参考文献

1．《楼宇自动化技术与工程》沈晔机械工业出版社

2．《智能建筑自动化系统》王可崇中国电力出版社

3．《电气测量》陈立周编机械工业出版社

4．《建筑智能化工程技术实训教程》范同顺清华大学出版社

5、《智能建筑课程设计与项目实例》于军琪中国电力出版社

6、《智能建筑类专题课程设计与毕业设计指导教程》谢秉正中国水利电力出版社

7、《图说建筑智能化系统》张新房中国电力出版社

8、《建筑电气工程图》机械工业出版社

9/《高层建筑空调设计实例》陈焰华机械工业出版社

10、《建筑电气常用资料备查手册》化学工业出版社

11、《现代酒店智能化系统工程》徐洪彬东南大学出版社

指

导

教

师

意

见

简述选题与专业培养目标和专业要求关系、题目难度、工作量、理论性和实用性等方面是否符合本科培养要求并给出开题意见。

签字：

年月日

教研室主任意见

备

注