停车场管理系统之车位引导系统设计毕业设计论文.docx

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停车场管理系统之车位引导系统设计毕业设计论文

停车场管理系统之车位引导系统设计

摘要

停车引导系统主要用于对车辆进出和停靠进行有效的引导和管理，这是一个强大的对停车场管理系统的补充，使停车场管理系统的智能化程度更高。

根据车库具体情况，在车库入口处设置车位信息显示屏，动态的显示车库内各相应区域的车位剩余数量以及车位的占用等情况。

在每个区域设置区域车位信息显示屏，该显示屏可根据车辆的进出情况自动更新显示的数据内容，动态的显示该区域的车位剩余数量以及空闲的车位情况。

在每个车位上安装车辆探测器自动感应车辆信息，并将信息反馈给区位节点控制器。

中央控制器通过收集区位节点控制器的信息，自动计算车库剩余车位及各个车位的占用状态，及时刷新车位显示信息。

本设计针对停车场引导技术进行研究，分析其原理。

然后使用红外传感器作为车位检测装置；使用AT89系列单片机作为系统的控制器，控制引导显示；使用无线串行通信作为通信信道；使用个人计算机作为停车场显示界面；最后实现拥有“智能引导”的功能。

关键词红外线探测,无线传输,单片机

ABSTRACT

Parkingguidancesystemismainlyusedforvehicleaccessanddockeffectiveguidanceandmanagement,whichisapowerfulsupplementparkingmanagementsystem,parkingmanagementsystemmoreintelligent.Accordingtothespecificcircumstancesofthegarage,setupattheentranceofthegarageparkinginformationdisplay,dynamicdisplayinthegarageofthecorrespondingregionoftheremainingnumberofparkingspacesandparkingspacesoccupied.Ineachregionsettingsareaparkinginformationdisplay,thedisplayautomaticallyupdatedaccordingtovehicleaccessdatacontentdisplayeddynamicallydisplaytheremainingnumberofparkingspacesfortheregionaswellasfreeparking.Vehicledetectorsinstalledoneachparkingspaceauto-sensingvehicleinformation,andtheinformationisfedbacktothelocationnodecontroller.Centralcontrollerbycollectionlocationnodecontroller,automaticallycalculatetheremaininggarageparkingspacesandparkingspacesoccupiedstate,refreshaparkingspaceinatimelymannertodisplayinformation.

Thedesignfortheparkinglotguidetechnologyresearch,analysistheprinciple.Thenusetheinfraredsensorasatheparkingdetectiondevice;AT89seriesmicrocontrollerasthesystemcontrollertocontrolthebootdisplay;wirelessserialcommunicationasacommunicationchannel;usingapersonalcomputerasacarparkdisplayinterface;finallyrealizewith"intelligentguidance"function.

Keywordsinfrareddetection,wirelesstransmission,themicrocontroller

1绪论

1.1车位引导系统的发展背景

随着社会的发展，生活水平的提高，越来越多的机动、非机动车辆涌入城市中，造成交通的拥挤以及停车需求的大幅度增加，随之而来的对停车场设备和停车环境的要求，也越来越高，而国内现有的大部分停车场，基本采用人工管理办法，首先车辆的安全防盗难，管理工作难度大，车辆的通行率和安全性差，无法统计车辆的出入数据，管理人员没有办法进行调度；其次车主也无法了解车位相关信息，花许多时间寻找空车位，造成停车难、停车时间长等一系列问题。

为了提高停车场的信息化、智能化管理水平，给车主提供一种更加安全、舒适、方便、快捷和开放的环境，实现停车场运行的高效化、节能化、环保化，本次设计结合国内实际情况，研制开发了一套停车场车位引导系统，用于停车场的车位引导，加强停车场的信息化管理，稳定地控制、管理车辆进出；该系统可以自动引导车辆快速进入空车位，消除寻找车位的烦恼，节省时间，使停车场形象更加完美

1.2车位引导系统的现状与发展趋势

1.2.1现状

我国停车业在短短二三十年里飞速发展并取得了辉煌的成果。

纵观停车业的发展，大致可分为三个阶段：

20世纪80年代起，随着汽车在我国的普及，车位成了一项新的建筑必备设施，停车场主要任务是保管停放车辆；21世纪初，国内的停车场大量建成，停车场管理系统较为初级，仅停留在出入口的收费管理方面；当今，随着物联网应用的不断深化及城市智能交通系统（ITS）步伐的加快，停车场信息化管理需求不断增强，车位引导系统应运而生，标志着新一代智能型停车场管理系统的成熟发展。

从市场调研情况来看，国内和国外的车位引导系统基本上都处于同一个阶段，都是在逐渐普及的过程中。

发展的时间都不算太长，而且国内外的产品竞争在技术没有太大的差异化，甚至可以说国内更领先一些。

1.2.2发展趋势

市场上第一代的车位引导系统，仅户外单纯挂着一个LED屏并由人工计算空闲车位数，无法准确引导车辆停泊，车位引导形同虚设。

红外光车位引导系统可以自动引导车辆快速进入空车位，不仅降低管理人员成本，同时消除寻找车位的烦恼，节省车主大量时间使得停车场形象更加完美。

红外线探测器安装于每个车位上方，利用红外线探测实时采集停车场车位数据。

连接的节点控制器不断的循环检测每个探测器的工作状态并搜集信息反馈给中央控制器，中央控制器完成所有的数据处理后将数据反馈到LED车位引导屏进行空车位数的显示。

车辆欲进入停车场时，车主通过停车场入口的室外LED引导屏显示的空车位数查看空余车位数。

在进入停车场后，通过标识空余车位的室内LED引导屏引导行驶方向。

将车停入车位时，车位上方的绿色指示灯转红，标识着车位已被占用。

1.3车位引导系统优点

1.计数精准，能指示到每一个空位。

2.系统稳定准确，智能化化程度高，无须人工维护。

3.能有效解决在客户停车场内绕圈、无效低速行驶找车位引起的通道堵塞。

4.能有效替代停车场内的车辆引导人员，节省物管费用。

减少废气污染和噪音污染。

5.能为停车客户节约燃油，提高停车效率，提高客户对停车场的满意度。

6.能为物管减少地下停车场抽气换新风的费用，减低能耗。

7.能提升客户停车的尊贵享受和物业的档次，增加车位利用率。

8.系统自带信息发布功能，通过升级显示屏，可以实时发布广告信息、物业管理信息，方便管理，增加收入。

9.系统具有自修正功能，断电或故障后修复后能自动计数，无须复杂的人工计数。

10.系统能对整个停车场的车位进行监控管理，提供众多的统计图标，方便物管人员决策管理。

2系统设计概述

2.1车位引导系统的工作原理

在停车场的各车位上设置车位探测装置。

当车辆进入车位和离开车位时，车位探测器将会探测车辆，并将信号送到控制器。

控制器按照一定规则将数据压缩编码后通过无线通信传输给中央计算机。

再由中央计算机完成数据处理，并将处理后的信息反馈给各个LED引导屏进行空车位信息的显示，从而实现引导车辆进入空余车位的功能。

2.1功能原理图（无线通讯）

2.2系统的设计思路

2.2.1系统设计框架

根据课题要求，可将系统分为车位检测模块、引导显示模块、控制模块以及无线通信模块。

其中控制模块分为：

中央控制器和节点控制器；引导显示模块分为：

出入口引导和室内引导；无线通信模块包括：

下位机无线通信模块和上位机无线通信模块。

图2.2：

“车位引导系统”的基本模块方框图

2.2.2系统模块设计方案

本设计使用单片机为停车场的中央控制器，单片机系统采用C语言编程，接受外部输入信号，控制引导的显示；采用微型计算机为显示中心和数据处理核心中心；采用无线串行通信为单片机和微型计算机的数据传输通道；外部信号的采集是通过红外传感器将探测到的车位信息送交从单片机；引导显示方面是采用LED显示屏，可以通过LED显示屏来显示引导信息；

2.3各模块方案的选择与论证过程

2.3.1控制模块

中央控制处理模块是整个系统的关键性单元。

第一它是车位信息的收集单元，通过车位检测的信息将在核心控制处理模块汇集，可以即时更新整个停车场的车位信息。

第二它控制着一个无线通信模块，把即时车位信息通过无线通信模块传输给中央计算机。

第三它通过无线通信模块接收中央计算机传输过来的引导数据，通过处理控制相应的引导灯显示，给予泊车者停车的引导信息。

根据以上要求可供选择的方案有：

方案一：

PLC

PLC（可编程逻辑控制器）是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

PLC具有可靠性高、抗干扰能力、强通用性强、设计灵活、集成度高的特点，既适应集成工艺规则化的特点，又能满足不同用户多功能的要求。

方案二：

单片机

“单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有数据处理能力（如算术运算，逻辑运算、数据传送、中断处理）的微处理器（CPU），随机存取数据存储器（RAM），只读程序存储器（ROM），输入输出电路（I/O口），可能还包括定时计数器，串行通信口（SCI），显示驱动电路（LCD或LED驱动电路），脉宽调制电路（PWM），模拟多路转换器及A/D转换器等电路集成到一块单块芯片上，构成一个最小却比较完善的计算机系统。

这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。

采用单片机实现可减少系统的外围电路，使系统结构更加简洁、性能更加安全可靠且使功能更加容易修改和扩展

。

”

虽然PLC与单片机相比有更高的学习效率和更高的运行效率，但是由于本系统需要的运算速度和基本数据处理能力单片机已大大满足，考虑到成本及复杂度，选用单片机已经足够。

并且根据实际情况，选用AT89S52单片机比较合适。

2.3.2车位检测模块

智能停车引导系统”的一个技术难点就是如何精确的检测停车位状态。

微处理器和中央计算机只有通过正确的车位状态信息才能对车位显示和引导路线的选择进行正确的控制，所以说一个精确的车位检测方法是这个系统实现的一个重要前提。

现今，主流的泊车位检测方法主要有四类：

超声波车位监测，地感线圈车位检测，视频图像车位检测和红外检测。

方案一:

超声波检测

“由于超声波车位检测器不易受干扰,安装方便,将超声波传感器安装在车位上面,向下发射超声波,超声波经过地面或车辆顶部反射又由传感器接收,可获取超声波传输的时间,从而计算出超声波传输的距离”。

当泊位有车时,超声波传输的距离与无车时是不同的,由此可判断泊位上有无车辆停放。

方案二：

地感线圈车位检测

地感线圈检测车辆的基本原理如图2.2所示：

图2.2地感线圈检测原理图

车位检测的核心器件是与地感线圈相连接的车辆感应器。

车辆感应器采用先进的锁相环技术。

当线圈上面没有车辆时，车辆感应器和地感线圈之间产生一个平衡点，车辆感应器输出一个低电平到CPU；当地感线圈上面有车辆时，地感线圈形成的磁场分布状况发生改变，车辆感应器输出高电平到CPU。

检测系统通过对两个信号进行检测判断，即可得到所需的车辆检测信号。

地感线圈检测具有以下优点：

1、使用简单，感应器只需要220V市电和12V直流供电；2、检测准确，采用了先进的锁相环技术；3、灵敏度高，具有很高的检测灵敏度，灵敏度可根据需要进行调节。

方案三：

视频图像车位检测

通常，一个摄像头可以同时监控多个车位，但是在检测现场的视频图像中，车位信息极易受到周边物体如树木、建筑物等的阴影和天气变化下雨天和太阳光照较强时等因素的影响通过对大量的检测现场视频图像的分析表明，发现车位上是否泊车存在3个特点：

1．对于单个车位，没有泊车时，该区域具有非常接近的灰度值，从而具有较小的方差有车辆停留时，车位范围内的车体、地面、车窗、车轮等具有不同的灰度，体现为较大的方差；

2．对于单个车位，没有泊车时，尽管由于天气、环境、光照等的影响，该区域图像与背景图像存在一定的线性相关性。

有车停留时，车位范围内车辆的信息与背景图像没有线性相关关系；

3．车辆不论颜色、大小都具有比较丰富的边缘信息，在天气变化时边缘信息也会保留，没有泊车时，车位内边缘信息较少，尽管有阴影，但阴影的边缘信息相对较少而有车停留时，车位内的车辆信息边缘丰富。

然后利用合适的图像处理方法来处理图像进行判别。

例如：

多特征车位检测算法利用了车位内有、无泊车特征差异的特点,提取出每个车位的多个特征参数,并利用这些参数进行联合判决,从而得出该车位有无泊车的结论。

方案四：

红外车位检测

红外光是一种不可见光波,它具有光的直线传播特性,红外光发射器发出红外光后,若遇阻碍物阻挡,将会产生红外光漫反射,当反射足够强时,红外光接收器能够接收并解调出该红外光信号。

换言之,当红外光接收器接收到红外光发射器所发射的