智能停車場管理系統(tǒng) 4.10

1、智能停車場管理系統(tǒng) 項目名稱： 智能停車場管理系統(tǒng) 申 請 人： 所在院系： 專業(yè)年級： 聯(lián)系電話： 指導(dǎo)教師： 職稱: 申報日期： 年 月 日摘 要 智能停車場收費管理系統(tǒng)是現(xiàn)代化停車場車輛收費及設(shè)備自動化管理的統(tǒng)稱，是將停車場完全置于計算機管理下的高科技機電一體化產(chǎn)品。  隨著科技的進步，電子技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)不斷地向各種收費領(lǐng)域滲透，當(dāng)今的停車場收費系統(tǒng)已經(jīng)向智能型的方向轉(zhuǎn)變。先進可靠的停車場收費系統(tǒng)在停車場管理系統(tǒng)中的作用越來越大。智能停車場收費管理系統(tǒng)是一種高效快捷、公正準(zhǔn)確、科學(xué)經(jīng)濟的停車場管理手段，是停車場對于車輛實行動態(tài)和靜態(tài)管理的綜合。從用戶的角度看，其服務(wù)

2、高效、收費透明度高、準(zhǔn)確無誤；從管理者的角度看，其易于操作維護、自動化程度高、大大減輕管理者的勞動強度；從投資者角度看，徹底杜絕失誤及任何形式的作弊，防止停車費用流失，使投資者的回報有了可靠的保證。關(guān)鍵詞：智能停車場、車位檢測、管理系統(tǒng)、LabviewABSTRACT Intelligent parking charge management system is a modern parking vehicles and equipment automation management referred to, is the parking lot is completely under the

3、 computer management of high-tech electromechanical integration products. With the progress of science and technology, electronic technology, computer technology, communication technology constantly to various charges field penetration, today's charging system has shifted towards the direct

4、ion of the intelligent parking lot.Advanced and reliable parking charge system in the role of parking management system is more and more big.Intelligent parking fee management system is an effective and quick, fair and accurate, scientific and economic of parking management, parking lot is for the v

5、ehicle and the static and dynamic management of comprehensive.From a user's point of view, the service efficient, high price transparency, accurate;From management point of view, it is easy to operation and maintenance, high automation degree, greatly reduce the labor intensity of managers;From

6、the investor point of view, completely eliminate errors and any form of cheating, prevent loss of parking fees, make the investor returns has a reliable guarantee.Keywords: Smart Parking、Parking Space Detection、Management、Labview目 錄1. 緒論11.1. 智能停車場的發(fā)展背景11.2. 國內(nèi)外停車場發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢31.2.1. 國外停車場發(fā)展?fàn)顩r31.2.2. 國

7、內(nèi)停車場發(fā)展?fàn)顩r41.2.3. 停車場管理技術(shù)的發(fā)展趨勢62. 智能停車場的架構(gòu)72.1. 智能停車場的整體設(shè)計目標(biāo)72.2. 智能停車場的整體框架82.2.1. NI-cRIO-9025可編程自動化控制器82.2.2. 硬件電路92.2.3. 電源模塊102.3. 停車場的工作流程102.3.1. 車輛入場工作流程102.3.2. 車位檢測工作流程112.3.3. 車輛駛出工作流程113. 基于LABVIEW的軟件設(shè)計123.1. LABVIEW簡介123.2. 基于LABVIEW人機界面123.3. 車輛進出場的系統(tǒng)設(shè)計143.4. 車位檢測系統(tǒng)154. 智能停車場系統(tǒng)測試154.1. 系

8、統(tǒng)軟件測試實驗154.2. 系統(tǒng)硬件測試實驗165. 結(jié)論161. 緒論1.1. 智能停車場的發(fā)展背景近年來隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的汽車產(chǎn)業(yè)也在發(fā)展壯大。伴隨著中國城市化、城銷化進程步伐的加快，城鎮(zhèn)人口和車輛保有量都在不斷擴大，城市交通狀況已呈現(xiàn)愈加擁堵的現(xiàn)象，導(dǎo)致人們的出行效率低下，這已成為全國各大城市發(fā)展中遇到的共同問題。為了保證城市可持續(xù)發(fā)展構(gòu)建智慧城市，滿足人們方便快捷的出行需求，于是改善城市交通現(xiàn)狀并且讓城市交通基礎(chǔ)設(shè)施得到更好地建設(shè)和利用成為城市發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。前我國的汽車保有量相比世紀(jì)初增長巨大，增加的車輛主要集中在城市，此增加了城市的交通擁堵，并且停車難、亂停車問題愈發(fā)明

9、顯。停放汽車是交通進程中的重要組成部分，世界上許多城市的交通堵塞，其重要原因之一就是停車?yán)щy，造成大量車輛停滯在路上，增加了道路壓力。無法停車造成的城市交通堵塞不但影響了城市交通常正常通行，同時還易產(chǎn)生交通事故；而且由于車輛為找停車位長期低速繞行和徘徊，排放大量有毒尾氣，對城市環(huán)境和大氣造成極大污染。長期以來，雖然我國的汽車數(shù)量不斷增多，但是相對應(yīng)的停車場設(shè)備和管理系統(tǒng)依然落后，遠不能滿足當(dāng)前的停車需求，以致停車難問題越來越嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了人們的出行需要。停車難已經(jīng)逐漸發(fā)展成為城市交通規(guī)劃及治理的難題之一。停車場建設(shè)與管理落后，交通堵塞使人們出行效率低，更多的尾氣排放污染環(huán)境，進而嚴(yán)重制約了城

10、市的發(fā)展，影響人們的生活品質(zhì)。所以在今天城鎮(zhèn)化進程中如不盡快采取相應(yīng)措施應(yīng)對車輛增長帶來的停車難這一嚴(yán)重題，將有礙于城市的健康發(fā)展。為了解決人們不斷增長的泊車需要，大型停車場越來越多。然而隨著更多大型停車場的涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的停車場管理方式和運營模式已經(jīng)無法滿足當(dāng)前的現(xiàn)實情況。傳統(tǒng)的停車場存在很多管理和運營問題。首先是顧客行駛在街道上在缺乏停車場的停車位信息的情況下不能及時順利地找到方便的停車場，結(jié)果導(dǎo)致車輛在街道上盲目的繞行尋找停車場，低速繞行不僅浪費顧客的時間和燃油，更有甚者違章亂停車，其結(jié)果容易造成城市路面交通擁堵和大量的尾氣排放，汽車排放的尾氣造成嚴(yán)重的大氣污染，因此作為廣大駕車用戶擔(dān)心的問

11、題是如何快速掌握城市停車場車位信息并有效地找到停車場停車位。其次是顧客置身在停車場中，不能快速有效的找到最近的停車位信息，不但浪費顧客的時間而還容易造成停車場內(nèi)的擁堵，因此有效的車位引導(dǎo)技術(shù)尤為關(guān)鍵。最后是傳統(tǒng)的停車場大都是人為管理，但是由于停車場和車輛的規(guī)模越來越大，人為管理已經(jīng)不能滿足實際情況，因此研究和發(fā)展智能停車場管理技術(shù)對于解決城市停車難、建設(shè)城市智慧交通具有重要意義。智能停車場管理系統(tǒng)是指應(yīng)用現(xiàn)代化電子信息、通信與計算機技術(shù)對大型停車場進行無人操控，實現(xiàn)自動化管理。它不但能提高現(xiàn)有停車場運營效率，還可以節(jié)省了勞動力資源，方便駕駛?cè)藛T出行。由于停車場采用信息化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化管理因而

12、減少了人工參與，進而盡可能地減少了人工成本以及由于人為因素造成的低效率和必要經(jīng)濟損失，從而提高了整個停車場管理系統(tǒng)的安全性、高效性和可靠性。但是由于我停車場管理的有關(guān)技術(shù)相對落后，城市建設(shè)管理部門沒有統(tǒng)籌規(guī)劃城市的停車場建設(shè)與管理，諸多的停車場管理各自為政，很多大型停車場沒能很好的實現(xiàn)信息化和自動化管理，有些也僅僅實現(xiàn)了局部的自動化，比如簡單的自動刷卡進出停車場等，如此混亂的城市停車場管理造成僅有的停車場車位利用率低下和用戶找停車位困難。此設(shè)計即是針對目前國內(nèi)城市停車場建設(shè)及其管理手段落后這一現(xiàn)狀而提出的。本文針對停車場車位伯檢測與智能管理展開設(shè)計，并利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電檢測傳感器技術(shù)和虛擬儀

13、器等技術(shù)設(shè)計了智能停車場的車位信息檢測及其管理系統(tǒng)，希望能對完善和提高我國城市停車場建設(shè)與管理有一定的推動意義。1.2. 國內(nèi)外停車場發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢1.2.1. 國外停車場發(fā)展?fàn)顩r由于發(fā)達國家城市建設(shè)與汽車工業(yè)發(fā)展歷史較長，城市汽車在研究停車場管理方面起步也就較早，到目前為止已經(jīng)發(fā)展了50多年，所以他們堪本已經(jīng)完成從人工管理階段到自動化管理的發(fā)展，停車場管理系統(tǒng)的自動化服務(wù)相對完善。國外停車場收費管理系統(tǒng)的自動化程度特別高，基本不存在人工收費現(xiàn)象，所有工作都是由計算機控制完成。而且收費使用的介質(zhì)早已應(yīng)用非接觸式卡取代老式的接觸式的IC卡，這類新型的卡片制作工藝更加精確，穩(wěn)定性更好，使用更加

14、方便。國外先進的停車場管理方式不僅僅體現(xiàn)在收費管理系統(tǒng)上，在尋找停車位、車位誘導(dǎo)以及車位檢測等領(lǐng)域也體現(xiàn)著高度的智能化和自動化。停車用戶可以提前通過網(wǎng)絡(luò)查看停車場信息提前預(yù)定屬于自己的停車位，順利到達停車場以后可以通過先進的車位引導(dǎo)系統(tǒng)和泊車系統(tǒng)快速的找到適合自己的停車位并且?guī)椭＼囉脩繇樌＼?。?dāng)車輛順利停泊以后車位檢測系統(tǒng)會將檢測的到的數(shù)據(jù)發(fā)送到停車場后臺管理服務(wù)器上，方便停車場管理數(shù)以萬計的車輛。比如說位于新加坡的梅宜機場，該機場就完全采用自動化的停車管理系統(tǒng)。整個停車場有幾千個停車位但是沒有一個工作人員，停車用戶根據(jù)停車場的自動提示功能完全可以自動泊車，整個停車過程快速便捷。而且車輛的

15、進出管理非常有序無差錯，完全體現(xiàn)了智能停車場管理系統(tǒng)的優(yōu)越性。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，發(fā)達國家的停車設(shè)備制造商也在研究一種新型的“網(wǎng)絡(luò)化泊車”管理系統(tǒng)。這種泊車系統(tǒng)將實現(xiàn)整個地區(qū)甚至國家的各個停車場信息的總匯，停車用戶只需在家提前規(guī)劃行程，在合適的停車場預(yù)約自己的停車位，并完成費用的交納。這種新型的停車場管理系統(tǒng)適應(yīng)當(dāng)前人們越來越喜歡上網(wǎng)解決問題的發(fā)展趨勢，也解決了停車用戶到達一個新的區(qū)域無法順利停車的問題。當(dāng)然這種新型的管理方式應(yīng)用了最先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，相應(yīng)的研究成本也很高，設(shè)備的制作成本也非常昂貴，技術(shù)實現(xiàn)難度很高，而且即使完成了系統(tǒng)的開發(fā)和制作其維護成本也很高。1.2.2. 國內(nèi)停車場發(fā)

16、展?fàn)顩r當(dāng)前國內(nèi)的停車場管理水平還處在起步發(fā)展階段，正在從人工管理往智能化管理方向發(fā)展。如廣大社區(qū)、機關(guān)、學(xué)校等場所的大部分停車場由于陳舊的物業(yè)管理觀念資金等因素還處在人工管理階段，僅僅配置了人工道閘機，有車輛需要通過時，管理員控制道鬧升起，車輛通過道鬧后，再控制道鬧自動落下。此外，目前大多數(shù)商務(wù)中心、醫(yī)院、機場、車站等停車場均已采用半自動化管理方式，不需要人工開啟道閘和收費，應(yīng)用射頻識別技術(shù)用戶可以通過自動刷卡開啟道閘并自動完成費用收取。近年來，在一些綜合實力強的大城市通過引進先進的技術(shù)，有些停車場已經(jīng)釆用更加完善的智能化管理方式，用戶在進入停車場之前已經(jīng)可以通過顯示屏知道停車場停車位信息，應(yīng)

17、用射頻識別技術(shù)可以實現(xiàn)不停車進入停車場并自動收費，在停車場里可以通過先進車位引導(dǎo)技術(shù)幫助用戶順利找到停車位。由于我國智能停車場管理系統(tǒng)還處在剛剛起步階段，在實際應(yīng)用中也暴露了出一些問題。（1） 由于我國在停車場管理水平上相對落后，因此很多技術(shù)和設(shè)備都是從先進國家引進而來，而這些設(shè)備和技術(shù)很多是根據(jù)國外的交通環(huán)境與人們的文明程度設(shè)計而成，未必符合我國現(xiàn)有的實際情況，因而沒能發(fā)揮它應(yīng)有的作用。比如有些停車場采用國外流行的圖像識別車牌技術(shù)，目的是實現(xiàn)無人無物自動收費的功能。但在實際應(yīng)用過程中，這種技術(shù)也存在盲區(qū)，例如天氣原因造成車牌被遮擋、污漬以及由于安裝位置不佳等原因造成無法通過圖像自動識別車牌，

18、進而造成了管理系統(tǒng)的非正常工作，出現(xiàn)延遲停頓等現(xiàn)象。為了解決該問題，往往還需要額外的管理人員協(xié)助工作，和車牌識別系統(tǒng)同完成對車牌的識別工作。（2） 有些停車場不切實際的追求高智能化，使用的很多技術(shù)都是太完海的介的甚至還在研發(fā)過程中的。這些技術(shù)在使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)各種問題，它會影響系統(tǒng)的正常工作，導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性不能得到保證。比如有些停車場應(yīng)用遠距離射頻識別技術(shù)，它的讀卡范圍遠大于正常讀卡器讀卡范圍，有的甚至可以讀取幾十米外的射頻卡信息。雖然該技術(shù)加大了讀卡范圍，一定程度上提高了停車場的工作效率，但是由于工作范圍過大，在讀卡范圍內(nèi)有多個射頻卡等待尋卡，射頻卡之間就造成了相互的干擾，有可能會產(chǎn)生

19、讀卡器選卡混亂問題，無法實現(xiàn)“一卡一車”“一車一桿”的正常工作流程。（3） 由于大多數(shù)技術(shù)和設(shè)備都是由國外引進一旦出現(xiàn)問題，停車場管理者無法立即修復(fù)或者更新，國內(nèi)的設(shè)備又不能滿足技術(shù)要求因此造成了很多不必要的麻煩。不但如此，由于很多停車場采用了國外的先進管理方式，從而阻礙了我國在該領(lǐng)域的發(fā)展。所以隨著中國汽車工業(yè)與城鎮(zhèn)化進程步伐的加快，汽車數(shù)量和停車場數(shù)量不斷增加，發(fā)展國內(nèi)城市停車場智能管理技術(shù)就顯得尤為重要和緊迫。1.2.3. 停車場管理技術(shù)的發(fā)展趨勢停車場管理的發(fā)展趨勢有如下幾個方面：（1） 通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)停車場信息共享，建立一套完整的停車場管理平臺，它可以幫助停車用戶實現(xiàn)提前預(yù)定車位、計

20、算機控制計費、停車引導(dǎo)及車位檢測、無需人工操作進出停車場等功能。（2） 現(xiàn)代化的停車場越建越大，停車位數(shù)量數(shù)以萬計，停車場那么大，如果沒有引導(dǎo)和車輛跟蹤系統(tǒng)僅依靠員工的疏導(dǎo)，遠遠不能滿足停車用戶的需求，這對管理人和停車用戶都是一種災(zāi)難，因此泊車引導(dǎo)系統(tǒng)在停車場管理系統(tǒng)中正在快速普及。（3） 隨著勞動力成本的逐年升高，像以往那樣僅僅依靠員工管理停車場的方法逐漸淡出了主流市場，無人操控的自動化的停車場管理服務(wù)越來越流行，這樣做不僅減少了勞動力成本還提高了停車場運營效率。（4） 隨著手機功能越來越強大和互聯(lián)網(wǎng)科技的快速發(fā)展，手機支付產(chǎn)業(yè)的逐漸發(fā)展壯大，應(yīng)用手機支付功能在各領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在可以使

21、用手機支付轉(zhuǎn)賬、手機團購訂餐等。在不久的將來甚至最近一兩年內(nèi)，應(yīng)用手機預(yù)訂停車位、支付停費等功能也將逐漸成為可能。 （5）隨著城市化人口越來越多，人口密度密集，可以使用的土地成本也越來越高，建立大型停車場的成本也在提高，參考日本等國因土地資源匱乏而建立的立體停車場的經(jīng)驗，各也在逐步建立立體化停車場，它不僅占地面積小還可以大大提高停車位的有效利用率，因此這類停車場也將在會快速發(fā)展起來。2. 智能停車場的架構(gòu) 智能停車場是基于LabVIEW軟件和NI-cRIO 9025、電源模塊等硬件設(shè)備完成的智能系統(tǒng)。2.1. 智能停車場的整體設(shè)計目標(biāo)智能停車場的整體框架是由NI-cRIPO 9025控制器實施

22、控制，用LabVIEW編程人機界面通過顯示屏實施監(jiān)測顯示，進出口都裝有紅外傳感器檢測車輛的進出，每個車位都裝有檢測車輛是否停在該車位的傳感器開關(guān)，進車口有提示燈當(dāng)停車場滿了的時候該燈點亮，整個停車場系統(tǒng)框架如下圖1.0所示。車位定位開關(guān)量圖1.0 智能停車場管理系統(tǒng)整體框2.2. 智能停車場的整體框架 本系統(tǒng)主要應(yīng)用在城市的商業(yè)、娛樂、行政、住宅區(qū)域的大型停車場中，只需用戶進入停車場就可以快速找到適合自己的停車位并且在出口處以實現(xiàn)自動計數(shù)功能。2.2.1. NI-cRIO-9025可編程自動化控制器 NI cRIO-9025嵌入式實時控制器是高性能CompactRIO可編程自動化控制器(PAC

23、)平臺中的一部分。它既具有一800MHz Freescale的工業(yè)實時處理器，實現(xiàn)著確定可靠的實時應(yīng)用，也包含512MB的DDR2RAM與4GB的非易失性存儲介質(zhì)，用以實現(xiàn)程序存儲與數(shù)據(jù)記錄。如下圖1.1所示。圖1.1 NI cRIO 90252.2.2. 硬件電路 本系統(tǒng)利用紅外線傳感器模塊和觸發(fā)式按鈕模擬現(xiàn)實停車場車輛的進出。完成后的實際效果如圖1.2所示。圖1.2 模擬停車場2.2.3. 電源模塊本系統(tǒng)利用如圖1.3所示的外接電源給NI-cRIO 9025設(shè)備提供各模塊電源。此電源模塊有3.3V、5V、12V的輸出電壓，如下圖1.3、1.4、1.5所示。 圖1.3 12V電源電路 圖1.

24、4 5V電源電路圖1.5 實際電源電路2.3. 停車場的工作流程 該系統(tǒng)的工作流程分為車輛駛?cè)胪＼噲?、車位檢測、車輛駛離停車場三部分組成。2.3.1. 車輛入場工作流程當(dāng)行駛車輛觸發(fā)停車場閘欄前的紅外線傳感器時，則將此信息發(fā)送給中央微控制器，中央微控制器控制道閘開啟，車輛駛?cè)?。?dāng)車輛完全駛?cè)胪＼噲鲆院?，紅外線傳感器檢測到車輛順利通過道閘，此時將該信息傳送給中央微控制器，中央微控制器再次控制道閘落下完成車輛的入場。此時中央微控制器記錄車輛數(shù)量加1，控制停車場道路牌顯示空余車位信息減1。方便途徑停車場周圍的其他用戶查看空余車位信息，以決定是否選擇進入該停車場。2.3.2. 車位檢測工作流程 駛?cè)胪?/p>

25、車場當(dāng)車輛進入停車位，停車位頂部的紅外線傳感器檢測到車輛的存在，表明該車位已被占用。此時車位檢測子控制器將檢測到的信息通過CAN總線通信的方式發(fā)送給中央控制器。這里需要說明的是停車場車位檢測采用分布式檢測結(jié)構(gòu)，易于模塊化集成以通應(yīng)于停車位數(shù)量不同的停車場。而停車場中央控制器再將該信息通過異步串口通信方式發(fā)送給上位機，上位機顯示該停車位被占用。用戶可以根據(jù)停車場入口處的大屏幕觀看到上位機即時情況，方便用戶查看停車場空余停車位信息。2.3.3. 車輛駛出工作流程 當(dāng)駛出車輛觸發(fā)停車場閘欄前的紅外線傳感器時，則將此信息發(fā)送給中央微控制器，中央微控制器控制道閘開啟，車輛駛出。當(dāng)車輛完全駛出停車場以后，

26、紅外線傳感器檢測到車輛順利通過道閘，此時將該信息傳送給中央微控制器，中央微控制器再次控制道閘落下完成車輛的出場。此時中央微控制器記錄車輛數(shù)量減1，控制停車場道路牌顯示空余車位信息加1。方便途徑停車場周圍的其他用戶查看空余車位信息。3. 基于LABVIEW的軟件設(shè)計3.1. LABVIEW簡介 實驗寬虛擬儀器平臺(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)簡稱為Labview。它是由美國國家儀器公司幵發(fā)研制的。它不同于其他開發(fā)平臺，不是通過編寫語句來完成程序設(shè)計而是通過連接象征一定功能的圖形來完成程序設(shè)計，這樣使得其程序設(shè)計更簡單，開

27、發(fā)周期更短。Labview是一種直觀的可視化開發(fā)平臺，用戶在該平臺可以直接建立虛擬儀器應(yīng)用程序設(shè)計系統(tǒng)。3.2. 基于LABVIEW人機界面LABVIEW提供了大量的與傳統(tǒng)儀器（如表盤、按鈕、示波器、萬用表等）相類似的控件，便于高效地創(chuàng)建用戶界面。此外，它有一個可以勝任各種編程任務(wù)的強大函數(shù)庫，主要涉及數(shù)據(jù)采集、GPIB、串口控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲等。本設(shè)計我們采用如下圖1.6、1.7所示的數(shù)值輸入、布爾等控件 圖1.6 控件 圖1.7 函數(shù) 本設(shè)計的上位機人機界面如下圖1.8所示，由控制面板和數(shù)據(jù)顯示兩個模塊組成。其具體功能如下：（1） 控制面板：停車用戶可以通過控制面板完成數(shù)據(jù)加載，車位檢測，信息實時顯示等功能。方便了停車用戶準(zhǔn)確及時的獲取最新信息，有效地節(jié)省了停車時間。（2）數(shù)據(jù)顯示模塊：數(shù)據(jù)顯示模塊顯示車位有兩種狀態(tài)，分別為：車位可用，車位被占用。停車用戶可以通過數(shù)據(jù)顯示模塊直觀有效的獲取車位信息，有效地縮短了使用者停車所花費的時間。如下圖1.8所示。圖1.8 上位機人機界面 （3）上位機系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)采集與狀態(tài)監(jiān)控是LabVIEW重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。隨著LabVIEW版本的不斷更新，NI公司為程序設(shè)計者提供了許多功能強大、使用方便的數(shù)據(jù)采