現(xiàn)代智能停車場物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)概要

1、北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽方案設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)報(bào)告參賽選題 :現(xiàn)代智能停車場物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院:電子工程學(xué)院組長 :組員 :聯(lián)系電話:郵箱:指導(dǎo)老師:2012年 12月 26日一、選題背景與意義1. 現(xiàn)今的停車問題隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展,人們對于高效的出行與快速的交通網(wǎng)有了 更高的要求,而私人汽車則是這種需求的直接體現(xiàn),私人的汽車的數(shù)量在 近幾年呈現(xiàn)指數(shù)增長,但是交通的發(fā)展卻滯后于汽車數(shù)量的增長,導(dǎo)致了 堵車、停車位一位難求、交通事故頻發(fā)等一系列問題,尤其是在北京、上 海等一線城市,現(xiàn)在矛盾已經(jīng)日益凸顯,解決此類問題已成為當(dāng)下最嚴(yán)峻 的問題之一。對于當(dāng)下有車一族,雖然有車之后出行方便,但是

2、往往是一位難求, 能開車, 卻停不了車, 造成的不便已經(jīng)怨聲載道, 在總結(jié)了各方面因素后, 按照各個因數(shù)的重要性,分析排列如下:(1停車位少這是首要原因,車多位少的矛盾已經(jīng)日益嚴(yán)重。(2找車位難這其實(shí)是停車位少照成的結(jié)果之一,但是在實(shí)際中,及時有停車位, 但是卻無法找到的例子也比比皆是。(3停車耗時久在找到停車場或者停車位后,仍然要排隊(duì)等候等車,或者在停車場這 樣狹窄密閉的空間中行車,倒車,轉(zhuǎn)彎,停車,這不僅難度大,而且浪費(fèi) 了大量的時間 。2. 停車難問題的解決方案針對以上問題,我們認(rèn)為,可以構(gòu)想建造一個現(xiàn)代化的智能停車場物 聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),針對以上問題設(shè)計(jì)停車場,可以達(dá)到很好的預(yù)期效果。(1針對

3、停車位少的問題這一主要矛盾與各方面原因都有關(guān),比如本來城市里面的土地面積就 少,尤其是在鬧市區(qū);地價貴,停車場入不敷出等,所以在分析了主要原 因后,發(fā)現(xiàn),如果要橫向增加停車位,難度和代價將會是巨大的,所以我 考慮縱向增加停車位:就是在生活中發(fā)現(xiàn),停車場不僅占地面積大,而且每輛車都是并排放置,而車的上方還有很大的空間沒有利用起來,做一個 設(shè)想,如果停車場內(nèi),車輛可以像疊羅漢一樣放置,這樣,不僅沒有占用 更多的土地,反而使停車場的車位數(shù)成倍地增加,但是繼而引來的一個問 題是,車輛如何停在其他車輛上方,我設(shè)想的解決方案是運(yùn)用機(jī)械控制, 用一個吊板將車輛懸放在其他車輛上方,構(gòu)成一個雙層或者多層的立體停

4、 車場。其大致停放效果如圖 1所示。圖 1 立體停車場示意圖(2針對找車位難的問題首先需要找到一個合適的停車場,這個問題的解決可以通過設(shè)立大的 顯示招牌,顯示當(dāng)前停車場的入口位置還有剩余停車位的數(shù)量來得以緩解, 但是更好的解決方法應(yīng)該是有一個智能的軟件(比如百度地圖,大眾點(diǎn)評 一類的軟件能夠?qū)崟r地搜索出周圍停車場(或者其他可停車的地方的 位置和實(shí)時的車位剩余情況,然后通過導(dǎo)航的方式引導(dǎo)車主到停車位置。 這個是這個項(xiàng)目的后期要實(shí)現(xiàn)的一種設(shè)想。找到停車場后, 在偌大的停車場內(nèi)找車位難, 往往會遇到這樣的情況, 停車場內(nèi)車輛眾多,找不到被夾在密密麻麻車輛間的空位,導(dǎo)致在停車場 里逗留過多時間,費(fèi)油費(fèi)

5、力。如果在上一個提到的最主要問題的解決方案 能夠?qū)崿F(xiàn)下,這個問題自然就迎刃而解了。 如果第一個問題解決設(shè)想能夠?qū)崿F(xiàn),那么可以預(yù)想的是:在我們找到停車場后,在某個地方停好車后,我們就可以自行離開,機(jī)械的吊臂和傳 送帶會自動將我們的汽車按照計(jì)算機(jī)的控制和安排運(yùn)送到各個車位,并不 需要我們再花任何時間在停車場內(nèi)尋找車位,全部都由計(jì)算機(jī)安排,機(jī)械 操作實(shí)現(xiàn),這樣子,就省去了大量在停車場內(nèi)逗留的時間,不僅給停車的 人省去更多的時間,并且也加快了停車場接納車流量的速度,提高停車場 運(yùn)作的效率,另外,由于機(jī)械操作的快速和精確,也保證了車輛的安全, 免去車主在停車場內(nèi)行車由于道路環(huán)境狹窄行車不便造成 車 輛刮

6、擦等等 類似的不必要的麻煩。(3針對停車耗時久的問題其實(shí)從以上的分析就可以很容易看出,上一個問題的解決其實(shí)已經(jīng)順 帶把這個問題也給解決了,當(dāng)停車過程全部由計(jì)算機(jī)和機(jī)械來完成的時候, 這時候就不存在人為停車慢的因數(shù)了,因?yàn)闄C(jī)械的力量、穩(wěn)定、速度和精 度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人類。這樣,我們所設(shè)想的現(xiàn)代化智能停車場物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就是基于對這三個 主要問題的解決而展開的設(shè)想?？梢钥吹?這樣的一個設(shè)想可以很好地解 決目前停車的一系列問題,具有很高的實(shí)用價值和意義。二、停車場模型設(shè)計(jì)及操作流程1. 停車場的搜尋如前所述,我們可以有一個智能的軟件平臺(比如百度地圖,大眾點(diǎn) 評一類的軟件能夠?qū)崟r地搜索出周圍停車場(或者其他

7、可停車的地方圖 2 軟件平臺示意圖 的位置和實(shí)時的車位剩余情況,然后通過導(dǎo)航的方式引導(dǎo)車主到停車位置。 這款平臺可以供所有車主下載安裝到手機(jī)上,就可以很方便的幫助車主找 到合適的停車場。界面大致示意圖如圖 2所示。2. 進(jìn)入停車場當(dāng)某一車主欲將汽車停放在該智能停車場中, 可將車輛開行至停車場 的入口,在前臺的服務(wù)終端提交存車的信息,系統(tǒng)會給出存車時間、所存 放的車位號碼等相應(yīng)信息, 并給車主一張射頻卡, 用于車主取車時的憑證。 車主將車輛停放在一個機(jī)械車廂中即可離開,機(jī)械車廂會由機(jī)械手臂牽引, 通過停車場內(nèi)部的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)停放到相應(yīng)的停車位置上,這樣一輛車就停放 完成了?？梢娬麄€過程中車主只需停放

8、在停車場門口,而其他復(fù)雜的牽送 工作都是系統(tǒng)自動完成的。停車過程和機(jī)械調(diào)整過程如圖 3和圖 4所示。圖 3 車主停車示意圖3. 取車只需要在前臺服務(wù)終端上點(diǎn)擊取車按鈕,交完費(fèi)用并且刷卡識別后, 系統(tǒng)會自動提示您去哪個車廂取車(當(dāng)然此時車庫內(nèi)的機(jī)械臂也立即開始 響應(yīng)您的請求,為您取車并且放置到響應(yīng)的取車車廂,此處存在一種算法優(yōu)化的問題，如何安放車輛能夠使用戶取車最快最為方便（比如，后停的 車安放在最內(nèi)部，早先停的車放在最外部，這樣先停的車在近段時間內(nèi)很 可能會取車，使機(jī)械臂能夠以最快的速度和最短的距離取車，并且放置到 圖 4 停車場內(nèi)部機(jī)械調(diào)動車輛 相應(yīng)的車廂） ） ，進(jìn)入車廂后，只需開車從出口

9、出去就行，系統(tǒng)檢測到您取 車離開后，車廂門自動關(guān)閉。 三、方案設(shè)計(jì)的其他細(xì)節(jié) 1. 總體設(shè)計(jì)思想 在此停車場設(shè)計(jì)方案中，主要思想是采用了全機(jī)械化的控制流程來代 替人的行為，大大簡化了車主的停車行為，車主只需要按下停車按鈕，因 為在后續(xù)中考慮到一些優(yōu)化問題，所以要添加用戶手機(jī)號碼輸入和預(yù)約取 車時間等功能，方便用戶和停車場維護(hù)。添加用戶手機(jī)號后，能夠?qū)崟r地 把停車信息反饋給用戶：比如停車場地址，停車時間等，用戶還可以通過 短信或者手機(jī)隨時更改或者預(yù)約取車時間或者停車時間 。 2. 預(yù)約取車時間 這一細(xì)節(jié)方面的設(shè)想 是為了方便停車場為車輛分配停放位置，用語優(yōu) 化算法，提高效率，比如，預(yù)約時間為 3

10、 小時的車輛比預(yù)約時間為 5 小時 的車輛，停車場更容易把車安放在停車場距離取車車廂近的位置，方便快 速取車。 3. 立體結(jié)構(gòu) 將停車場多層管理，大大提高了停車場的車位容量，雖然加大了管理 難度，但是由于使用了計(jì)算的控制，實(shí)際上反而減少了勞作量，提高了效 率，使停車場吞吐效率得到很大的提高。 4. 高峰時期的考慮 在大城市的上下班時間， 用戶在短時間內(nèi)劇增， 為了應(yīng)付這樣的情形， 我們考慮了一種實(shí)時的調(diào)整方案，無需增加額外的復(fù)雜設(shè)備和技術(shù)來緩解 改問題：比如在上班高峰期，車庫內(nèi)的一層作為緩沖區(qū)（可以將一層用傳 送帶實(shí)現(xiàn)車輛的自動移動和安放，因?yàn)橥７旁谝粚?的車輛無需用吊臂吊起， 并 且 傳送帶

11、由于沒有夾取，抬 升等動作，速度比吊臂快很多） ，這樣，在 車輛一旦停靠進(jìn)車廂后，傳送帶立即把車輛運(yùn)送到一層內(nèi)部的一個位置先 行安放，騰出車廂，方便下一輛車進(jìn)入，然后吊臂此時的工作就是把一層 增 加 的車輛根據(jù)計(jì)算機(jī)控制， 吊起后再安放到其他層的停車位，就是說， 一輛車在用戶和停車場的服務(wù)端口看來，他體會到的停車時間只有約為用 戶把車開進(jìn)車廂，然后離開的時間。這樣能夠很大地緩解這個問題。 在下班時間： 用戶取車的需求在短時間內(nèi)劇增， 同樣運(yùn)用上述的手段， 將用戶預(yù)約取車（所以在先前增加預(yù)約功能的設(shè)計(jì)）的車輛提早安放到停 車場 1 層的緩沖區(qū)，當(dāng)用戶進(jìn)入停車場刷卡取車時，能夠快速通過傳送帶 將車

12、輛送入取車車廂。 四、具體實(shí)現(xiàn)方案和結(jié)構(gòu) 1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)上述智能停車場的設(shè)計(jì)， 我們初步設(shè)想將該系統(tǒng)分成六大模塊進(jìn)行 實(shí)現(xiàn)，分別是中心控制模塊，車庫管理模塊，用戶交互模塊，網(wǎng)絡(luò)交互模塊，數(shù) 據(jù)庫，機(jī)械運(yùn)行模塊。他們之間的交互關(guān)系如圖 5 所示。 網(wǎng)絡(luò)交互模塊 用戶交互模塊 中心控制模塊 車庫管理模塊 數(shù)據(jù)庫 機(jī)械運(yùn)行模塊 圖 5 各個模塊關(guān)聯(lián)圖 在具體的設(shè)計(jì)過程中， 我們首先需要針對各個模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，最后 將各個部分進(jìn)行整合，這樣可以有清楚的思路去實(shí)現(xiàn)整體的設(shè)計(jì)。 2.各個模塊功能說明 中心控制模塊：該模塊是整個系統(tǒng)的核心，管理整個系統(tǒng)的運(yùn)作，從各個停車位 處收集相關(guān)

13、信息（例如：空余車位數(shù)，在庫車輛信息，附近路況，特殊情況等） ， 轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫，并使用這些信息與用戶和網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行交互。 車庫管理模塊：該模塊用于管理整個車庫，在最小系統(tǒng)的情況下，僅用該模塊與 機(jī)械模塊就可以組成系統(tǒng)。主要功能為：空位信息收集，在庫車輛信息收集，使 用用戶信息管理，出入庫運(yùn)行管理，車輛調(diào)配管理，緊急情況管理。 機(jī)械運(yùn)行模塊：負(fù)責(zé)車輛在庫內(nèi)的運(yùn)動，有收集信息的傳感器，移動車輛的傳送 帶和升降機(jī)，用戶操作用的控制面板。 用戶交互模塊：向用戶提供信息，提供車位查詢，預(yù)約服務(wù)。 （附近公司的員工 等常用客戶） 網(wǎng)絡(luò)交互模塊：負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用?？晒┡R時停放車輛的客戶使用。 五、模型設(shè)計(jì)的缺點(diǎn) 該智能停車場物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型只是簡單的粗略設(shè)計(jì)，其中很多因素都被簡 化忽略，比如吊臂的運(yùn)行速度和效率到底有多快，吊臂的安全性等等。 設(shè)計(jì)中對于資金和場地建設(shè)的費(fèi)用等因素沒有做太多考慮， 只是單純地覺得 采用該模型能夠成