畢業(yè)論文停車場(chǎng)綜合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)25003

1、論文（設(shè)計(jì)）題目：停車場(chǎng)綜合控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘 要本文設(shè)計(jì)了一種采用射頻卡作為系統(tǒng)的管理介質(zhì)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)，根據(jù)臨時(shí)用戶和固定用戶的不同對(duì)工作流程進(jìn)行了優(yōu)化，從管理機(jī)制上來(lái)提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性能。以車位檢測(cè)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，對(duì)基于停車場(chǎng)最短泊車路徑搜索問(wèn)題進(jìn)行了研究，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)和信息顯示設(shè)備，對(duì)自動(dòng)泊車引導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)車輛牌照、顏色和型號(hào)信息進(jìn)行分析處理和匹配，提出了一種新的車輛合法性認(rèn)證機(jī)制。關(guān)鍵詞：射頻卡，停車場(chǎng)，泊車引導(dǎo)，車輛識(shí)別design of the integrated control system to parking lot abstractthis paper

2、design a system to the parking lot management ,using the rf card as the management medium and the optimization of workflow enhances the operational efficiency and security performance. taking the parking space detecting system as the foundation, the problem of shortest path searching based on geneti

3、c algorithm is discussed. combining the database and information display device, automatic parking-guiding system is proposed. the presentation of humanization information, not only has facilitated customers but also improved the actual utilization rate of parking spaces. the paper emphasis on licen

4、se plate locating, characters separation and character recognition by using digital image processing technology. through information processing and analysis matching of the vehicle license, vehicle color and vehicle type, a new vehicle legitimacy authentication mechanism. keywords: rf card, parking

5、lot, parking-guiding, vehicle recognition目 錄 1 緒 論11.1 課題的提出背景11.2 停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)21.3 主要研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)流程21.3.1 本文的主要研究?jī)?nèi)容31.3.2 擬定設(shè)計(jì)流程32 停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)42.1 功能需求分析42.2 管理介質(zhì)的確定52.2.1 各種管理介質(zhì)性能對(duì)比62.2.2 射頻識(shí)別系統(tǒng)的介紹72.3 系統(tǒng)工作流程82.3.1 入場(chǎng)工作流程92.3.2 出場(chǎng)工作流程102.3.3 內(nèi)部工作流程112.4 管理系統(tǒng)組成122.4.1 系統(tǒng)設(shè)備組成122.4.2 系統(tǒng)設(shè)備功能133 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

6、及設(shè)備143.1 車位紅外巡檢系統(tǒng)143.2 電子顯示屏163.3 信息處理設(shè)備164 車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)185 結(jié)束語(yǔ)21致 謝22參考文獻(xiàn)23附錄24 1 緒 論1.1 課題的提出背景近年來(lái)，我國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展。另外，國(guó)家把城市化、城鎮(zhèn)化作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)方向，城市人口的增長(zhǎng)和規(guī)模的擴(kuò)大為城市交通帶來(lái)更大發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)，也勢(shì)必會(huì)給城市交通造成更大的壓力。為滿足日益增長(zhǎng)的交通需求，改善交通狀況和提高交通設(shè)施利用效率迫在眉睫。對(duì)于交通繁忙的城市中心區(qū)，通過(guò)對(duì)機(jī)動(dòng)車停車需求進(jìn)行控制可以有效地限制進(jìn)出這些地區(qū)的機(jī)動(dòng)車出行量。這些措施包括定額分配停車位數(shù)量、停車位使用收費(fèi)及短缺停車庫(kù)配給標(biāo)準(zhǔn)等

7、三種比較常用的調(diào)節(jié)方法。停車場(chǎng)供給量的確定需要城市管理人員和技術(shù)人員的共同合作研究，許多城市往往同時(shí)采取三類方法。傳統(tǒng)的人工管理停車場(chǎng)導(dǎo)致的信息滯后已經(jīng)不能滿足城市交通的信息需求和快速、高效調(diào)節(jié)交通運(yùn)輸狀況的要求，必須對(duì)停車場(chǎng)在管理上進(jìn)行智能化改造，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行智能化管理，使其成為整個(gè)智能交通系統(tǒng)信息管理中的一個(gè)組成部分，實(shí)時(shí)向交通管理中心提供停車場(chǎng)泊車狀況信息。交通管理中心通過(guò)對(duì)整個(gè)城市的停車場(chǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后，對(duì)停車進(jìn)行調(diào)節(jié)。因此，信息互動(dòng)也是城市智能交通系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)代停車場(chǎng)提出的新要求。作為停車場(chǎng)本身來(lái)說(shuō)，隨著大型、超大型停車場(chǎng)的不斷興建，停車場(chǎng)需要管理的車輛數(shù)量越來(lái)越龐大，管理難

8、度加大，如何保證進(jìn)入停車場(chǎng)的每一輛車的安全是現(xiàn)代停車場(chǎng)在安全性方面所面臨的一個(gè)重大考驗(yàn)。另外，隨著規(guī)模的不斷擴(kuò)大，停車場(chǎng)內(nèi)部針對(duì)停車用戶的泊車引導(dǎo)日顯重要，停車用戶置身于停車位多達(dá)數(shù)千甚至上萬(wàn)的停車場(chǎng)中，往往很難自主快速找到停車位，如沒(méi)有合適的泊車提示引導(dǎo)信息，將會(huì)引起停車場(chǎng)內(nèi)部的秩序混亂，影響停車場(chǎng)的正常運(yùn)行，這樣也勢(shì)必浪費(fèi)用戶的時(shí)間和社會(huì)能源，降低停車場(chǎng)的運(yùn)行效率。因此，泊車引導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是現(xiàn)代停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)研究中所要重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)方面。停車場(chǎng)的智能化管理，是指利用現(xiàn)代高新科學(xué)技術(shù)對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行自動(dòng)化管理，提高管理的有效性、安全性、可靠性和停車場(chǎng)運(yùn)行自動(dòng)化程度。由于盡量減少人工的參與，

9、從而最大限度的減少人員費(fèi)用以及由于人為失誤或舞弊造成的損失，大大提高整個(gè)停車場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)性、安全性與使用效率。但由于目前智能化停車場(chǎng)需要的相關(guān)技術(shù)要么沒(méi)有成熟運(yùn)用于停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)中，要么只是實(shí)現(xiàn)了局部的智能化，例如單純的自動(dòng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等。所以目前的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)綜合自動(dòng)化程度和智能化程度還不是很高。本課題主要研究如何將目前正在發(fā)展的科學(xué)技術(shù)應(yīng)用到停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)中，希望能對(duì)提高停車場(chǎng)管理的智能化程度有一定幫助。1.2 停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)智能交通系統(tǒng) its (intelligent transportation system)是目前世界交通運(yùn)輸領(lǐng)域研究的前沿課題，其核心是針對(duì)日益嚴(yán)

10、重的交通需求、資源過(guò)度開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)的壓力，采用信息技術(shù)、數(shù)字通信傳輸技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子控制技術(shù)及系統(tǒng)集成等高新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)交通運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行深入的改造，以提高整個(gè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)資源的使用效率、改善和提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性、減少資源的消耗和減輕環(huán)境污染。智能停車場(chǎng)是智能交通系統(tǒng) its 的重要組成部分。它采用先進(jìn)技術(shù)和高度自動(dòng)化的機(jī)電設(shè)備、圖像處理設(shè)備、數(shù)據(jù)處理設(shè)備并結(jié)合用戶在停車場(chǎng)收費(fèi)效率的管理方式，為用戶提供更方便、更有效的服務(wù)。停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)采用圖形人機(jī)界面操作方式，具有操作簡(jiǎn)單、使用方便、功能先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，車場(chǎng)使用者可以在最短的時(shí)間進(jìn)入或離開(kāi)停車場(chǎng)，從而提高停車場(chǎng)的管理水平，取得更高

11、的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。它一方面以智能化設(shè)備和完善的管理軟件來(lái)簡(jiǎn)化或取代人的勞動(dòng)，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)車輛出入、場(chǎng)內(nèi)監(jiān)控以及計(jì)費(fèi)收費(fèi)等全過(guò)程的完全無(wú)人化管理：另一方面通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化管理實(shí)現(xiàn)能夠在一個(gè)相對(duì)廣闊的地域內(nèi)(例如一個(gè)城市)了解多個(gè)停車場(chǎng)車位情況，提前預(yù)定停車位，最終實(shí)現(xiàn)“隨意”停車，這是停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的最終目標(biāo)，也是智能交通系統(tǒng)的目標(biāo)。近幾年，隨著停車需求的不斷增長(zhǎng)，停車場(chǎng)的規(guī)模也越來(lái)越趨于大型化。因此停車場(chǎng)管理系統(tǒng)也向大型化、復(fù)雜化和高科技化方向發(fā)展。自動(dòng)化的停車場(chǎng)已經(jīng)成為智能交通和智能建筑的重要組成部分。國(guó)內(nèi)對(duì)智能停車場(chǎng)也進(jìn)行了大量的研究，大連理工大學(xué)的寧秋平對(duì)非接觸式 ic 卡在停車場(chǎng)管理

12、系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了設(shè)計(jì)，完善了收費(fèi)系統(tǒng)；北京工業(yè)大學(xué)的王湘斌對(duì)智能停車場(chǎng)內(nèi)部控制系統(tǒng)的通信進(jìn)行了研究，提出了基于 lon works 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的智能化停車場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；哈爾濱工業(yè)大學(xué)的馬鋒對(duì)停車場(chǎng)在智能交通系統(tǒng)中所應(yīng)起的作用進(jìn)行了分析； 北京理工大學(xué)的李傳軍對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)在智能停車場(chǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)應(yīng)用研究；這些研究都大大豐富和增強(qiáng)了停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的功能。但目前我國(guó)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)大多還存在智能化、集成度低的缺點(diǎn)，注重收費(fèi)的自動(dòng)化，而忽視了停車過(guò)程的自動(dòng)化、安全監(jiān)控的自動(dòng)化。各個(gè)管理子系統(tǒng)沒(méi)有有效地綜合集成起來(lái)，這樣直接導(dǎo)致了停車場(chǎng)安全性、管理智能化水平和整體運(yùn)行效率的降低。因此，隨

13、著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和停車需求的增長(zhǎng)，停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的下一個(gè)技術(shù)發(fā)展方向?qū)⑹侵悄芑?、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、人性化。提高停車場(chǎng)的運(yùn)行效率、加強(qiáng)安全性以及與智能交通系統(tǒng)的信息互動(dòng)，把相關(guān)科學(xué)技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的最新成果合理有效的應(yīng)用到智能停車場(chǎng)的完善和發(fā)展中是當(dāng)前停車場(chǎng)研究領(lǐng)域的首要任務(wù)。1.3 主要研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)針對(duì)目前停車場(chǎng)管理系統(tǒng)存在的系統(tǒng)管理介質(zhì)落后、集成自動(dòng)化程度低、安全性差、人性化和運(yùn)行效率低下的不足，結(jié)合目前科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的最新研究成果，設(shè)計(jì)了一種技術(shù)較先進(jìn)、性能可靠、自動(dòng)化程度較高的停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想立足于提高停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的可靠性、安全性和高效性，對(duì)目前我國(guó)各大中城市所面臨

14、的“停車難”問(wèn)題的解決，具有一定的促進(jìn)作用。本系統(tǒng)所采用的射頻卡技術(shù)，數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)其它交通收費(fèi)系統(tǒng)也有一定的借鑒意義。1.3.1 本文的主要研究?jī)?nèi)容(1) 針對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的不足之處，以射頻卡為管理介質(zhì)，對(duì)停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，并按照用戶性質(zhì)的不同，對(duì)工作流程進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了停車場(chǎng)的運(yùn)行效率。(2) 針對(duì)目前停車場(chǎng)內(nèi)部“停車難”的問(wèn)題，對(duì)最短路徑搜索問(wèn)題進(jìn)行了研究，結(jié)合停車場(chǎng)的實(shí)際情況，系統(tǒng)為用戶尋找最短停車路徑和最佳停車位，引入了停車場(chǎng)內(nèi)部的自動(dòng)泊車引導(dǎo)系統(tǒng)，方便了顧客的停車位尋找、優(yōu)化了停車路線，提高了停車場(chǎng)的人性化程度和整體效率。(3) 對(duì)目前停車場(chǎng)管理

15、系統(tǒng)中普遍存在的安全性問(wèn)題，將用戶管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)圖像識(shí)別系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，利用數(shù)字圖像處理技術(shù)，對(duì)車牌識(shí)別、車型識(shí)別、車輛顏色識(shí)別進(jìn)行了研究。通過(guò)對(duì)用戶和車輛進(jìn)行合法性驗(yàn)證的機(jī)制，提高了停車場(chǎng)的安全性能。1.3.2 擬定設(shè)計(jì)流程(1) 問(wèn)題的提出及確定研究目標(biāo)。了解“停車難”問(wèn)題產(chǎn)生的原因，分析目前應(yīng)用的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)所存在的不足，確定研究的主要目標(biāo)。提出技術(shù)先進(jìn)、可靠性好、運(yùn)行效率高的新型停車場(chǎng)建設(shè)方案。(2) 文獻(xiàn)整理閱讀。回顧國(guó)內(nèi)外停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的相關(guān)文獻(xiàn)，針對(duì)傳統(tǒng)停車場(chǎng)所存在的問(wèn)題。主要對(duì)收費(fèi)系統(tǒng)技術(shù)、射頻卡讀寫技術(shù)、數(shù)字圖像處理與識(shí)別技術(shù)的相關(guān)資料進(jìn)行收集和閱讀，作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)

16、和參考。(3) 停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括三方面：第一，對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行功能需求分析、確定系統(tǒng)管理介質(zhì)、系統(tǒng)的設(shè)備組成和工作流程，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)；第二，以停車場(chǎng)內(nèi)部的運(yùn)行效率為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)；第三，從系統(tǒng)安全性角度出發(fā)，對(duì)數(shù)字圖像處理與識(shí)別技術(shù)的車輛識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行研究。2 停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本方案致力于設(shè)計(jì)出達(dá)到目前自動(dòng)化程度最高和安全防盜性能最優(yōu)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)以提高系統(tǒng)自動(dòng)化、人性化程度和安全性為主。傳統(tǒng)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)重點(diǎn)均放在計(jì)費(fèi)收費(fèi)管理功能上，關(guān)注的是各個(gè)車輛進(jìn)出的時(shí)間以便于收費(fèi)，而在停車場(chǎng)的安全性、運(yùn)行效率和針對(duì)顧客的人性化要求方面考慮得較少。針對(duì)

17、這種情況，該停車場(chǎng)管理系統(tǒng)既保留了傳統(tǒng)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的所有功能，又以原有收費(fèi)介質(zhì)為依托，對(duì)管理介質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)，增加了自動(dòng)泊車引導(dǎo)系統(tǒng)和基于數(shù)字圖像與處理的車輛識(shí)別安全監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)車輛進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)攝取車輛圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到車輛型號(hào)信息、車輛牌照信息、車輛顏色信息，并將這些信息與用戶卡唯一的對(duì)應(yīng)起來(lái)一同存入用戶數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)車輛駛離停車場(chǎng)時(shí)，用戶卡、車牌號(hào)碼或車輛圖像等相關(guān)指標(biāo)匹配后才能放行。另外每次停車過(guò)程中，管理系統(tǒng)都會(huì)根據(jù)當(dāng)時(shí)停車場(chǎng)的實(shí)時(shí)停車情況為用戶指定一個(gè)符合最短路徑的有效停車位，并在整個(gè)停車過(guò)程中，系統(tǒng)都將通過(guò)電子顯示屏對(duì)顧客給予路徑信息指示。本系統(tǒng)采用“一車一卡一位”的

18、管理模式，即從車輛進(jìn)入停車場(chǎng)一直到車輛駛離停車場(chǎng)，與這輛車相關(guān)的所有數(shù)據(jù)均與卡的 id 號(hào)唯一相關(guān)，通過(guò)這個(gè)唯一的 id 號(hào)，我們可以將諸如用戶信息、車輛型號(hào)信息、車輛牌照信息、車輛顏色信息、車輛圖像、車輛進(jìn)出場(chǎng)時(shí)間、停車時(shí)長(zhǎng)、指定停車位編號(hào)、泊車路徑、應(yīng)繳費(fèi)用等信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中統(tǒng)一起來(lái)，便于查詢和存儲(chǔ)。這樣便使收費(fèi)管理、泊車引導(dǎo)和車輛識(shí)別安全監(jiān)控子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息建立在同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上，從而將各子系統(tǒng)有效的集成為一個(gè)統(tǒng)一的停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)。2.1 功能需求分析系統(tǒng)分析也稱為邏輯設(shè)計(jì)，是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期的一個(gè)重要階段，系統(tǒng)分析的主要任務(wù)包括可行性研究和需求分析。需求分析是整個(gè)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)，是指用戶

19、要求系統(tǒng)必須滿足的所有功能和限制。在智能交通系統(tǒng)中，對(duì)智能停車場(chǎng)的要求是既作為整個(gè)交通系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，又作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。前者指的是作為整個(gè)智能交通系統(tǒng)的一部分，要求它能與智能交通系統(tǒng)進(jìn)行信息互動(dòng)，即停車場(chǎng)不但能實(shí)時(shí)提供停車位的狀態(tài)信息，為整個(gè)交通系統(tǒng)的疏導(dǎo)和指揮提供參考，又能接收來(lái)自交通指揮中心的指令信息，接受統(tǒng)一調(diào)度安排；后者指的是它能獨(dú)立運(yùn)行，具備諸如計(jì)費(fèi)收費(fèi)、控制車輛出入、滿足用戶停車需求等停車場(chǎng)的基本功能。要建立智能停車場(chǎng)的體系結(jié)構(gòu)，首先應(yīng)確定系統(tǒng)的用戶服務(wù)要求，也就是明確停車場(chǎng)管理系統(tǒng)所應(yīng)具備的功能。對(duì)于停車場(chǎng)的功能需求分析本文從以下三個(gè)方面進(jìn)行考慮：交通管理部門、停車場(chǎng)

20、管理者和用戶。交通管理部門對(duì)停車場(chǎng)的功能需求是滿足停車需要、調(diào)節(jié)交通，能夠讓需要停車的車輛進(jìn)入停車場(chǎng)停車，避免車輛在道路上滯留，以此來(lái)緩解交通壓力，使整個(gè)交通有序運(yùn)行。因此，停車場(chǎng)必須具有方便停車、提供停車場(chǎng)停車位狀態(tài)信息的功能。停車場(chǎng)管理者對(duì)停車場(chǎng)的功能需求是保證車輛安全、計(jì)費(fèi)收費(fèi)、方便用戶停車等，這樣停車場(chǎng)應(yīng)該具有車輛出入控制、停車時(shí)長(zhǎng)統(tǒng)計(jì)、費(fèi)用計(jì)算、泊車引導(dǎo)、車輛識(shí)別的功能。從用戶這一方面來(lái)說(shuō)，車輛安全是第一位的，對(duì)于費(fèi)用收取的透明度和停車、取車的方便快捷也是一個(gè)重要考慮因素。因此，綜合以上三方面對(duì)停車場(chǎng)管理的功能需求，把智能停車場(chǎng)中的停車服務(wù)功能和交通導(dǎo)行服務(wù)功能歸納起來(lái)，智能停車場(chǎng)應(yīng)

21、至少具備以下幾個(gè)功能：(1) 車輛的出入控制功能；(2) 計(jì)費(fèi)、收費(fèi)功能；(3) 車輛識(shí)別功能；(4) 泊車引導(dǎo)功能；(5) 安全監(jiān)控功能；(6) 停車場(chǎng)狀態(tài)信息收集、處理功能；(7) 與智能交通系統(tǒng)進(jìn)行通信的功能。2.2 管理介質(zhì)的確定對(duì)各種類型用戶進(jìn)行的管理標(biāo)識(shí)，對(duì)出入車輛進(jìn)行的識(shí)別驗(yàn)證，對(duì)用戶的計(jì)費(fèi)、收費(fèi)以及泊車引導(dǎo)等過(guò)程都存在著大量的數(shù)據(jù)信息，為了將這些功能集成到同一系統(tǒng)中，這就要求存在一種介質(zhì)將各種信息關(guān)聯(lián)起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理。收費(fèi)是停車場(chǎng)最基本的一項(xiàng)功能，停車場(chǎng)收費(fèi)管理系統(tǒng)是伴隨著公用收費(fèi)停車場(chǎng)這一新生事物而誕生的。它也是停車場(chǎng)管理系統(tǒng)中發(fā)展得最早、最快和最完善的一個(gè)部分。傳

22、統(tǒng)停車場(chǎng)的收費(fèi)都是采用人工方式，收費(fèi)過(guò)程繁瑣，工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度高，停車場(chǎng)利用率低下，票款易流失。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及技術(shù)的進(jìn)步，為了克服這些缺點(diǎn)，各種新技術(shù)、新材料的應(yīng)用使停車場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的功能逐漸完善，可靠性逐步提高，計(jì)費(fèi)收費(fèi)方式也發(fā)生了改變。收費(fèi)介質(zhì)的變化使得停車場(chǎng)的自動(dòng)計(jì)費(fèi)收費(fèi)成為可能。隨著停車場(chǎng)朝著大型化、現(xiàn)代化方向發(fā)展，許多現(xiàn)代控制領(lǐng)域及智能交通領(lǐng)域的前沿技術(shù)在停車場(chǎng)管理系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，從而使當(dāng)今停車場(chǎng)管理系統(tǒng)呈現(xiàn)功能多樣化的特點(diǎn)。各種子系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展使停車場(chǎng)的功能越來(lái)越豐富的同時(shí)，也使管理的難度加大了。這就需要有一種介質(zhì)將各子系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，這里我們以發(fā)展相對(duì)成熟的收費(fèi)介質(zhì)作為管

23、理介質(zhì)的平臺(tái)和依托，以便對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。管理介質(zhì)是停車場(chǎng)管理系統(tǒng)用來(lái)標(biāo)識(shí)每輛車及車主的唯一標(biāo)志，介質(zhì)中儲(chǔ)存有一組標(biāo)明車輛身份的數(shù)字標(biāo)識(shí)(id)。管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)以此 id 作為主鍵記錄和查詢車輛的用戶類型、使用權(quán)限、進(jìn)出時(shí)間、車輛牌照、車輛圖像等特征信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)出入車輛的計(jì)費(fèi)收費(fèi)、出入控制、身份驗(yàn)證、泊車引導(dǎo)，以達(dá)到將各子系統(tǒng)集成為一個(gè)整體的停車場(chǎng)綜合自動(dòng)化管理系統(tǒng)的目的。管理介質(zhì)是管理系統(tǒng)的重要技術(shù)特征。通過(guò)使用何種管理介質(zhì)可以反映其系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)程度。以停車場(chǎng)管理系統(tǒng)使用的管理介質(zhì)為核心特征，停車場(chǎng)管理系統(tǒng)經(jīng)歷了磁卡、條形碼、接觸式 ic 卡以及非接觸類型管理介質(zhì)等幾個(gè)發(fā)展階

24、段。每個(gè)階段的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)都是在克服其上一代系統(tǒng)在管理介質(zhì)不足的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了管理系統(tǒng)的工作效率和可靠性，并豐富了管理系統(tǒng)的管理服務(wù)功能。2.2.1 各種管理介質(zhì)性能對(duì)比停車場(chǎng)管理系統(tǒng)中曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的管理介質(zhì)有磁卡(紙質(zhì))，條形碼(紙質(zhì))，接觸式 ic 卡等多種，其優(yōu)缺點(diǎn)各有不同。1.紙質(zhì)磁卡紙質(zhì)磁卡 70 年代開(kāi)始應(yīng)用，是最早出現(xiàn)的停車場(chǎng)管理介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)成本較低(0.1 元以下)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，便于組成大容量發(fā)卡系統(tǒng)(數(shù)千張)，設(shè)計(jì)靈活。缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量小，不易保存(折損或磁化后數(shù)據(jù)即破壞)，無(wú)法重復(fù)使用，安全保密性差(數(shù)據(jù)未加密容易復(fù)制)，讀寫設(shè)備復(fù)雜且維護(hù)費(fèi)用高(接觸讀

25、寫，需要經(jīng)常清理維護(hù))，對(duì)使用環(huán)境要求較高(對(duì)灰塵、溫度、濕度有要求)。2.條形碼常見(jiàn)的二維條形碼是 pdf417 碼，在 1997 年底被定為我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理，收費(fèi)全部自動(dòng)化。成本低，即使票據(jù)污損或者殘破，也可以使丟失的數(shù)據(jù) 100%恢復(fù)。缺點(diǎn)：信息是一次性的，不能改寫。3.接觸式 ic 卡近幾十年發(fā)展起來(lái)的一種集成電路芯片技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)磁卡安全可靠(數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)，加密讀寫)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量大，可以一卡多用，可靠性及壽命比磁卡高，讀寫機(jī)構(gòu)比磁卡讀寫機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)便宜，維護(hù)較方便。缺點(diǎn)：成本略高，由于觸點(diǎn)外露而容易導(dǎo)致污染、損傷及靜電損毀。多次讀寫時(shí)會(huì)造成觸點(diǎn)磨損損壞，卡本身

26、壽命低。用戶使用時(shí)需要將 ic 卡插入讀卡器的插卡口中才能實(shí)現(xiàn)讀寫過(guò)程，造成系統(tǒng)對(duì)卡的識(shí)別時(shí)間較長(zhǎng)。讀卡器的插卡口外露，易受污染，造成讀卡困難，需定期清理。4.射頻卡(簡(jiǎn)稱 rf 卡)射頻卡是近十幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，它成功地將射頻識(shí)別技術(shù)和 ic卡技術(shù)結(jié)合起來(lái)，解決了無(wú)源(卡中無(wú)電池)和免接觸這一難題，是電子器件領(lǐng)域的一大突破。優(yōu)點(diǎn)：(1) 可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)成本低。射頻卡與讀卡器之間無(wú)機(jī)械接觸，避免了由于接觸讀寫而產(chǎn)生的各種故障。此外，射頻卡表面無(wú)裸露的芯片，無(wú)須擔(dān)心芯片脫落、靜電擊穿、彎曲損壞而使卡片失效等問(wèn)題，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境。因此，在正常使用的情況下，可以保證 ic 卡的

27、使用壽命在 10 年以上。(2) 操作方便、快捷。由于非接觸通信，讀寫器在 5cm10m 甚至更遠(yuǎn)的范圍內(nèi)都可以完成對(duì)卡片的操作，避免了灰塵、油污等外部惡劣環(huán)境對(duì)讀寫卡的影響。射頻卡使用時(shí)非常簡(jiǎn)單，不需固定方向和位置，沒(méi)有方向性，卡片以任意方 (3) 加密性能好、安全可靠。每張卡片在出廠時(shí)都寫有不可更改的唯一編號(hào)(全球唯一的序列號(hào)，制造廠家在卡片出廠前已將此序列號(hào)固化，不可再更改)。射頻卡與讀卡器之間采用雙向驗(yàn)證機(jī)制，即讀卡器驗(yàn)證射頻卡的合法性，同時(shí)射頻卡也驗(yàn)證讀卡器的合法性； 處理前，卡要與讀卡器進(jìn)行三次相互認(rèn)證，而且在通訊過(guò)程中所有的數(shù)據(jù)都加密。此外，卡中各個(gè)扇區(qū)都有自己的操作密碼和訪問(wèn)條

28、件。這些都確保了系統(tǒng)的安全性和可靠性。(4) 抗干擾性強(qiáng)、 防沖突。射頻卡中存在快速防沖突機(jī)制，能防止卡片之間出現(xiàn)數(shù)據(jù)干擾，因此終端可以同時(shí)處理多張卡片。(5) 多種權(quán)限級(jí)別管理。可設(shè)置多個(gè)權(quán)限級(jí)別，增加了整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。通過(guò)各種管理介質(zhì)的對(duì)比，我們不難發(fā)現(xiàn)，射頻卡擁有其他幾種介質(zhì)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。目前，使用以射頻卡為代表的非接觸類型作為管理介質(zhì)的收費(fèi)管理系統(tǒng)已經(jīng)成為建設(shè)的主流方向。從操作簡(jiǎn)便性、系統(tǒng)可靠性和管理的有效性角度出發(fā)，本設(shè)計(jì)選用射頻卡作為系統(tǒng)的管理介質(zhì)。2.2.2 射頻識(shí)別系統(tǒng)的介紹最基本的射頻識(shí)別系統(tǒng)由三部分組成：(1) 射頻標(biāo)簽：在這個(gè)系統(tǒng)中即分配給用戶的射頻卡。由耦合元件

29、及芯片組成，標(biāo)簽含有內(nèi)置天線，用于和射頻天線間進(jìn)行通信。(2) 讀卡器 (閱讀器)：用來(lái)讀取標(biāo)簽信息的設(shè)備，在停車場(chǎng)管理系統(tǒng)中，一般安放在出入口處，讀取射頻卡上的用戶信息。另外它還可以用來(lái)初始化卡片和當(dāng)用戶充值時(shí)對(duì)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入。(3) 天線：在標(biāo)簽和讀卡器間傳遞射頻信號(hào)。系統(tǒng)還通過(guò)讀卡器的 rs232 或 rs485 接口與外部計(jì)算機(jī)(上位機(jī)主系統(tǒng))連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，將讀取的信息上送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理或存儲(chǔ)。系統(tǒng)的基本工作流程是：讀卡器通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)射頻卡進(jìn)入發(fā)射天線工作區(qū)域時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流，射頻卡獲得能量被激活；射頻卡將自身編碼等信息通過(guò)卡內(nèi)置發(fā)送天線發(fā)送出去；系統(tǒng)

30、接收天線接收到從射頻卡發(fā)送來(lái)的載波信號(hào)，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到讀卡器，讀卡器對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼然后送到后臺(tái)主系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)處理；主系統(tǒng)根據(jù)邏輯運(yùn)算判斷該卡的合法性，針對(duì)不同的設(shè)定做出相應(yīng)的處理和控制，發(fā)出指令信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。 按照不同的方式，射頻卡有以下幾種分類：(1) 按供電方式分為有源卡和無(wú)源卡。有源是指卡內(nèi)有電池提供電源，其作用距離較遠(yuǎn)，但壽命有限、體積較大、成本高；無(wú)源卡內(nèi)無(wú)電池，它利用波束供電技術(shù)將接收到的射頻能量轉(zhuǎn)化為直流電源，為卡內(nèi)電路供電，其作用距離相對(duì)有源卡短，但壽命長(zhǎng)且對(duì)工作環(huán)境要求不高。(2) 按載波頻率分為低頻射頻卡、中頻射頻卡和高頻射頻卡。低頻射頻卡主要有 1

31、25khz 和 134.2khz 兩種，中頻射頻卡頻率主要為 13.56mhz，高頻射頻卡主要為 433mhz、915mhz、2.45ghz、5.8ghz 等。低頻系統(tǒng)主要用于短距離、低成本的應(yīng)用中，如多數(shù)的門禁控制、校園卡、動(dòng)物監(jiān)管、貨物跟蹤等。中頻系統(tǒng)用于門禁控制和需傳送大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)；高頻系統(tǒng)應(yīng)用于需要較長(zhǎng)的讀寫距離和高讀寫速度的場(chǎng)合，其天線波束方向較窄且價(jià)格較高，在火車監(jiān)控、高速公路收費(fèi)等系統(tǒng)中應(yīng)用。(3) 按調(diào)制方式的不同可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式射頻卡用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給讀寫器；被動(dòng)式射頻卡使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用讀寫器的載波來(lái)調(diào)制自己的信號(hào)，該類技術(shù)

32、適合用在門禁或交通應(yīng)用中，因?yàn)樽x寫器可以確保只激活一定范圍之內(nèi)的射頻卡。在有障礙物的情況下，用調(diào)制散射方式，讀寫器的能量必須來(lái)去穿過(guò)障礙物兩次。而主動(dòng)方式的射頻卡發(fā)射的信號(hào)僅穿過(guò)障礙物一次，因此主動(dòng)方式工作的射頻卡主要用于有障礙物的應(yīng)用中，距離更遠(yuǎn)(可達(dá) 30m)。(4) 按作用距離可分為密耦合卡(作用距離小于 1cm)、近耦合卡(作用距離小于 15cm)、疏耦合卡(作用距離約 1m)和遠(yuǎn)距離卡(作用距離至少 1m 以上)。(5) 按芯片分為只讀卡、讀寫卡和 cpu 卡。2.3 系統(tǒng)工作流程停車場(chǎng)管理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程是以顧客停車取車的過(guò)程為基礎(chǔ)的，停車場(chǎng)的工作流程也始終以用戶車輛進(jìn)出停車場(chǎng)的流程為

33、中心。停車場(chǎng)用戶一般分為臨時(shí)用戶和固定用戶兩大類。1 臨時(shí)用戶臨時(shí)用戶是指臨時(shí)使用停車場(chǎng)停車的用戶，這類用戶的停車行為一般具有臨時(shí)性，隨機(jī)性，使用頻次低的特征。臨時(shí)用戶潛在數(shù)量龐大且身份不確定。2 固定用戶 固定用戶是指長(zhǎng)期固定使用停車場(chǎng)停車的用戶，這類用戶的停車行為一般具有長(zhǎng)期性、規(guī)律性、使用頻次高的特征。固定用戶一般是停車場(chǎng)附近單位的工作人員或生活區(qū)的住戶，數(shù)量在一定時(shí)間內(nèi)是確定的。針對(duì)停車場(chǎng)用戶一般分為臨時(shí)用戶和固定用戶的實(shí)際情況，系統(tǒng)出入場(chǎng)工程流程也分為針對(duì)臨時(shí)用戶和固定用戶的兩種情況。為了在方便管理的同時(shí)盡量降低成本，停車場(chǎng)管理系統(tǒng)針對(duì)不同用戶采用不同的管理介質(zhì)。由于臨時(shí)用戶使用的頻

34、率較低，針對(duì)這類用戶一般采用的是入場(chǎng)時(shí)臨時(shí)發(fā)卡，出場(chǎng)時(shí)即時(shí)收費(fèi)并回收卡片的方式。這里臨時(shí)用戶選擇采用近距離的無(wú)源射頻卡(臨時(shí)卡)；針對(duì)固定用戶使用頻率較高的狀況，為了方便管理，簡(jiǎn)化收費(fèi)手續(xù)，系統(tǒng)為這類用戶建立個(gè)人檔案，把用戶的姓名、性別等個(gè)人基本資料以及包括用戶車輛型號(hào)、車牌、品牌等在內(nèi)的車輛信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。另外，在我國(guó) 2.4ghz2.4835ghz 的頻段是無(wú)需向國(guó)家無(wú)線電管理委員會(huì)申請(qǐng)使用許可證的公用頻段，所以系統(tǒng)選擇給用戶分配一張帶鍵盤的遠(yuǎn)距離 2.4ghz 有源射頻卡(長(zhǎng)期卡)。帶鍵盤主要是為固定用戶在駛離停車場(chǎng)時(shí)作輸入密碼之用，通過(guò)密碼確認(rèn)的方式來(lái)杜絕因卡片被竊所導(dǎo)致的車輛被盜

35、現(xiàn)象的發(fā)生?？ǖ?id 作為數(shù)據(jù)庫(kù)中各關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)表的主鍵。收費(fèi)一般采用按月或按年預(yù)充值的形式。遠(yuǎn)距離射頻卡與自動(dòng)化的出入口控制系統(tǒng)結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于固定用戶在不停車的情況下完成所有的操作，大大方便了用戶的停車，提高了停車場(chǎng)的通行效率，減少了出入口的擁塞現(xiàn)象出現(xiàn)。2.3.1 入場(chǎng)工作流程1 臨時(shí)車輛入場(chǎng)工作流程如圖1所示，臨時(shí)車輛進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)，設(shè)在車道下的車輛感應(yīng)線圈檢測(cè)到車輛的到來(lái)。將有車信號(hào)傳送給入口控制器，入口控制器獲取車輛到來(lái)的信號(hào)后，向相關(guān)設(shè)備發(fā)出指令，啟動(dòng)攝像系統(tǒng)和車輛識(shí)別系統(tǒng)。經(jīng)計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理后，記錄車輛的牌照信息、顏色信息、車型信息等。語(yǔ)音提示設(shè)備提示用戶按動(dòng)取卡按鈕，入口控制

36、器檢測(cè)到取卡信號(hào)后，通過(guò)串口給發(fā)卡機(jī)發(fā)送發(fā)卡命令。發(fā)卡機(jī)接到命令后，發(fā)出一張臨時(shí)用戶卡，剛才系統(tǒng)所獲取的信息即與此卡的 id 號(hào)對(duì)應(yīng)起來(lái)。同時(shí)語(yǔ)音提示器提示用戶取走臨時(shí)卡。如果用戶在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不取卡，發(fā)卡機(jī)將自動(dòng)吞回用戶卡，入口控制器取消此次入場(chǎng)工作。用戶取走卡后，發(fā)卡機(jī)發(fā)出用戶已取走卡的信號(hào)給入口控制器，入口控制器抬起欄桿，用戶駕車駛?cè)胪＼噲?chǎng)。入口電動(dòng)欄桿檢測(cè)到配套車輛檢測(cè)器信號(hào)出現(xiàn)“有車無(wú)車”變化后，才自動(dòng)將欄桿放下，以杜絕砸車事件的發(fā)生。入口控制器接收到入口欄桿出現(xiàn)“抬桿落桿”的動(dòng)作后，確認(rèn)本次入場(chǎng)過(guò)程已經(jīng)完成。2 長(zhǎng)期卡入場(chǎng)工作流程如圖1所示，當(dāng)持長(zhǎng)期卡的用戶車輛進(jìn)入入口讀卡器的感應(yīng)范

37、圍時(shí)，讀卡器即與射頻卡之間建立起信息交換系統(tǒng)，射頻卡向讀卡器發(fā)送卡信息，讀卡器判斷射頻卡的合法性和時(shí)間有效性，如有效則獲取射頻卡的 id 號(hào)，并將其上送至數(shù)據(jù)處理中心。同時(shí)，攝像系統(tǒng)和車輛識(shí)別系統(tǒng)將啟動(dòng)。攝入車輛圖像，經(jīng)車輛識(shí)別系統(tǒng)分析后，獲得牌照信息、顏色信息、車型信息等；數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)讀卡器上傳的 id 號(hào)，查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中與此 id 號(hào)相關(guān)的車輛信息，并與剛才實(shí)時(shí)獲取的信息進(jìn)行比對(duì)，若不符合則拒絕放行，并給出告警信息和出錯(cuò)提示信息。另外，數(shù)據(jù)處理中心還會(huì)檢查此固定卡是否過(guò)期，如果過(guò)期則會(huì)提示“用戶余額不足，請(qǐng)盡快充值”等信息。若符合條件，則給入口控制器一個(gè)有效信號(hào)，抬起欄桿，用戶駕車駛?cè)胪?/p>

38、車場(chǎng)。入口電動(dòng)欄桿檢測(cè)到配套車輛檢測(cè)器信號(hào)出現(xiàn)“有車無(wú)車”變化后，將欄桿放下。入口控制器接收到入口欄桿出現(xiàn)“抬桿落桿”的動(dòng)作后，確認(rèn)本次入場(chǎng)過(guò)程已經(jīng)完成。由于長(zhǎng)期卡與讀卡器的信息交換距離在從十幾米到數(shù)十米，并且都是在空間里完成的，時(shí)間花銷短，所以當(dāng)車輛到達(dá)入口時(shí)，電動(dòng)欄桿已經(jīng)抬起，這樣便實(shí)現(xiàn)了固定用戶的不停車操作。車輛進(jìn)入車道抬桿放行無(wú) 卡車輛檢測(cè)獲取車輛信息發(fā)卡上傳卡號(hào)及車輛信息有卡獲取車輛信息身份驗(yàn)證時(shí)間有效性驗(yàn)證非法用戶時(shí)間過(guò)期聲光提示人工操 作車輛滿顯示禁止車輛進(jìn)入圖1 入場(chǎng)工作流程2.3.2 出場(chǎng)工作流程1 臨時(shí)卡出場(chǎng)工作流程如圖2所示，用戶駕駛車輛進(jìn)入停車場(chǎng)離場(chǎng)通道，停在出口處，車

39、輛檢測(cè)器檢測(cè)到有車后，向出口控制器發(fā)出有車信號(hào)。攝像系統(tǒng)和車輛識(shí)別系統(tǒng)啟動(dòng)，攝入車輛圖像，經(jīng)車輛識(shí)別系統(tǒng)分析后，獲得牌照信息、顏色信息、車型信息等；用戶將入場(chǎng)時(shí)取得的用戶卡交給管理人員，管理人員通過(guò)出口讀卡機(jī)讀取用戶卡 id 信息，并將用戶卡收回循環(huán)使用。數(shù)據(jù)中心通過(guò)檢索數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)應(yīng) id 號(hào)，獲得該用戶卡的類型(臨時(shí)卡)、入場(chǎng)時(shí)間，并查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中與此 id 號(hào)相關(guān)的車輛信息，并與剛才實(shí)時(shí)獲取的信息進(jìn)行比對(duì)，若不符合則拒絕放行，并給出告警信息和出錯(cuò)提示信息。若符合，數(shù)據(jù)中心根據(jù)車輛在場(chǎng)內(nèi)停留時(shí)間和計(jì)費(fèi)費(fèi)率，計(jì)算出用戶應(yīng)繳費(fèi)額，并顯示在金額顯示器屏幕上。同時(shí)語(yǔ)音提示設(shè)備提示用戶應(yīng)繳納的金額，用戶

40、交納相應(yīng)費(fèi)用后，管理人員將找零和打印的收費(fèi)票據(jù)一并交給用戶，按交易完成鍵，確認(rèn)交易完成后，通過(guò)出場(chǎng)控制器打開(kāi)出口電動(dòng)欄桿，用戶駕車駛出停車場(chǎng)。出口電動(dòng)欄桿檢測(cè)到配套車輛檢測(cè)器信號(hào)出現(xiàn)“有車無(wú)車”變化后，自動(dòng)將欄桿放下。計(jì)算機(jī)接收到出口欄桿出現(xiàn)“抬桿落桿”動(dòng)作后，確認(rèn)本次出場(chǎng)過(guò)程已經(jīng)完成，將先前獲得的用戶卡號(hào)、入場(chǎng)時(shí)間、出場(chǎng)時(shí)間保存到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)中備查，完成一次出場(chǎng)過(guò)程。2 長(zhǎng)期卡出場(chǎng)工作流程如圖2所示，持長(zhǎng)期卡用戶的車輛到來(lái)時(shí)，用戶通過(guò)鍵盤輸入密碼，讀卡器獲取該卡的信息，將信息上送到數(shù)據(jù)處理中心，啟動(dòng)車輛圖像識(shí)別系統(tǒng)，判斷用戶卡的有效性和密碼，并將數(shù)據(jù)中心查詢到的與此 id 號(hào)相關(guān)的車輛信息與車

41、輛識(shí)別系統(tǒng)獲取的信息進(jìn)行比對(duì)，如果符合，則給出口控制器一個(gè)有效信號(hào)，由出口控制器控制抬起出口電動(dòng)欄桿，用戶駕車離開(kāi)停車場(chǎng)，完成一次出場(chǎng)過(guò)程。車輛進(jìn)出車道抬桿放行臨時(shí)卡車輛檢測(cè)獲取車輛信息信息匹配收費(fèi)非法信息聲光提示人工操作固定卡獲取車輛信息密碼確認(rèn)信息匹配非法信息聲光提示人工操作圖2 出場(chǎng)工作流程2.3.3 內(nèi)部工作流程內(nèi)部工作流程主要是用戶從入口出發(fā)找到停車位存車以及取車出場(chǎng)的過(guò)程。自動(dòng)泊車引導(dǎo)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)停車場(chǎng)中最佳有效停車位和最短路徑的尋找，停車路徑和停車位編號(hào)指示，以便用戶快速找到空的有效停車位。當(dāng)車輛檢測(cè)器檢測(cè)到有車來(lái)時(shí)，停車場(chǎng)內(nèi)部的車位檢測(cè)系統(tǒng)便將檢測(cè)到的車位信息送給中心處理計(jì)算機(jī)

42、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，找到當(dāng)前的最佳有效停車位和最短路徑，并且將有效停車位的編號(hào)和路徑一起顯示在指示屏上，為了方便顧客，路徑信息中還包括了每個(gè)交叉口的轉(zhuǎn)向信息，即在每一個(gè)交叉路口都有相應(yīng)的顯示屏顯示顧客向左向右等轉(zhuǎn)向信息，方便顧客在停車場(chǎng)中快速、準(zhǔn)確的找到指定停車位。泊車引導(dǎo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心還可以通過(guò)專線方式將停車場(chǎng)當(dāng)前的車位信息上送給城市或區(qū)域交通指揮中心，為城市智能交通信息系統(tǒng)提供信息支持，使其完成城市交通誘導(dǎo)功能，起到緩解交通壓力的作用。2.4 管理系統(tǒng)組成有了系統(tǒng)功能需求以后就可以確定系統(tǒng)的外部實(shí)體，根據(jù)系統(tǒng)功能和系統(tǒng)外部實(shí)體，我們就可以從總體上對(duì)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.4.1 系統(tǒng)設(shè)備

43、組成停車場(chǎng)管理系統(tǒng)組成主要分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。按照停車場(chǎng)的工作流程和管理系統(tǒng)的功能以及設(shè)備的安裝位置，可以把硬件系統(tǒng)設(shè)備分為以下7 大類，如圖3所示。數(shù)據(jù)處理中心出入口控制系統(tǒng)自動(dòng)泊車引導(dǎo)系統(tǒng)車輛識(shí)別系統(tǒng)安全監(jiān)控系統(tǒng)用戶管理收費(fèi)系統(tǒng)出入控制系統(tǒng)車輛檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)卡讀卡系統(tǒng)車位檢測(cè)系統(tǒng)信息提示系統(tǒng)圖像攝入系統(tǒng)圖像處理系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)用戶信息系統(tǒng)計(jì)費(fèi)收費(fèi)系統(tǒng)票據(jù)打印系統(tǒng)圖3 停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu) (1) 入口設(shè)備包括：入口自動(dòng)吐卡機(jī)，入口讀卡器，微波天線，車輛檢測(cè)器，入口語(yǔ)音提示設(shè)備，入口控制器，入口電動(dòng)欄桿，入口欄桿用車輛檢測(cè)器，入口車道攝像機(jī)，車位滿指示屏，入口聲光報(bào)警裝置；(2

44、) 出口設(shè)備包括：出口讀卡機(jī)，出口讀卡機(jī)用車輛檢測(cè)器，出口語(yǔ)音提示設(shè)備，出口控制器，停車費(fèi)用顯示屏，出口電動(dòng)欄桿，出口欄桿用車輛檢測(cè)器，出口車道攝像機(jī)，出口聲光報(bào)警裝置；(3) 用戶收費(fèi)終端設(shè)備包括：計(jì)算機(jī)，視頻捕捉卡，485 通信卡，收費(fèi)票據(jù)打印機(jī)；(4) 數(shù)據(jù)處理中心設(shè)備包括：數(shù)據(jù)服務(wù)器，中心讀寫卡機(jī)，后備電源，通信modem；(5) 自動(dòng)泊車引導(dǎo)設(shè)備包括：車位信息處理計(jì)算機(jī)，車位信息檢測(cè)系統(tǒng)，泊車引導(dǎo)電子顯示屏，語(yǔ)音提示設(shè)備；(6) 停車場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備包括：監(jiān)控?cái)z像頭，視頻卡，顯示器，聲光報(bào)警裝置；(7) 其他設(shè)備包括：照明設(shè)備，通風(fēng)設(shè)備，消防設(shè)備等。2.4.2 系統(tǒng)設(shè)備功能入口設(shè)備是車輛進(jìn)

45、入停車場(chǎng)(停車)過(guò)程中所使用設(shè)備的集合。其應(yīng)具備的功能包括車輛檢測(cè)、發(fā)卡、讀卡、攝取車輛圖像信息、控制車輛進(jìn)場(chǎng)、顯示停車位信息等。其核心功能是車輛檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)車輛到來(lái)，管理介質(zhì)識(shí)別設(shè)備獲得用戶在管理系統(tǒng)中的身份標(biāo)識(shí)，攝像設(shè)備獲取車輛的相關(guān)特征信息，檢驗(yàn)用戶是否具有存車的權(quán)限并通過(guò)相關(guān)設(shè)備控制用戶的存車行為。出口設(shè)備是車輛駛離停車場(chǎng)(取車)過(guò)程中使用的設(shè)備的集合。其功能包括檢測(cè)車輛、讀卡、車輛特征信息匹配、通過(guò)電動(dòng)欄桿控制車輛出場(chǎng)等。其設(shè)備的核心功能是通過(guò)管理介質(zhì)識(shí)別設(shè)備獲得用戶車輛在管理系統(tǒng)中的身份標(biāo)識(shí)，獲取車輛的相關(guān)特征信息，將車輛入場(chǎng)和出場(chǎng)車輛特征信息進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)用戶是否具有取車的權(quán)限，

46、控制用戶的取車行為。用戶收費(fèi)管理設(shè)備是停車場(chǎng)管理系統(tǒng)底層硬件設(shè)備的控制中心，負(fù)責(zé)所有底層硬件設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、數(shù)據(jù)通信及控制功能。用戶收費(fèi)管理設(shè)備作為系統(tǒng)前端應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺(tái)，應(yīng)為管理者提供友好的管理系統(tǒng)界面，顯示設(shè)備運(yùn)行情況和停車場(chǎng)管理信息，負(fù)責(zé)停車計(jì)費(fèi)收費(fèi)，執(zhí)行用戶發(fā)出的管理命令，給出口設(shè)備下發(fā)控制信息。通過(guò)停車費(fèi)用金額顯示器、票據(jù)打印機(jī)等配套設(shè)備，收費(fèi)終端可以完成停車交易的結(jié)算功能。數(shù)據(jù)處理設(shè)備是系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行和數(shù)據(jù)處理的硬件平臺(tái)，其功能是保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保證管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)、用戶數(shù)據(jù)、車輛特征信息數(shù)據(jù)、以及泊車路徑信息等被安全可靠的存儲(chǔ)和查詢以及車輛識(shí)別系統(tǒng)的正常運(yùn)行。自動(dòng)泊車引導(dǎo)

47、設(shè)備是在為顧客進(jìn)行泊車引導(dǎo)中所使用的停車位檢測(cè)設(shè)備，引導(dǎo)信息顯示設(shè)備以及車位信息處理設(shè)備的集合，其功能是當(dāng)有車輛到來(lái)時(shí)，快速的為顧客找到符合最短路徑的有效停車位編號(hào)及泊車路徑，并在停車過(guò)程中對(duì)顧客給予車位指示和路徑指示。停車場(chǎng)監(jiān)控及報(bào)警設(shè)備是對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的攝像機(jī)、聲光報(bào)警、自動(dòng)拔號(hào)報(bào)警等設(shè)備，主要功能是對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控并結(jié)合報(bào)警裝置在有危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)產(chǎn)生報(bào)警，以引起工作人員注意，保證停車場(chǎng)安全。3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及設(shè)備自動(dòng)泊車引導(dǎo)系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要用于檢測(cè)停車場(chǎng)車位狀態(tài)的車位紅外檢測(cè)系統(tǒng)，用于指示信息的電子顯示屏幕，用于語(yǔ)音提示的聲音裝置，以及信息處理設(shè)備(一般為數(shù)據(jù)中心的計(jì)算機(jī)

48、)。當(dāng)我們采用停車場(chǎng)最短路徑算法得到針對(duì)每個(gè)停車位的路徑后，我們可以對(duì)每條路徑的按長(zhǎng)度從小到大的方式進(jìn)行排序，在數(shù)據(jù)庫(kù)中以此順序?qū)γ總€(gè)車位對(duì)應(yīng)的路徑信息及每條路徑所經(jīng)過(guò)的交叉路口所對(duì)應(yīng)的提示信息進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)顧客要到達(dá)某個(gè)車位停車時(shí)，只需從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)出與此車位相關(guān)的信息，將這些信息與用戶的 id 卡對(duì)應(yīng)起來(lái)，并在電子顯示屏上進(jìn)行顯示。每個(gè)車位處均有一個(gè)指示燈，當(dāng)有顧客來(lái)時(shí)如果系統(tǒng)指定此車位給顧客，則將點(diǎn)亮此燈，燈與車位檢測(cè)器相連，當(dāng)停好車后，燈自動(dòng)熄滅。3.1 車位紅外巡檢系統(tǒng)停車場(chǎng)最短路徑算法是以停車場(chǎng)結(jié)構(gòu)信息為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的，為了得到一張包含了車位信息的停車場(chǎng)抽象結(jié)構(gòu)圖，我們必須實(shí)時(shí)獲取停車場(chǎng)的

49、車位信息，這里我們采用的反射型紅外光束傳感器 sx250mj 來(lái)獲得每個(gè)車位有車無(wú)車狀態(tài)。sx250mj 是車位傳感器的主要部件，其性能決定了傳感器的可靠性。該傳感器利用紅外回波檢測(cè)法進(jìn)行位置檢測(cè)，有很強(qiáng)的抗靜電干擾和溫度干擾的特點(diǎn)，與超聲波檢測(cè)相比，速度快(響應(yīng)時(shí)間 30 ms)，不受機(jī)械噪聲干擾和電磁波干擾的影響，其檢測(cè)原理如圖4所示。圖4 紅外光束傳感器檢測(cè)原理當(dāng)無(wú)車時(shí)，發(fā)射器發(fā)射的光束通過(guò)地面反射后能被接收器接收到，光束傳感器輸出動(dòng)作“on”。當(dāng)有車時(shí)，反射光束不能被接收器接收到，其輸出動(dòng)作為“off”。通過(guò)單片機(jī)對(duì)其輸入口檢測(cè)就可以知道是否有車停在該車位。整個(gè)巡檢系統(tǒng)由主機(jī)和定位于各

50、檢測(cè)車位之上的紅外光束傳感器從機(jī)組成。系統(tǒng)工作在主從工作方式下，由主機(jī)統(tǒng)一調(diào)度從機(jī)工作，各傳感器從機(jī)通過(guò) rs485接口與主機(jī)進(jìn)行半雙工通訊。整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)由主機(jī)發(fā)送指令統(tǒng)一管理，對(duì)傳感器進(jìn)行巡回檢測(cè)。從機(jī)通過(guò) rs485 總線接收到主機(jī)發(fā)送的地址碼，與自己地址核對(duì)并確認(rèn)自己被尋址后，開(kāi)始車位檢測(cè)，并將狀態(tài)信息送回主機(jī)。主機(jī)根據(jù)每次巡檢的結(jié)果進(jìn)行車位判斷。圖6中，ic1是lm567。lm567是一片鎖相環(huán)電路，采用8腳雙列直插塑封。其、腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率f2，f21/1.1rc。其、腳通常分別通過(guò)一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng)絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。腳所接電容決定鎖

51、相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值越大，環(huán)路帶寬越窄。腳所接電容的容量應(yīng)至少是腳電容的2倍。腳是輸入端，要求輸入信號(hào)25mv。腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個(gè)集電極開(kāi)路的三極管，允許最大灌電流為100ma。lm567的工作電壓為4.759v，工作頻率從直流到500khz，靜態(tài)工作電流約8ma。lm567的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過(guò)程非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng)lm567的腳輸入幅度25mv、頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，腳由高電平變成低電平，腳輸出經(jīng)頻率/電壓變換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的腳輸入音頻信號(hào)，則在腳輸出受腳輸入調(diào)制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。在圖4的電路中我們僅利用了lm567接收到相同頻率的載波信號(hào)

52、后腳電壓由高變低這一特性，來(lái)形成對(duì)控制對(duì)象的控制。圖 5 紅外發(fā)射原理圖圖 6 紅外接收原理圖3.2 電子顯示屏電子顯示屏主要用于顯示文字信息，給顧客以人性化的提示。以加快停車速度，提高停車場(chǎng)的效率。電子顯示屏主要在兩類位置進(jìn)行安放。(1) 在入場(chǎng)口顯示停車場(chǎng)是否仍有空車位以供停車，若停車場(chǎng)滿，則顯示“停車場(chǎng)滿” 信息；如果有空車位，則顯示“有臨時(shí)用戶停車位個(gè)，固定用戶停車位個(gè)，共個(gè)” 信息。(2) 在停車場(chǎng)內(nèi)各通道的交叉口處，電子顯示屏主要負(fù)責(zé)顯示路徑信息，指示顧客快速準(zhǔn)確的到達(dá)指定停車位。顯示信息一般為如下格式“id 號(hào)為的顧客，你的車位為號(hào)，請(qǐng)?jiān)诖俗筠D(zhuǎn)(右轉(zhuǎn)、直走)”。每個(gè)交叉路口的電子

53、顯示屏均有一個(gè)唯一的系統(tǒng)編號(hào)，此編號(hào)與交叉路口的編號(hào)一致，系統(tǒng)按此來(lái)對(duì)對(duì)應(yīng)的電子顯示屏存儲(chǔ)器寫入提示信息，進(jìn)行顯示。3.3 信息處理設(shè)備信息處理設(shè)備，主要是存儲(chǔ)每個(gè)車位對(duì)應(yīng)的相關(guān)路徑信息。并且負(fù)責(zé)處理紅外巡檢系統(tǒng)送來(lái)的車位信息，分析停車場(chǎng)中停車位的實(shí)時(shí)狀況，找到當(dāng)前最佳停車位。將射頻卡與指定停車位的編號(hào)進(jìn)行捆綁，從數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢相關(guān)信息，并按路徑的組成情況，負(fù)責(zé)向顧客路過(guò)的交叉路口顯示屏寫入相關(guān)信息。數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)的車位信息表是以車位號(hào)為主鍵的，其格式固定。例如與編號(hào)為 46 的停車位關(guān)聯(lián)的信息有：(1) 車位編號(hào)：46 號(hào)(2) 路徑組成：46(3) 交叉路口顯示信息：左轉(zhuǎn)(4) 交叉路口顯示信

54、息：直走(5) 交叉路口顯示信息：右轉(zhuǎn)其中，表示路徑組成的數(shù)字序列號(hào)即為組成路徑的交叉路口編號(hào)，此編號(hào)也是顯示系統(tǒng)中，電子顯示屏的編號(hào)。4 車輛自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)對(duì)于停車場(chǎng)的安全性來(lái)說(shuō)，用戶車輛的安全是最為重要的一方面。對(duì)于采用ic 卡作為管理介質(zhì)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不法分子直接將車輛盜走的可能性較小，可能存在的安全隱患主要是：一方面，出口工作人員瀆職，沒(méi)有對(duì)車輛進(jìn)行校對(duì)，給不法分子以可乘之機(jī)；另一方面，不法分子偽造目標(biāo)車輛的車牌，人為觸發(fā)車輛檢測(cè)裝置，騙取 ic 卡或用 a 車的卡將 b 卡的車開(kāi)走。因此為了防范不法分子采用這種掉包的方式盜取車輛，系統(tǒng)采用了“一卡一車一位”的管理模式和車輛信息匹

55、配機(jī)制，即將用戶卡唯一地與包括車輛顏色、車輛型號(hào)、車輛牌照等在內(nèi)的入場(chǎng)車輛信息與出場(chǎng)車輛信息關(guān)聯(lián)起來(lái)，通過(guò)對(duì)出入場(chǎng)信息進(jìn)行匹配，驗(yàn)證車輛是否被掉包。這就需要管理系統(tǒng)具有對(duì)進(jìn)出車輛進(jìn)行識(shí)別的功能。針對(duì)這個(gè)功能，目前解決的方案根據(jù)不同的實(shí)現(xiàn)方法大致可分為兩類：人工識(shí)別和自動(dòng)識(shí)別。人工識(shí)別一般是基于車輛攝像加人工辨識(shí)技術(shù)；自動(dòng)識(shí)別一般是基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理、模式識(shí)別相結(jié)合的車輛自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。人工識(shí)別方法是對(duì)進(jìn)入停車場(chǎng)的車輛進(jìn)行攝像，人工記錄車牌號(hào)碼，并將獲取的信息與卡對(duì)應(yīng)起來(lái)，當(dāng)用戶駛離停車場(chǎng)時(shí)，出口處的工作人員通過(guò)人工判別車輛在入口處所攝圖像、車牌號(hào)碼與出口處是否一致來(lái)達(dá)到防止盜車的目的。在入

56、口處，通過(guò)光柵、地下感應(yīng)線圈、取票按鈕等方式都可以激發(fā)攝像機(jī)攝下車輛的圖像，并把圖像數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)中。在出口收費(fèi)處，當(dāng)讀卡設(shè)備偵測(cè)到射頻卡時(shí)，收費(fèi)員的收費(fèi)界面上會(huì)出現(xiàn)該車在入口處所攝下的圖像。如果出口處沒(méi)有安裝攝像機(jī)的話，收費(fèi)員可以觀察該車輛是否與入口圖像相符。如果出口處安裝了攝像機(jī)，則在車輛開(kāi)到出口處時(shí)會(huì)激發(fā)攝像，并把圖像顯示在入口圖像的旁邊，讓收費(fèi)員可以對(duì)照兩個(gè)圖像是否相符。收費(fèi)員確認(rèn)后便可以收費(fèi)放行。車輛自動(dòng)識(shí)別方法全自動(dòng)鑒別車輛牌照、車輛型號(hào)、車輛顏色，并把這些數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的射頻卡唯一的關(guān)聯(lián)起來(lái)，存儲(chǔ)到停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)里，如圖7所示。在入口處，對(duì)于臨時(shí)停車用戶而言，可以通

57、過(guò)光柵、地下感應(yīng)線圈、取票按鈕等方式激發(fā)入口攝像機(jī)攝下車牌的圖像，通過(guò)圖像處理技術(shù)和模式識(shí)別轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的車輛牌照、車輛型號(hào)、車輛顏色數(shù)據(jù)，并保存在計(jì)算機(jī)中；對(duì)于長(zhǎng)期用戶可以通過(guò)在射頻卡進(jìn)入讀卡器的感應(yīng)范圍并建立起通信后，來(lái)觸發(fā)圖像識(shí)別系統(tǒng)工作。在出口處，同樣可以通過(guò)以上兩種方式來(lái)激發(fā)圖像識(shí)別系統(tǒng)，將獲取的圖像數(shù)據(jù)與入口時(shí)存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)進(jìn)行比對(duì)。如果數(shù)據(jù)相符，則放行；不相符，則發(fā)出告警信息。車輛自動(dòng)識(shí)別包括車輛牌照識(shí)別、車輛顏色識(shí)別、車型識(shí)別、車標(biāo)識(shí)別等，由于車標(biāo)的變化和復(fù)雜性較大，目前實(shí)際應(yīng)用得較多的有車牌識(shí)別、車型識(shí)別、車輛顏色識(shí)別。另外由于停車場(chǎng)對(duì)車輛自動(dòng)識(shí)別需求的特殊性，即它并不要求一定要辨別出車輛具體是什么顏色，具體是什么車型，而只是要判斷進(jìn)出車輛的相似性，它不要求解決“它是誰(shuí)”，而只要求解決“它像誰(shuí)”的問(wèn)題。所以系統(tǒng)將以上三種常用的車輛識(shí)別技術(shù)結(jié)合起來(lái)，將車輛牌照、車輛顏色、車輛型號(hào)三種反映車輛身