現(xiàn)代智能停車(chē)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)-方案設(shè)計(jì)

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(chē)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院:電子工程學(xué)院組長(zhǎng) :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(chē)問(wèn)題隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展,人們對(duì)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(chē)則是這種需求的直接體現(xiàn),私人的汽車(chē)的數(shù)量在 近幾年呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng),但是交通的發(fā)展卻滯后于汽車(chē)數(shù)量的增長(zhǎng),導(dǎo)致了 堵車(chē)、停車(chē)位一位難求、交通事故頻發(fā)等一系列問(wèn)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(lèi)問(wèn)題已成為當(dāng)下最嚴(yán)峻 的問(wèn)題之一。對(duì)于當(dāng)下有車(chē)一族,雖然有車(chē)之后出行方便,但是

2、往往是一位難求, 能開(kāi)車(chē), 卻停不了車(chē), 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(gè)因數(shù)的重要性,分析排列如下:(1停車(chē)位少這是首要原因,車(chē)多位少的矛盾已經(jīng)日益嚴(yán)重。(2找車(chē)位難這其實(shí)是停車(chē)位少照成的結(jié)果之一,但是在實(shí)際中,及時(shí)有停車(chē)位, 但是卻無(wú)法找到的例子也比比皆是。(3停車(chē)耗時(shí)久在找到停車(chē)場(chǎng)或者停車(chē)位后,仍然要排隊(duì)等候等車(chē),或者在停車(chē)場(chǎng)這 樣狹窄密閉的空間中行車(chē),倒車(chē),轉(zhuǎn)彎,停車(chē),這不僅難度大,而且浪費(fèi) 了大量的時(shí)間 。2. 停車(chē)難問(wèn)題的解決方案針對(duì)以上問(wèn)題,我們認(rèn)為,可以構(gòu)想建造一個(gè)現(xiàn)代化的智能停車(chē)場(chǎng)物 聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),針對(duì)以上問(wèn)題設(shè)計(jì)停車(chē)場(chǎng),可以達(dá)到很好的預(yù)期效果。(1針對(duì)

3、停車(chē)位少的問(wèn)題這一主要矛盾與各方面原因都有關(guān),比如本來(lái)城市里面的土地面積就 少,尤其是在鬧市區(qū);地價(jià)貴,停車(chē)場(chǎng)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(chē)位,難度和代價(jià)將會(huì)是巨大的,所以我 考慮縱向增加停車(chē)位:就是在生活中發(fā)現(xiàn),停車(chē)場(chǎng)不僅占地面積大,而且每輛車(chē)都是并排放置,而車(chē)的上方還有很大的空間沒(méi)有利用起來(lái),做一個(gè) 設(shè)想,如果停車(chē)場(chǎng)內(nèi),車(chē)輛可以像疊羅漢一樣放置,這樣,不僅沒(méi)有占用 更多的土地,反而使停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位數(shù)成倍地增加,但是繼而引來(lái)的一個(gè)問(wèn) 題是,車(chē)輛如何停在其他車(chē)輛上方,我設(shè)想的解決方案是運(yùn)用機(jī)械控制, 用一個(gè)吊板將車(chē)輛懸放在其他車(chē)輛上方,構(gòu)成一個(gè)雙層或者多層的立體停

4、 車(chē)場(chǎng)。其大致停放效果如圖 1所示。圖 1 立體停車(chē)場(chǎng)示意圖(2針對(duì)找車(chē)位難的問(wèn)題首先需要找到一個(gè)合適的停車(chē)場(chǎng),這個(gè)問(wèn)題的解決可以通過(guò)設(shè)立大的 顯示招牌,顯示當(dāng)前停車(chē)場(chǎng)的入口位置還有剩余停車(chē)位的數(shù)量來(lái)得以緩解, 但是更好的解決方法應(yīng)該是有一個(gè)智能的軟件(比如百度地圖,大眾點(diǎn)評(píng) 一類(lèi)的軟件能夠?qū)崟r(shí)地搜索出周?chē)＼?chē)場(chǎng)(或者其他可停車(chē)的地方的 位置和實(shí)時(shí)的車(chē)位剩余情況,然后通過(guò)導(dǎo)航的方式引導(dǎo)車(chē)主到停車(chē)位置。 這個(gè)是這個(gè)項(xiàng)目的后期要實(shí)現(xiàn)的一種設(shè)想。找到停車(chē)場(chǎng)后, 在偌大的停車(chē)場(chǎng)內(nèi)找車(chē)位難, 往往會(huì)遇到這樣的情況, 停車(chē)場(chǎng)內(nèi)車(chē)輛眾多,找不到被夾在密密麻麻車(chē)輛間的空位,導(dǎo)致在停車(chē)場(chǎng) 里逗留過(guò)多時(shí)間,費(fèi)油費(fèi)

5、力。如果在上一個(gè)提到的最主要問(wèn)題的解決方案 能夠?qū)崿F(xiàn)下,這個(gè)問(wèn)題自然就迎刃而解了。 如果第一個(gè)問(wèn)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(chē)場(chǎng)后,在某個(gè)地方停好車(chē)后,我們就可以自行離開(kāi),機(jī)械的吊臂和傳 送帶會(huì)自動(dòng)將我們的汽車(chē)按照計(jì)算機(jī)的控制和安排運(yùn)送到各個(gè)車(chē)位,并不 需要我們?cè)倩ㄈ魏螘r(shí)間在停車(chē)場(chǎng)內(nèi)尋找車(chē)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(chē)場(chǎng)內(nèi)逗留的時(shí)間,不僅給停車(chē)的 人省去更多的時(shí)間,并且也加快了停車(chē)場(chǎng)接納車(chē)流量的速度,提高停車(chē)場(chǎng) 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(chē)輛的安全, 免去車(chē)主在停車(chē)場(chǎng)內(nèi)行車(chē)由于道路環(huán)境狹窄行車(chē)不便造成 車(chē) 輛刮

6、擦等等 類(lèi)似的不必要的麻煩。(3針對(duì)停車(chē)耗時(shí)久的問(wèn)題其實(shí)從以上的分析就可以很容易看出,上一個(gè)問(wèn)題的解決其實(shí)已經(jīng)順 帶把這個(gè)問(wèn)題也給解決了,當(dāng)停車(chē)過(guò)程全部由計(jì)算機(jī)和機(jī)械來(lái)完成的時(shí)候, 這時(shí)候就不存在人為停車(chē)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(lèi)。這樣,我們所設(shè)想的現(xiàn)代化智能停車(chē)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)就是基于對(duì)這三個(gè) 主要問(wèn)題的解決而展開(kāi)的設(shè)想。可以看到,這樣的一個(gè)設(shè)想可以很好地解 決目前停車(chē)的一系列問(wèn)題,具有很高的實(shí)用價(jià)值和意義。二、停車(chē)場(chǎng)模型設(shè)計(jì)及操作流程1. 停車(chē)場(chǎng)的搜尋如前所述,我們可以有一個(gè)智能的軟件平臺(tái)(比如百度地圖,大眾點(diǎn) 評(píng)一類(lèi)的軟件能夠?qū)崟r(shí)地搜索出周?chē)＼?chē)場(chǎng)(或者其他

7、可停車(chē)的地方圖 2 軟件平臺(tái)示意圖 的位置和實(shí)時(shí)的車(chē)位剩余情況,然后通過(guò)導(dǎo)航的方式引導(dǎo)車(chē)主到停車(chē)位置。 這款平臺(tái)可以供所有車(chē)主下載安裝到手機(jī)上,就可以很方便的幫助車(chē)主找 到合適的停車(chē)場(chǎng)。界面大致示意圖如圖 2所示。2. 進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)當(dāng)某一車(chē)主欲將汽車(chē)停放在該智能停車(chē)場(chǎng)中, 可將車(chē)輛開(kāi)行至停車(chē)場(chǎng) 的入口,在前臺(tái)的服務(wù)終端提交存車(chē)的信息,系統(tǒng)會(huì)給出存車(chē)時(shí)間、所存 放的車(chē)位號(hào)碼等相應(yīng)信息, 并給車(chē)主一張射頻卡, 用于車(chē)主取車(chē)時(shí)的憑證。 車(chē)主將車(chē)輛停放在一個(gè)機(jī)械車(chē)廂中即可離開(kāi),機(jī)械車(chē)廂會(huì)由機(jī)械手臂牽引, 通過(guò)停車(chē)場(chǎng)內(nèi)部的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)停放到相應(yīng)的停車(chē)位置上,這樣一輛車(chē)就停放 完成了?？梢?jiàn)整個(gè)過(guò)程中車(chē)主只需停放

8、在停車(chē)場(chǎng)門(mén)口,而其他復(fù)雜的牽送 工作都是系統(tǒng)自動(dòng)完成的。停車(chē)過(guò)程和機(jī)械調(diào)整過(guò)程如圖 3和圖 4所示。圖 3 車(chē)主停車(chē)示意圖3. 取車(chē)只需要在前臺(tái)服務(wù)終端上點(diǎn)擊取車(chē)按鈕,交完費(fèi)用并且刷卡識(shí)別后, 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)提示您去哪個(gè)車(chē)廂取車(chē)(當(dāng)然此時(shí)車(chē)庫(kù)內(nèi)的機(jī)械臂也立即開(kāi)始 響應(yīng)您的請(qǐng)求,為您取車(chē)并且放置到響應(yīng)的取車(chē)車(chē)廂,此處存在一種算法優(yōu)化的問(wèn)題，如何安放車(chē)輛能夠使用戶取車(chē)最快最為方便（比如，后停的 車(chē)安放在最內(nèi)部，早先停的車(chē)放在最外部，這樣先停的車(chē)在近段時(shí)間內(nèi)很 可能會(huì)取車(chē)，使機(jī)械臂能夠以最快的速度和最短的距離取車(chē)，并且放置到 圖 4 停車(chē)場(chǎng)內(nèi)部機(jī)械調(diào)動(dòng)車(chē)輛 相應(yīng)的車(chē)廂） ） ，進(jìn)入車(chē)廂后，只需開(kāi)車(chē)從出口

9、出去就行，系統(tǒng)檢測(cè)到您取 車(chē)離開(kāi)后，車(chē)廂門(mén)自動(dòng)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(chē)場(chǎng)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(lái)代 替人的行為，大大簡(jiǎn)化了車(chē)主的停車(chē)行為，車(chē)主只需要按下停車(chē)按鈕，因 為在后續(xù)中考慮到一些優(yōu)化問(wèn)題，所以要添加用戶手機(jī)號(hào)碼輸入和預(yù)約取 車(chē)時(shí)間等功能，方便用戶和停車(chē)場(chǎng)維護(hù)。添加用戶手機(jī)號(hào)后，能夠?qū)崟r(shí)地 把停車(chē)信息反饋給用戶：比如停車(chē)場(chǎng)地址，停車(chē)時(shí)間等，用戶還可以通過(guò) 短信或者手機(jī)隨時(shí)更改或者預(yù)約取車(chē)時(shí)間或者停車(chē)時(shí)間 。 2. 預(yù)約取車(chē)時(shí)間 這一細(xì)節(jié)方面的設(shè)想 是為了方便停車(chē)場(chǎng)為車(chē)輛分配停放位置，用語(yǔ)優(yōu) 化算法，提高效率，比如，預(yù)約時(shí)間為 3

10、 小時(shí)的車(chē)輛比預(yù)約時(shí)間為 5 小時(shí) 的車(chē)輛，停車(chē)場(chǎng)更容易把車(chē)安放在停車(chē)場(chǎng)距離取車(chē)車(chē)廂近的位置，方便快 速取車(chē)。 3. 立體結(jié)構(gòu) 將停車(chē)場(chǎng)多層管理，大大提高了停車(chē)場(chǎng)的車(chē)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(chē)場(chǎng)吞吐效率得到很大的提高。 4. 高峰時(shí)期的考慮 在大城市的上下班時(shí)間， 用戶在短時(shí)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(shí)的調(diào)整方案，無(wú)需增加額外的復(fù)雜設(shè)備和技術(shù)來(lái)緩解 改問(wèn)題：比如在上班高峰期，車(chē)庫(kù)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(chē)輛的自動(dòng)移動(dòng)和安放，因?yàn)橥７旁谝粚?的車(chē)輛無(wú)需用吊臂吊起， 并 且 傳送帶

11、由于沒(méi)有夾取，抬 升等動(dòng)作，速度比吊臂快很多） ，這樣，在 車(chē)輛一旦?？窟M(jìn)車(chē)廂后，傳送帶立即把車(chē)輛運(yùn)送到一層內(nèi)部的一個(gè)位置先 行安放，騰出車(chē)廂，方便下一輛車(chē)進(jìn)入，然后吊臂此時(shí)的工作就是把一層 增 加 的車(chē)輛根據(jù)計(jì)算機(jī)控制， 吊起后再安放到其他層的停車(chē)位，就是說(shuō)， 一輛車(chē)在用戶和停車(chē)場(chǎng)的服務(wù)端口看來(lái)，他體會(huì)到的停車(chē)時(shí)間只有約為用 戶把車(chē)開(kāi)進(jìn)車(chē)廂，然后離開(kāi)的時(shí)間。這樣能夠很大地緩解這個(gè)問(wèn)題。 在下班時(shí)間： 用戶取車(chē)的需求在短時(shí)間內(nèi)劇增， 同樣運(yùn)用上述的手段， 將用戶預(yù)約取車(chē)（所以在先前增加預(yù)約功能的設(shè)計(jì)）的車(chē)輛提早安放到停 車(chē)場(chǎng) 1 層的緩沖區(qū)，當(dāng)用戶進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)刷卡取車(chē)時(shí)，能夠快速通過(guò)傳送帶 將車(chē)

12、輛送入取車(chē)車(chē)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(chē)場(chǎng)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(chē)庫(kù)管理模塊，用戶交互模塊，網(wǎng)絡(luò)交互模塊，數(shù) 據(jù)庫(kù)，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(chē)庫(kù)管理模塊 數(shù)據(jù)庫(kù) 機(jī)械運(yùn)行模塊 圖 5 各個(gè)模塊關(guān)聯(lián)圖 在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中， 我們首先需要針對(duì)各個(gè)模塊分別進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，最后 將各個(gè)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(gè)模塊功能說(shuō)明 中心控制模塊：該模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心，管理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，從各個(gè)停車(chē)位 處收集相關(guān)

13、信息（例如：空余車(chē)位數(shù)，在庫(kù)車(chē)輛信息，附近路況，特殊情況等） ， 轉(zhuǎn)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，并使用這些信息與用戶和網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行交互。 車(chē)庫(kù)管理模塊：該模塊用于管理整個(gè)車(chē)庫(kù)，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(kù)車(chē)輛信息收集，使 用用戶信息管理，出入庫(kù)運(yùn)行管理，車(chē)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(chē)輛在庫(kù)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，有收集信息的傳感器，移動(dòng)車(chē)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(chē)位查詢(xún)，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。可供臨時(shí)停放車(chē)輛的客戶使用。 五、模型設(shè)計(jì)的缺點(diǎn) 該智能停車(chē)場(chǎng)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型只是簡(jiǎn)單的粗略設(shè)計(jì)，其中很多因素都被簡(jiǎn) 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(duì)于資金和場(chǎng)地建設(shè)的費(fèi)用等因素沒(méi)有做太多考慮， 只是單純地覺(jué)得 采用該模型能夠成