一种智能泊车管理导航系统的设计案例

2013-05-20

　1.需求背景

　　1.1 需求背景

　　当前，中国国民经济正处于高速发展的重要阶段，随着国民经济健康持续的快速发展，GDP与居民收入持续稳定增长，我国汽车产业呈现爆发式增长，产销规模在1999-2009年的10年间保持了20%以上的年均增幅。据中汽协最新发布2009年国产汽车产销统计数字显示，在2009年，我国汽车产销1379.1万辆和1364.48万辆，同比增长48.30%和46.15%。高达近五成的同比增速，也超过了历史最高的井喷时期。目前我国已跃居世界第一大汽车消费国。

　　1.2 行业现状

　　随着人们生活水平的不断稳步提高，汽车作为交通工具已逐步成为日常生活中不可或缺的必需品，随着汽车行业销量的持续增长、特别是大量私家汽车的出现，使得很多城市的中心区、繁华商业区等区域的交通和停车问题日趋恶化。由于停车位供不应求，同时为寻找停车位而盲目巡游，造成了拥堵和秩序混乱，导致产生了许多不必要的交通流量。造成的严重资源和时间浪费，同时增加尾气排放，不利于城市有序、健康、可持续的发展。

　　如何有效的减少因盲目寻找停车位而产生的无效交通流，优化配置停车资源，提高停车者的使用方便性，保障交通顺畅和规范停车秩序。降低管理成本，提高场地利用效率，同时节约时间和资源，减少非必要排放，促进绿色环保城市建设。

　　较长时期以来，全国大中城市的停车设施建设相对滞后于机动车辆的快速增长，致使停车矛盾愈加严重，“停车难、乱停车”的恶性循环成为城市交通管理的难点和热点问题。停车泊位供给短缺直接引发出行不便、堵塞交通、损毁绿化、破坏环境、威胁安全等问题，从而影响生活质量，提高生产成本，阻碍社会经济的正常发展，其危害不言而喻。如果不及早采取措施，将不利于城市有序、健康、可持续的发展。因此，必须对停车的供需关系进行优化调整，促进城市停车系统的协调发展。

　　1.3 行业分析

　　据最新一项对我国 16个大中城市停车泊位与汽车数量的调查表明，公共停车泊位与汽车数量的比例为1：3，有的城市甚至达到1：5，也就是说3 辆车或者 5辆车才有一个车位，特别是商业区、城市旅游景点的比例高达 1：10. 截至2009年6月统计数据显示苏州市区登记在案的248个小区和 244个社会停车场，能提供车位64760只。其中，在市质量监督所特种设备安全监察处登记在案的立体停车库(场)仅有 35个，能提供停车位3393 个，只占到市区车位总数的5% 。

　　这两个数字只是简单的反映出了“供”和“需”之间的矛盾，然而在停车这个问题上，决不是供不应求四个字能够概括的。从建设到管理，从资源利用到经营与收费，问题存在于多个层面——这决不是简单的停车位供给的问题。

　　注意有以下原因：

　　1、停车位信息不畅，停车场管理缺乏效率;

　　车辆进入停车场后，无法最快速最便捷的找到对应车位，而在寻找车位过程中无相应智能指示，在寻找车位的过程中无谓的寻找，造成不必要的流量。浪费车主的时间和资源。现有停车位没有完全有效利用也是影响静态停车的一个重要因素。提供一种行之有效的办法提高现有车位资源的利用率使各停车场内车位信息稳定、高效传达至驾驶员处也是摆在管理者眼前的一个问题。

　　智能停车管理系统将通过车位侦测技术，实时提供空余车位信息，并提供导航功能，有效解决寻找车位的烦恼。

　　2、管理混乱，收费标准不一，容易引起纠纷;

　　目前多数停车场，采用人员收费方式，在收费过程中，对于停车时间，车型等收费因素不明确，容易造成纠纷。同时，帐务不明确，无法避免营私舞弊，私吞收费等情况。

　　智能停车管理系统将自动登记车辆进入与离开时间，自动计费并显示，同时采用无线语音提示等功能，增加透明度与可信度。同时可以按照时间段自动生成报表，使收费情况明了正确。

　　2.产品与功能

　　2.1 产品介绍

　　在智能停车场管理系统中，我们率先提出了基于Wi-Fi + RFID +红外感应多种技术相互结合的智能停车场管理系统，主要实现三大块功能需求：车辆智能导航、一卡通记费，车位管理等功能。满足现代只能停车场地迫切需求。

　　系统使系统设计从提高人性化、智能化的角度出发。使整个泊车过程高度紧密联系，实现车辆智能入库、出库、收费等。

　　2.2 产品功能与描述

　　为了实现以上目标，对于泊车系统的设计做以下分析：智能泊车系统是一个具有自治功的系统，系统目标是实现车辆在进入车库区域后，根据和车库的管理系统进行无线信交流后，无人自动行驶到车库管理系统指定的停车位置。当车主需要提取车辆时，只停车场管理系统对车辆进行操作之后，车辆会自动行驶到指定的出口。该系统的设计求尽可能少的对停车场进行指导性的标识，以使停车场的布置成本达到最低。首先我先虚拟出一个停车场，停车场的场景图 3.1所示。

　　当车辆进入时，刷卡，身份确认，信息无误后，闸杆开启，车辆进入停车场，LED导航屏幕可以显示整个停车场的车位占用情况，自动导航车辆走向，当车主停车妥当后，系统自动识别车辆停泊车位，并返回给服务器，同时刷新导航记录。

　　当车主驾车离开时，系统自动合算泊车时间，计算金额。

　　2.3 设计原理

　　本系统中所采用的系统以及系统的构成符合以下原则：

　　规范性

　　本系统在设计过程中符合相关的国家标准和行业标准。

　　实用性

　　系统具备完成工程中所要求功能的能力和水准。系统符合本工程实际需要的国内外有关规范要求，并且实现容易，操作方便。实施后的智能化系统，能够在现在和将来适应技术的发展。

　　先进性

　　该智能化系统符合业界的发展趋势，从而保护用户在系统上的投资以及运行在其上的应用。

　　可靠性

　　系统具备在规定的条件下和规定时间内完成本技术文件规定功能的能力，具备系统长期和稳定工作能力。实施后的智能化系统保证有良好的运行状态。

　　经济性

　　系统满足性能价格比在各类系统和条件下达到最优。

　　可维护性

　　系统中的任一部分之联接都是灵活的，即从物理接线，到数据通讯、自动控制设备之联接大都不受或极少受物理位置和这些设备类型的限制。

　2.4 产品架构

　　系统采用先进的系统架构设计系统，采用感应式智能卡管理，核心技术部件由原装进口，主要管理设备自行设计生产，采用RFID卡的识别方式，为了方便业主停车，保护设备安全，防止碰撞事故的发生，此方案设计采用感应读卡距离为10-100mm。读卡设备符合国家智能卡管理的各项规定。

　　系统采用网络化管理，在出口设立收费管理处，通过电脑管理对车主统一发行卡片，对临时停车收取停车费，可实现自动储存进、出场记录，电脑软件管理等功能要求。

　　车场采用卡片管理系统，即：通过授权发行卡片，使停车客户持卡停车。即：卡片为进出车场的凭证，固定客户可以发放固定停车卡，卡片由业主长期保存。临时停车客户需要停车可以由出票机取票进入车场，出场时交费。

　　系统应采用具有临时停车客户和固定停车客户的车辆管理功能，即在进、出口安装针对固定客户使用的车辆识别设备和临时客户使用的自动出票设备及道闸，允许合法车辆通过，防止非法车辆进出。

　　在每个车位设置红外车位识别器，即使识别管理车位空置情况，并第一时间反馈给管理系统。

　　系统设备全部采用Wi-Fi联网管理方式，整个系统部署过程中尽量减少布线，减少施工麻烦，同时控制服务器能在中心管理室通过计算机对系统进行控制、参数设置及临时收费。

　　车场入口处可动态显示车场车位信息的LED电子显示屏，即使准确的可对车辆进行有序智能的引导。

　　卡口闸道具有反应灵敏的自动起落及防碰撞防砸车功能，可确保无论是进场车辆还是发生倒车的车辆，只要在闸杆下停留，闸杆就不会落下，严格杜绝砸车等现象的发生。

　　管理软件运行于中文WINDOWS环境下，应提供完善的管理和查询功能。并能根据要求进行修改。停车场自动管理系统可与物业管理中心联网，方便地实现停车场的物业收费管理。

　　同时对于智能泊车管理系统拥有车辆信息管理功能，将车辆图片资料以图片压缩技术存储在服务器的硬盘及数据库中。车辆出场读卡时，可调出入场时的图像，供管理员进行识别对比(如车型、颜色、车牌号码等)，在确认正确后放行。同时可以在出入口增加摄像鉴别功能，即：在出入口安装摄像机，进行车辆图像抓拍，并与读卡联动，通过视频多媒体处理技术联动。

　　2.5 系统原理

　　3.系统主要设备与管理软件

　　3.1 出入口控制机

　　1) 控制机箱：最新理念设计;密封、防雨、防尘，表面采用喷塑处理，抗腐蚀、耐老化，适合室外环境使用，正常情况下十年不褪色。使用后盖开机箱门，方便打开检查及维护。

　　2) 卡读写系统：系统采用RFID卡，此卡片有16个分区，可扩展为门禁、考勤、收费、通道管理、巡更等一卡通系统。采用特有的保密通讯协议，安全性强，具有多重相互认证。在停车场系统中使用的感应距离为10CM。

　　3) 面板信号系统：通过面板提示灯的显示，可指示读写器、数字式车辆检测器及出卡机是否正常工作。

　　4) 信息显示屏：中英文LED显示，安装在出入口控制机的正面，智能卡读写器的上方，以文字形式显示停车的出入场时间、收费金额、卡上余额、卡的有效期等相关信息，若系统不予入场或出场，则显示相关原因，明了直观。在空闲时显示时间日期、欢迎用语、或其他系统相关提示信息。

　　特点：

　　1) 采用室外超高亮LED发光管，白天仍然能显示明亮;

　　2) 采用超载规模集成电路和高性能单片机，系统稳定，升级方便;

　　3) 中英文滚动显示，内容丰富,人性化的问候;

　　4) 防雨防水式设计，确保全天候可靠运行;

　　5) 外观设计新颖，系统分级运行且不影响系统整体性能;

　　6) 可以根据客户需要,任意更改显示内容;

　　7) 语音提示：和电子显示屏功能相匹配，以语音的形式同步进行提示，指导用户科学使用停车场。向车主报告停车时间、缴费金额及人性化温暖的语言提示(如“欢迎光临”、“一路顺风”)等，提高系统收缴费透明度。

　　3.2 自动道闸

　　1) 具有双向自锁功能电动栏杆在开、关到位时，外力不能使电动栏杆上升、下降。

　　2) 具有时间保护功能当限位开关失效时，(线路断或磁敏开关损坏)，通过精确设定的运行时间，使栏杆正好运行到终点时停止。

　　3) 具有软启动功能及过流、过热保护有效保护电动栏杆的核心部位电机的正常运转。

　　4) 多种控制方式手动控制、按钮控制、遥控制台和电脑控制等操作方式。

其主要组成部分：

　　机箱：结构坚实牢固，做防雨水和喷塑保护，外壳可以用特制的钥匙方便地打开和拆下。

　　挡车闸杆：采用铝合金材料的方通杆，杆体内加了整条的加强筋，质量可靠。在栏杆大于4米时和风力较大时，栏杆有断裂的可能性。

　　电动机：电机和减速机构一体化设计，结构紧凑、免皮带传动，免维护，终身保修。

　　传动部分：四连杆平衡设计，确保栏杆运行轻快、平稳、输入功率小，防止人为抬杆和压杆，将外部作用力通过传动机构巧妙御载到机箱上。

　　电子控制部分：感应接近开关、机械行程开关，结构缓冲顶位三重控制。由主控制器(控制盒)、集成在减速机上的限位开关、遥控器等组成，并具有可以连接三联按钮或其他控制设备实行开、停、关控制的远程控制接口。

　　德富威电动栏杆的品种及规格齐全，能满足各种环境与场合的需要，其种类按车流量分标准型和快速型;按方向又有左右之分;按栏杆形状分有直杆型、曲杆型、折叠杆型和栅栏型。同时用户还可选配遥控装置、红外线检测保护装置或地感检测保护装置、RFID卡智能停车场管理系统等配置

　　3.3 导航信息屏

　　中英文LED显示智能导航，安装在个入口，拐角出，以文字和图片形式显示停车的时间，车位使用情况，并推荐车站停车车位和轨迹路线。

　　3.4 车位侦测器

　　红外感应侦测器安装在各个车位下方，实时侦测车位控制情况。

　　3.5 数据传输基站

　　场地覆盖Wi-Fi AP读写器，采用IEEE 802.11 技术，负责数据交换和信息回传。

　　4.系统工作流程

　　4.1 智能停车进出流程图

　　4.2 智能停车逻辑判断图

　4.3 车辆进出流程

　　入场车辆行驶至读卡区，系统自动检测是否有车，如有车，车主将卡片在读卡范围内轻轻一晃，系统即可感应卡片上的信息，并传输至控制系统，经系统逻辑判断正确后(如卡片过期或被损坏等则读卡无反应，且发出“此卡非法”等语音提示)，读写系统向卡上写入信息，并传送至管理主机上储存(在读卡瞬间系统抓拍该进场车辆图像，同时传送到电脑上保存)。系统同时发出“欢迎入场、此卡有效期多久”等语音温馨提示，中文电子显示屏则显示相应中文字幕。单片机发出开闸指令，道闸自动开启，车辆进入车场，防砸车检测器检测车辆通过，道闸自动回落。

　　出场车辆行驶至工作区，系统自动检测是否有车，如有车，车主只需将卡片在读卡范围内轻轻一晃，系统即可感应卡片上的信息，并传输至控制系统，经系统逻辑判断正确后(如卡片过期或被损坏等则读卡无反应，且发出“此卡非法”等语音提示)，系统向卡片上写入信息并传送至管理主机上储存(在读卡瞬间系统抓拍该出场车辆图像，同时传送到电脑上保存)。同时系统调出该卡入场时所抓拍的图像，由值班人员根据两幅图像进行对比(如：车牌号码、车型等)，如一致无误码，人工按回车键开闸(自动对比系统则由电脑自动对比图像及号码，如一致自动开闸放行)。读卡机发出“一路顺风、此卡有效期多久”等温馨提示，中文电子显示屏则显示相应中文字幕。道闸自动开启，车辆进入车场，防砸车检测器检测车辆通过，道闸自动回落。

　　4.4 临时车辆进出流程

　　入场临时车辆行驶至工作区，由值班人员预制车牌(输入该车车牌号码、车型等)并电脑发卡或由车主自行在读卡机上的按取卡按钮取卡，系统读取卡上信息，经逻辑判断正确后向卡上写入信息(在读卡瞬间系统抓拍该进场车辆图像，同时传送到电脑上保存)，系统同时发出“欢迎入场”等温馨提示,中文电子显示屏则显示相应中文字幕;此时系统将该记录传送至管理电脑，车主取走卡片，道闸自动开启，车辆进入车场，防砸车检测器检测车辆通过，道闸自动回落。

　　出场车辆驶至值班岗亭，车主将卡片交由值班人员在临时卡计费器上读卡，系统读取卡上信息，经逻辑判断正确后向卡片上写入信息，并传送至电脑储存。同时，系统在读卡瞬间系统抓拍该车辆进场图像，并传送到电脑上保存。此时系统调出该卡入场时所抓拍的图像，由值班人员根据两幅图像进行对比(如：车牌号码、车型等)，如一致无误值班人员根据电脑上显示收费相应的费用。系统读卡机同时发出“一路顺风”等温馨提示，收费显示屏则显示相应收费金额及相关中文字幕。值班人工按回车键开闸，道闸开启，车辆驶离车场，防砸车检测器检测车辆通过，道闸自动回落。

　　4.5 特殊车辆进出流程

　　特殊车辆(如军、警等免费车辆)进出场流程如下：

　　进场：车辆进场时由值班人员按[F8]键开闸，系统自动记录该条信息，道闸自动开启，车辆进入车场。

　　出场：出场时值班人员按[F9]键闸，系统记录该条信息并与入场信息对比正确后，道闸自动开启，车辆驶离车场。

　　5.产品功能

　　智能停车场管理系统采用稳定成熟的Windows Server 2003操作系统平台，后台采用 SQL Server 2005数据库，安全可靠，维护方便。系统实现实时监控到出入口车辆的情况、电动栏杆的状态、出卡机有无卡等多种信息。系统采用三层结构，各层组件能单独更新、替换，使您能在以后的改进中更有效降低成本，简化管理;同时可将数据处理从客户端转移到应用服务器和数据库服务器上，适应大规模和复杂的应用需求;具有广泛的数据库访问和复制能力;能有效提高系统并发处理能力及系统安全性。

　　智能停车场采用先进的C/S模式，软件界面人性化设计，采用中文界面，只需会简单的电脑操作而无需专业计算机知识，针对操作人员稍加培训即可掌握。停车场系统具有功能强大的数据处理功能，可以进行场内车辆查询和打印收费统计报表，并能够对停车场数据进行管理。

　　5.1 一卡通管理

　　管理智能卡相关信息，可以内含有一整套车辆信息：比如：车牌号、车型、车主信息等，同时RFID开还使用作为的电子钱包，可以做到连锁停车场的统一收费和脱机中央收费等等。

　　租卡发卡，车卡配对，一车多卡、一卡多车等。

　　5.2 车辆进出管理

　　通过系统控制闸道，对进出车辆进行开关控制。

　　5.3 收费管理

　　一卡通充值缴费功能。收费记录中有应收、实收、补缴金额、收费源(下位机收费还是上位机收费)等项。

　　5.4 统计报表

　　查询统计日报表、周报表、月报表、年报表等，同时可以将量统计查询报表带有柱状图或圆饼图形式显示，或是到处到Excel表格。

　　5.5 智能导航

　　根据实时车位空置信息，智能导航车辆泊车。