智能车库管理系统的设计与实现

智能车库管理系统的设计与实现

田增明

（天津巴泰克汽车装备有限公司300353）

摘要：随着社会经济的发展，机动车的数量和使用频率也将大大增加，给城市的交通带来沉重的压力，如何将物联网技术与停车管理结合起来，缓解城市交通拥堵，实现对车位的有效利用，成了当今最急迫的问题。

本文提出了一种基于多媒体感知的智能车库管理系统，该系统利用物联网技术中的RFID技术可以实现不停车收费；利用传感器技术和无线网络通信技术可以感知车位状态并为驶入车辆自动分配空余车位、提供入库指引和反向寻车服务；同时还可以对外进行信息发布提供相关的车库状态信息。

关键字：智能车库；RFID技术；车辆检测

1引言

现今，随我国国民经济的迅速发展，城市规模的不断扩大，汽车的数量和使用频率也将大大增加，方便了人们的生活，但同时也带来了一系列问题。如对中心城市的交通带来沉重的压力；交通“停车难”成为了日益严重的问题。目前大多数的停车场管理还是采用传统的人工管理，部分停车场的管理人员仅限于收取停车费，较少参与停车管理。由于管理人员疏于管理造成停车人的随意停车，停车场内无序停车、道间停车、弯道停车的现象比较普遍，使得停车场不能得到有效利用。这已经完全不能满足社会发展的需要，因此建立一种高性能的智能化停车管理系统成为一种必然趋势。为了解决以上问题，本文对智能车库管理系统进行了设计研究，实现了停车场内无人化的管理，使得停车场的管理规范科学高效。

本设计能够引导驾驶员查找空车位，为驾驶员节省时间，减少因缺乏停车信息而引起的车位难找的情况。大大缓解了城市交通拥堵状况，减少了道路占用，降低了车辆尾气排放和噪声，提高停车场的车位使用效率。同时，采用集约化系统化的车位管理、收费管理，也可有效改变停车场收费管理混乱的状况。

2智能停车管理系统的设计方案

2.1总体系统设计方案

本文所设计的控制系统分为三部分组成：入库控制模块、信息显示模块、无线通讯模块、地锁控制模块和出库控制模块。总体框图如图2-1所示。

本系统的实现原理是：在车库的入口和出口分别受到数据库的控制，当车距离入口道闸一定距离时，自动进行无线传输的操作，通过RFID标签准确无误地录入信息，利用传感器和射频技术在不接触的情况下读取标签信息，自动对信息进行处理，查找并分配车库，并在显示屏上显示车辆信息和车辆要停入的车库；然后车辆到达抬杆时，抬杆自动抬起，控制模块立即做出反应，引导寻迹灯会自动点亮，自动引导车辆入库。小车出来，出口控制端的道闸自动抬起，然后对信息的再次录入，可以实现车辆在车库停靠时间的检测。

2.2主控单元模块

本设计采用AT89S52单片机作为整个系统的控制核心。AT89S52使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。AT89S52单片机引脚图如图2-2所示。

2.3射频识别技术（RFID）

RFID技术不需要人工干预，不需要直接接触、不需要光学可视即可完成信息输入和处理，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便，实现了无源和免接触操作，应用便利，无机械磨损，寿命长，机具无直接对最终用户开放的物理接口，能更好地保证机具的安全性；数据安全性能高，除标签的密码保护外，读写器和标签之间也可互相认证，实现安全通信和存储等。

射频识别系统由电子标签、读写器、计算机通信网络三部分组成。其基本工作流程如下：

(1)读写器将无线电载波信号经过发射天线向外发射；

(2)当电子标签进入发射天线的工作区时，电子标签被激活，将自身信息的代码经天线发射出去；

(3)系统的接收天线接收电子标签发出的载波信号，经天线的调节器传输给读写器。读写器对接收到的信号进行解调解码，送往后台的电脑控制器；

(4)电脑控制器根据逻辑运算判断标签的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构的动作；

(5)执行机构按照电脑的指令动作；

(6)通过计算机通信网络将各个监控点连接起来，构成总控信息平台，可以根据不同的软件来完成要实现的功能。

2.4车位红外巡检系统

停车场最短路径算法是以停车场结构信息为数据基础的，为了得到一张包含了车位信息的停车场抽象结构图，我们必须实时获取停车场的车位信息，这里我们采用的反射型红外光束传感器SX250MJ来获得每个车位有车无车状态。SX250MJ是车位传感器的主要部件，其性能决定了传感器的可靠性。该传感器利用红外回波检测法进行位臵检测，有很强的抗静电干扰和温度干扰的特点，与超声波检测相比，速度快(响应时间30ms)，不受机械噪声干扰和电磁波干扰的影响。

反射型红外光束传感器SX250MJ，其主要原理就利用红外线发射/接收原理来实现的。其主要电路如图2-3、图2-4所示：

车位红外巡检系统的工作原理：当无车时，发射器发射的光束通过地面反射后能被接收器接收到，光束传感器输出动作“ON”。当有车时，反射光束不能被接收器接收到，其输出动作为“OFF”。通过单片机对其输入口检测就可以知道是否有车停在该车位。

整个巡检系统由主机和定位于各检测车位之上的红外光束传感器从机组成。系统工作在主从工作方式下，由主机统一调度从机工作，各传感器从机通过RS485接口与主机进行半双工通讯。整个检测系统由主机发送指令统一管理，对传感器进行巡回检测。从机通过RS485总线接收到主机发送的地址码，与自己地址核对并确认自己被寻址后，开始车位检测，并将状态信息送回主机。主机根据每次巡检的结果进行车位判断。

2.5无线传输模块

为了解决人工引导停车的麻烦，此设计应用了无线传输录入信息的技术，通过RFID标签上信息的写入，利用射频技术在不接触的情况下读取标签信息，然后自动对信息进行处理，在数据库的自身分析下，查找并分配车库，同时，在液晶显示屏上显示车辆的信息和车辆要停的车库。在无线传输的作用下，抬杆会在车辆到来时，自动抬起，而且引导轨迹灯会自动点亮。

无线传输具体操作流程如下所示：

（1）当车距离道闸一定距离时，自动执行无线传输的操作，能准确地录入信息，对信息进行处理；

（2）然后对整个停车系统的车位进行判断，控制模块立即做出反应，亮起到车库的光迹，抬起车库内部的杆，并在显示频上显示空车位，利用这些对车辆进行引导，同时用程序控制车辆光敏电阻模块，实现对光迹的寻找。

（3）小车出来，信息录入数据库，再次实现无线传输功能，系统做出反应，记录停车时间，出口的道闸自动升起。

2.6信息显示模块

信息显示模块主要用于显示文字信息，给顾客以人性化的提示。以加快停车速度，提高停车场的效率。信息显示模块主要在两类位置进行安放。

(1)在入库口显示停车场是否仍有空车位以供停车，若停车场满，则显示“停车场满”信息；如果有空车位，通过无线传输模块自动对信息进行处理，数据库自身分析查找并分配车位，并在液晶显示屏上显示车辆的信息和车辆要停的车位。

(2)在出库口显示要出库车辆的信息，如车辆车牌号，车辆停车时间，收费金额等。

2.7地感线圈电路

地感线圈电路是停车引导系统的核心部位，是用来执行停车引导的，已达到智能化停车的目地。它是利用LC振荡电路原理来工作的，其主要电路构成如图2-5所示，在地面上先造出一个圆形的沟槽，直径大概1米，或是面积相当的矩形沟槽，再在这个沟槽中埋入两到三匝导线，这就构成了一个埋于地表的电感线圈。当有大的金属物如汽车经过时，由于空间介质发生变化引起了振荡频率的变化（有金属物体时振荡频率升高），这个变化就作为汽车经过“地感线圈”的证实信号，同时这个信号的开始和结束之间的时间间隔又可以用来测量汽车的移动速度，这就是“地感线圈”。

3系统实现的功能

本文设计的是以物联网为基础的智能停车管理系统，能够实现以下功能：

（1）车位自动统计。智能停车管理系统通过所采用的红外传感技术与无线通讯技术，能够实现对停车场中进出的全部车辆进行智能化的计算与统计，并且根据统计得出的结果，实时地把具体车位情况向车位显示屏进行传送，这样就实现了车位显示屏能够智能显示当前停车场内具体的车位空余信息。

（2）车位自动引导。在车辆进入停车场后，智能停车管理系统的车位引导模块会对车位的具体占用与空闲情况进行自动检测，并通过车位引导控制设备实时发送车位的变化情况到车位引导显示器上，并点亮相关车位路径指示灯，车辆可以根据显示器上显示的路径引导信息，使司机方便快速的找到由智能停车管理系统自动分配的最佳停车位。

（3）车位智能管理。智能停车管理系统能够对停车位进行全面的控制与管理。车辆进入停车位后，自动检测车辆并将该停车位占用的信息发送给系统主机，清楚的了解当前停车场车位的具体使用情况。

（4）数据共享。智能停车管理系统的车位引导模块能够同停车场管理模块共用一个数据库，实现数据信息之间的共享，这样就保证了系统间有着良好的联动性。针对数据库中所包含的车位信息，智能停车管理系统有相应的数据查询端口。

（5）反向寻车。智能停车管理系统在进行功能拓展后，能够对车主车辆的停放位置进行自主的查询，当司机回到车库取车时，可以根据相关信息通过查询系统，反向查询自己的车辆的具体停放车位位置。

（6）信息显示。通过LED显示屏幕，实时显示更新当前车位实际占用，并对外发布车库的相关信息，如当前车库空余车位情况、收费方式、分配的车位信息等。

4结语

本文设计的智能停车管理系统突破了传统的停车管理模式，实现了车辆引导、车辆自动识别和信息化管理的功能，对停车位信息进行了合理有效地配置，提高了车辆的通行效率、车位的使用效率，方便管理人员进行调度，减轻管理人员劳动强度，实现了智能化的管理，是未来停车场管理的发展方向。

参考文献：

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