智能停车场管理系统设计

温州职业技术学院毕业综合实践课题名称：城市智能停车场控制系统设计与研究作者：彭坚行学号：08031322系别：电气电子工程系专业：电气自动化指导老师：章丽芙专业技术职务讲师2011年3月浙江温州课题摘要随着国民经济的持续稳定增长和汽车工业的迅速开展，城市机动车拥有量急剧增加，城市交替需求也迅速增长，随之而来的交通拥挤，阻塞喝“停车难，乱停车”等现象，已成为我过许多大中城市普通存在的交通问题。尤其城市停车场成为了我们最关注的问题，智能停车系统，以其充分利用空间、节省占地面积、时间等显著特点，成为解决停车难的问题的重要解决方法。智能停车库是为城市建设提供的简单便利的附属设施，可以充分的利用城市的地下空间以其解决城市间停车难题的重要举措，可以缓解和解决繁华地段的及住宅小区乱停车等问题，道路交通阻塞不通，其社会效益极其的显著效果。本文利用了PLC智能停车控制系统，首先介绍其工作原理，采用智能化的车位监控管理，分析了车位控制系统的需处理的数据元素的逻辑关系，采用进出智能自动识别车辆进出的方法大大节省了停车时间和占用空间。关键字PLC控制停车场智能管理目次1绪论21.1智能停车场概述21.1.1智能停车场的作用21.1.2智能停车场在中国的开展22智能停车场的介绍以及设计内容32.1智能停车场的组成局部32.1.1智能出口控制系统42.1.2智能入口控制系统42.1.3实时监控42.1.4智能停车场管理软件设计43.智能停车场的具体设计53.1元器件53.1.1模板及铁柱53.1.2按钮开关5限位开关8电机93.1.5传感器103.1.6中间继电器123.1.7继电器插座133.1.8开关电源143.1.9读卡器153.1.0车位指示灯154.硬件汇总表17结论18致谢19参考文献201绪论提出一种智能停车场管理系统，并阐述了该系统的组成、功能、软件设计技术等。近几年，我国停车场自动管理技术已逐渐走向成熟，停车场管理系统向大型化、复杂化和高科技化方向开展。已经成为智能建筑的重要组成局部。并作为楼宇自控系统的一个子系统与计算机网络相联，使远距离的管理人员可以监视和控制停车场。智能停车场管理系统采用先进技术和高度自动化的机电设备，并结合用户在停车场收费管理方面的需求，以及交通管理方面的经验而开发的系统。该系统提供了一种高效率的管理方式，为用户提供更方便、更有效的效劳。1.1智能停车场概述智能停车场的作用智能停车场管理系统采用图形人机界面操作方式，具有操作简单、使用方便、功能先进等优点，车场使用者可以在最短的时间进入或离开停车场，以提高车库管理质量，取得高的经济效益和良好的社会效益。智能停车场管理系统设立自动收费站，无需操作员即可完成其收费管理工作。按其所在环境不同可分为内部智能停车场管理系统和公用智能停车场管理系统二大类。内部停车场综合管理系统主要面向该停车场的固定车主与长期租车位的单位、公司及个人。一般多用于单位自用停车场、公寓及住宅小区配套停车场、办公楼的地下停车场、长期车位租借停车场与花园别墅小区停车场等。此种停车场的特点是使用者固定，禁止外部车使用。公用智能停车场管理系统一般设在大型的公共场所，使用者通常是一次性使用者，不仅对散客临时停车，而且对内部用户的固定长期车辆进行效劳，该停车场特点是：对固定长期车辆与临时车辆分别管理，共用出入口，分开管理。智能停车场在中国的开展我国在20世纪80年代初开始研制和使用智能停车车库设备。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，智能停车车库设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广阔用户接受。智能停车车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，智能停车车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％—90％，如果采用地上多层〔21层〕立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发本钱。智能停车车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的平安，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，智能停车车库从管理上可以做到彻底的人车分流。。2智能停车场的介绍以及设计内容2.1智能停车场的组成局部智能停车场场是一种复杂的设备,它一般采用对停车场的入口控制系统以及对出口的控制系统，车位状态检测，车管传感器，继电器，反射型光电开关，开关电源灯组成。〔如图〕图2.1智能停车场结构2.1.1智能出口控制系统出口管理站主要的任务是对驶出车辆进行自动收费。当车辆驶近出口电动栏杆处，出示感应票卡停车凭证，经验读机识别，此时出行车辆的编号、出库时间、出口车牌摄像识别器提供的车牌数据和阅读机数据一起送入管理系统，进行核对与计费，出口管理站的验确认票卡有效，核实正确，出口电动栏杆升起放行。出口站可以确认票卡是否有效。如果确认所持票卡无效，那么出口管理站收回或还给驾驶员，拒绝驾驶员驶出停车场，信息屏将显示相应的信息。2.1.2智能入口控制系统当车辆驶近入口，可以看到停车场指示信息，标志显示入口方向与车库内车位的情况。当通过地感线圈时，监控室可以监测到有车辆将要驶入，假设车库停车满，那么库满灯亮，拒绝车辆进入，假设车未满，允许车辆进入。车辆开到入口机处，使用感应卡确认，如果该卡符合进入权限，会自动开启车库门，及时让车辆通过，然后判断并自动关闭车库门，防止下面车辆通过，进入的车辆可由摄象机摄下进场车辆图象、车牌数据与停车凭证数据〔凭证类型、编号、进库日期、时间〕，一并存入管理系统计算机，以备该车出场时进行车辆图象与卡进行比拟，确认该车是否合法出场2.1.3实时监控包括监控设备工作情况、工作模式确实定等。当读卡器控制到车辆出现时，立即向计算机报告工作模式。在计算机的屏幕上实时显示各出入口车辆的卡号、状态、时间、和车主的信息等。如果有临时车辆出入车库，那么计算机还负责向电子显示屏输出显示信息，向远端收款台的票据打印机传送收费信息。。2.1.4智能停车场管理软件设计智能停车场全部采用计算机PC自动管理，监视车库情况，需要时，管理人员通过主控计算机对整个停车场情况进行监控管理。可实时监察每辆车的出入情况，并自动记录，包括内部车辆的出入时间、车位号、停车费等信息。同时可以完成发内部卡、统一设置系统设备，如控制器、收款机等的参数，统计查询历史数据等工作，并打印出各种报表，可以对不同的内部车辆分组授权，登记有效使用期。3.智能停车场的具体设计监控系统那么主要是对现场设备的状态依据管理及控制流程进行监视与控制，对车辆的进入和离开进行监控，根据车辆出入库状态自动开、关道闸并自动开启及关闭图像采集设备；采集车辆出入车位状态并结合车辆动态监控流程显示车位状态；对临时车位那么自动计数并能启动满位显示同时设备自动停止受理临时停车请求；根据车辆经行车道状态自动进行会车提示，该局部功能的实现由现场设备及现场控制器及相关监控软件完成，停车场管理及监控系统需要有如下的设备作为硬件支撑：管理及监控PC机、读卡器、车辆检测器〔地感线圈挡车器〕、车位传感器等。3.1元器件3.1.1模板及铁柱本智能停车场采用90CM*90CM的木板模型作为此次停车场的模型模板。铁柱采用17CM的铁棒子来支撑整体立体式停车场的整体支架。按钮开关按钮开关是一种结构简单，应用十分广泛的主令电器。在电气自动控制电路中，用于手动发出控制信号以控制接触器、继电器、电磁起动器等。按钮开关的结构种类很多，可分为普通揿钮式、蘑菇头式、自锁式、自复位式、旋柄式、带指示灯式、带灯符号式及钥匙式等，有单钮、双钮、三钮及不同组合形式，一般是采用积木式结构，由按钮帽，复位弹簧，桥式触头和外壳等组成，通常做成复合式，有一对常闭触头和常开触头，有的产品可通过多个元件的串联增加触头对数。还有一种自持式按钮，按下后即可自动保持闭合位置，断电后才能翻开。按钮开关可以完成启动、停止、正反转、变速以及互锁等根本控制。通常每一个按钮开关有两对触点。每对触点由一个常开触点和i一个常闭触点组成。但按下按钮，两对触点同时动作，两对常闭触点先断开，随后两对常开闭合。为了标明各个按钮的作用，防止误操作，通常将按钮帽做成不同的颜色，以示区别，其颜色有红、绿、黑、黄、蓝、白等。如，红色表示停止按钮，绿色表示起动按钮等。按钮开关的主要参数有型式及安装孔尺寸，触头数量及触头的电流容量，在产品说明书中都有详细说明。按用途和触头的结构不同分类〔1〕常开按钮〔2〕常闭按钮〔3〕复合按钮。常用国产产品有LAY3，LAY6，LA20，LA25，LA38，LA101，LA115等系列。本智能停车场采用了按钮开关。红绿两种颜色，红色代表停止、绿色代表通行两种指示灯。本系统选用钮子开关MTS-102：1>额定电流、电压:3A250V,6A125VAC

2>介电强度:>1500VAC/1min

3>电气寿命:>10000Cycles

4>环境温度:-25～+855>接触电阻:<50mΩ

6>绝缘电阻:>100限位开关限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体(如固定架、门框等，简称静物)上或者运动的物体〔如行车、门等，简称动物〕上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和机。限位开关也可分为旋转限位开关及直行限位开关。此智能停车场采用了直行限位开关，微动开关ZW11-H。电机电机，俗称“马达”，是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称〔俗称马达〕，在电路中用字母“M”〔旧标准用“D”〕表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中用字母“G”表示。电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置。电动机也称〔俗称马达〕，在电路中用字母“M”〔旧标准用“D”〕表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。发电机在电路中用字母“G”表示。它的主要作用是利用机械能转化为电能，目前最常用的是，利用热能、水能等推动发电机转子来发电，随着风力发电技术的日趋成熟，风电也慢慢走进我们的生活。电机分为静止电机和旋转电机。我们采用了静止电机。规格为型号：S50K电压：DC24V空载转速：7r/min负载转速：5.5r/min输出扭矩：6kg重量：65g传感器传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反响等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。向传感器提供±15V电源，激磁电路中的晶体振荡器产生400Hz的方波，经过TDA2030功率放大器即产生交流激磁功率电源，通过能源环形变压器T1从静止的初级线圈传递至旋转的次级线圈，得到的交流电源通过轴上的整流滤波电路得到±5V的直流电源，该电源做运算放大器AD822的工作电源；由基准电源AD589与双运放AD822组成的高精度稳压电源产生±4.5V的精密直流电源，该电源既作为电桥电源，又作为放大器及V/F转换器的工作电源。当弹性轴受扭时，应变桥检测得到的mV级的应变信号通过仪表放大器AD620放大成1.5v±1v的强信号，再通过V/F转换器LM131变换成频率信号，通过信号环形变压器T2从旋转的初级线圈传递至静止次级线圈，再经过外壳上的信号处理电路滤波、整形即可得到与弹性轴承受的扭矩成正比的频率信号，该信号为TTL电平,既可提供应专用二次仪表或频率计显示也可直接送计算机处理。由于该旋转变压器动--静环之间只有零点几毫米的间隙，加之传感器轴上局部都密封在金属外壳之内，形成有效的屏蔽，因此具有很强的抗干扰能力。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为根底运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的根本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类；传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。我们采用了物理传感器，本系统采用的传感器为光电开关E3F-DS10C4品名：光电开关漫反射型外形：直径18毫米圆柱体检测距离：10厘米〔CM〕检测物体：不透明体工作电压：直流10-36VDC以内输出方式：NPN三线常开输出电流：300毫安〔mA)外壳材料：塑料ABS中间继电器中间继电器(intermediaterelay)：用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。它用于在控制电路中传递中间信号。中间继电器的结构和原理与交流接触器根本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中。它一般是没有主触点的，因为过载能力比拟小。所以它用的全部都是辅助触头，数量比拟多。新国标对中间继电器的定义是K，老国标是KA。一般是直流电源供电。少数使用交流供电。1.DZ系列继电器为阀型电磁式继电器。线圈装在"U"形导磁体上，导磁体上面有一个活动的衔铁，导磁体两侧装有两排触点弹开。在非动作状态下触点弹片将衔铁向上托起，使衔铁与导磁体之间保持一定间隙。当气隙间的电磁力矩超过反作用力矩时，衔铁被吸向导磁体，同时衔铁压动触点弹片，使常闭触点断开常开触点闭合，完成继电器工作。当电磁力矩减小到一定值时，由于触点弹片的反作用力矩，而使触点与衔铁返回到初始位置，准备下次工作。2.本继电器的"U"形导磁体采用双铁心结构，即在两个边柱上均可装的设线圈。静态中间继电器的特点；1.静态中间继电器采用线圈电压较低的多个优质密封小型继电器组合而成，防潮、防尘、不断线，可靠性高，克服了电磁型中间继电器导线过细易断线的缺点。2.功耗小，温升低，不需外附大功率电阻，可任意安装及接线方便。3.继电器触点容量大，工作寿命长。4.继电器动作后有发光管指示，便于现场观察。5.延时只需用面板上的拨码开关整定，延时精度高，延时范围可在0.02-5.00S任意整定。本系统采用了静态中间继电器，JQX-13F1ZLY1DC24V大一组继电器。3.1.7继电器插座本系统选用泰明DTF08A继电器插座配JQX-13FLY2NJ继电器底座额定电压：250VAC

额定电流：7A

绝缘电压：》3KV

材料：阻燃-PC或PA66+GF(V1/V0)

夹簧材料：QSn6.5-0.1

固定座弹簧：塑料

模块：无

配套继电器：HH54P,MY43.1.8开关电源开关电源1是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制〔PWM〕控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的本钱都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源本钱在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为本钱反转点。随着电力电子技术的开展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一本钱反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的开展空间。人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件，边开发开关变频技术，两者相互促进推动着开关电源每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向开展。开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，也有AC/ACDC/AC如逆变器DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。以下分别对两类开关电源的结构和特性作以阐述。开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的〔在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小〕/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各局部的布置差异很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。我们采用了单输入15W-24V电源，功率为15W的开关电源。3.1.9读卡器本系统读卡器具体识别、历史查询、扣费等功能。可以根据用户的刷卡信息提供快捷方便的使用系统。历史查询包括系统车流量统计、系统故障查询、收费状况查询等。停车场的停车数量由计算机监控中心进行统计管理，可根据票卡的种类不同来统计停车场的车流量。可对软件自身的参数和状态进行修改、设置和维护。包括口令设置、修改软件参数、系统备份和修复，进入系统保护状态等，系统设置平安功能，对系统设置相应的保安措施，限定工作人员的操作级别，管理人员需输入其操作密码，方可在自己的管理权限上操作。3.1.0车位指示灯这里我们用红色信号灯来显示停车场的车位状态。灯亮那么表示该位置已有车，否那么灯暗，在入口也设置信号灯，灯亮那么表示这区已无车位，暗那么表示该区还有车位。信号灯是交通平安产品中的一个类别，是为了加强道路交通管理，减少交通事故的发生，提高道路使用效率，改善交通状况的一种重要工具适用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信号控制机控制，指导车辆和行人平安有序地通行。本系统采用的是泰明信号灯指示灯XD10-3DC12VDC24VAC220V10mm额定电流、电压：220VAC绝缘电阻：>100MΩ介电强度：>1500VAC/1min焊接温度：<300°C3S寿命：>10000小时伏数：12VDC,24VDC,220VAC颜色：红4.硬件汇总表材料名称个数模型木板110*80CM1个限位开关3个传感器1个指示灯16个螺丝假设干灰色油漆1个遥控开关11个蓝色铁皮0.7平方继电器3个开关电源1个电机3个按钮开关3个结论经过两个月的研究工作，通过在书店、图书馆以及互联网查询相关资料，了解了停车场的起源和开展过程，并且加深了对停车场的运行过程、控制系统的认识。并且，使我将原来所学的知识系统化、理论化、实用化，对如何使用已有的知识及获取相关资料方面的能力又有了提高。通过这次设计，我认识到无论做什么，都要踏实，勤奋，严谨的工作态度，这对我以后的工作将产生深远的影响。本次设计到达了预定的设计目的。充分利用可编程控制器控制技术，通过合理的设别选型、设计软件，提高了智能停车场运行的可靠性和运行效率，使智能停车场结构紧凑、使用