整体解决方案大型地下停车场车位引导系统方案

大型停车场车位引导系统
整体解决方案
项目组长：项目成员：
专业：自动化
指导教师：
院系：计算机科学与信息工程学院开题时间：
结题时间：
目录
1．项目设计背景 ....................................................................... 错误！未定义书签。

2.项目说明 (4)
3.系统的结构 (5)
4.车位引导系统组成 (6)
5.车位监测子系 (8)
6.入位引导子系统 (12)
7.核心算法 (15)
一、项目设计背景
随着社会的发展，生活水平的提高，汽车的拥有量越来越多，停车难的问题越来越突出。

停车需求大幅度增加，同时对停车场设备和停车环境的要求，也越来越高，而国内现有的大部分停车场，除安装收费管理系统外，对于车辆停放的导航基本采用人工管理办法，管理工作难度大，车辆的通行率和和停车场的使用效率低，无法及时统计车库内各车位的实时占用及分配情况，管理人员无法进行调度。

车场出入口道路堵塞,也间接影响到附近交通道路的畅通。

其次驾驶人也无法了解到车库内空车位的相关信息，花许很多时间去寻找空车位，既浪费时间又影响心情。

如果有一个面向大型停车场车位指示系统将可以很好地解决这一系列问题。

此设计加强了停车场的信息化管理，指引驾驶人快速进入空车位。

免去了驾驶人寻找车位的烦恼，提高了车库的使用效率。

解决了停车难，提高了停车场的信息化、智能化管理水平，给驾驶人提供一种更加安全、舒适、方便、快捷和开放的环境，实现停车场运行的高效化、节能化、环保化。

二、项目说明
本系统设计车位136个，车出入口分为1进1出，顾客的安全出口共有6个。

主大门与车库实时联网，监控中心设在社区的安保监控室。

三、系统的结构
本系统设计的功能着眼于车位指示和停车过程的引导，系统机构和功能适用各种大型停车场，功能的设计趋向大众化。

对于系统的演示和仿真以杭州黄龙体育中心旁世纪大厦地下停车场为对象进行具体的设计。

四、车位引导系统组成
超声波车位探测器
安装在每个车位的正上方，采用超声波测距的工作原理采集停车场的实时车位数集，并将采集信息通过RS-485通讯反馈到车位显示灯及节点控制器。

工作电压DC 24V
工作电流10mA
通讯方式RS485、TCP/IP 检测距离0.1~3.5m
通讯距离≤1000m
通讯速率9600bps
工作温度-20~80℃
指示灯
安装在每个车位的前方，用于显示当前车位状态。

当指示灯为绿色时，表示车位为空车位；当指示灯为红色时，表示车位上有车辆停泊。

工作电压DC5V
工作电流20MA
LED灯珠数6红 6绿
外壳材料ABS
工作温度-50℃～+80℃可视角度360°
可视距离>50m
节点控制器
节点控制器是超声波车位探测系统的中间层，用于对超声波探测器进行分组管理，循环检测所辖探测器的信息，并将有关信息传到中央控制器。

一个节点控制器可以控制40-64个车位探测器。

工作电压DC 24V
通讯距离≤1200m
通讯方式RS485、TCP/IP、Wifi 容量40-60个
工作温度-20～+80℃
中央控制器（普通版）
中央控制器是整个系统的核心，主要用于负责整个停车场车位信息的采集与数据处理，并将处理结果反馈到LED引导屏进行车位信息的显示。

一个中央控制器最多可以控制64个节点控制器。

工作电压DC 5V
通讯方式RS485、TCP/IP 通讯距离≤1000m
工作温度-20～+80℃
中央控制器（高级版）可选
高级版中央控制器内置B/S架构车位引导系统软件，可以直接储存车场的数据，并可在任意电脑终端通过WEB页面进行查询及下载。

工作电压DC 5V
通讯方式RS485、TCP/IP 通讯距离≤1000m
工作温度-20～+80℃
室内LED引导屏
接收中央控制器的车位信息，用数字和文字形式实时显示所连接区域当前空闲车位数量，可24小时全天候使用。

内部程序还可以根据用户要求随时修改，显示用户需要的其他信息工作电压DC 5V
通讯方式RS485、TCP/IP、Wifi 辉度300cd/m2
单字尺寸122x122mm
每字像素16x16
户外LED引导屏
户外LED显示屏由高亮度户外LED模块、驱动电路、控制电路、支架等部分组成。

它接收中央控制器的车位统计信息，用数字和文字形式实时显示当前停车场空闲车位数量，可24小时全天候使用。

内部程序还可以根据用户要求随时修改，显示用户需要的其它信息。

工作电压DC 5V
通讯方式RS485、TCP/IP、Wifi 辉度>500cd/m2
单字尺寸122x122mm
每字像素16x16
停车引导系统管理软件
软件中嵌入了车位电子地图，
可以直观地实时反映停车场车位使用情况，操作员可直接根据电子地图来监控车场状况，对于错停车位的车辆，支持手动改写其停车位，以调整硬件要求
CPU: P4 3.0
Memory：512M
HD：80G
开发工具DELPHI
数据库支
持
SQL SERVER/Access
车位实占情况。

五、车位监测子系统
1.车位监测
车位实时监测，能够给管理人员和汽车驾驶人员提供准确的车位信息，同时需要将空车位信息传递给出入位引导系统。

因此车位监测是智能停车场管理的基础。

本系统车位监测采用超声波探测技术
超声波探测车位的技术原理是将超声波测距应用到本方案。

如下图所示，超声波车位探测器可以装在车位上方。

超声波探测器的精度能达到厘米级，因此对于一辆车这么大体积的物体，它探测的准确度基本是100%，它通过与地面基准点比对，当监测范围内出现障碍物就会监测到。

超声波探测器里面装有单片机，将车位信息发送出去。

车位顶部一般取电和施工都比较方便，施工安装比较容易。

探测器联网有两种方式，分别为无线和有线方式。

汇接方式一：485总线串接方式
该方式可采用若干条485总线（距离可达1000米以上），各个车位的探测器
接入总线，总线连接到集中器，集中器汇接到汇接设备，将数据传到计算机中。

集中器
集中器
集中器
汇接设备
汇接方式二：无线方式
无线方式则在探测器内置Wi-Fi模块，
可将信号通过802.11无线网络传送到上位机中，如下图所示：
汇接设备
002B05B06B07
B01B02B03B04
B01B02B03B04B05B06
B01B02B03B04B05B06B01B02B03B04
平面图上车位状态显示
六、车位引导系统原理
通过安装在每个车位上方的超声波车位探测器，实时采集停车场的各个车位的车辆信息。

连接探测器的节点控制器会按照轮询的方式，对所连接的各个探测器信息进行收集，并按照一定规则将数据压缩编码后反馈给中央控制器，由中央控制器完成数据处理，并将处理后的车位数据发送到停车场各个LED指示屏进行空车位信息的显示，从而实现引导车辆进入空余车位的功能。

系统同时将数据传送给计算机，由计算机将数据存放到数据库服务器，用户可通过计算机终端查询停车场的实时车位信息及车场的年、月、日统计数据。

功能原理图（TCP/IP）
功能原理图（485通讯）
功能原理图（无线通讯）
三、车位引导
指示牌方式
指示牌入位引导，主要是在停车场内楼层入口、交叉口、三岔口设置LED 显示屏幕，指示行车线路前方空车位的数量。

指示牌的数据传输方式也有两种，一种是通过485总线控制；另一种是无线控制（802.11或ZigBee）。

引导指示牌有两种，一种是区域指示牌，即对停车场内分区内车位信息进行展示，如A区，B区。

分区指示牌上的信息来自车位检测的实时数据库中。

1.车场各个入口
车场的每个入口均应该安装入口车位信息总显示屏，用于显示停车场内车位信息。

显示屏由高亮度户外LED模块、驱动电路、控制电路、支架等部分组成，根据停车场所划分的区域数量来设定总入口的LED小屏数量，分别显示各个区域的车位数信息。

它接收中央控制器（CCU）的车位统计信息，
用数字和文字形式实时显示当前停车场空闲车位数量，提示准备入场的车辆
司机，可24小时全天候使用。

内部程序还可以根据用户要求随时修改，显示用户需要的其它信息。

2.车场内部岔道口
车场内部重要的岔道口建议安装车位引导显示屏，车位引导显示屏数量和显示文字内容根据客户需要来定制，显示屏由室内高亮度LED模块、驱动电路、控制电路、支架等部分组成。

它接收中央控制器的输出信息，用数字、箭头和文字等形式显示车位方位，引导司机快速找到系统分配的空车位。

停车场中央控制器（CCU）通过网络可以实现每个路口的任意方向引导，从而将车流分配到停车场内最合适的位置，保证停车场的畅通和充分利用车位。

a)三向区域引导屏：一般放置于车场中有三个方向的岔路口，安装的位置应在
车主开车前往三岔路口的时候能看得见的明显的地方。

显示内容：显示三个岔路口各自通向的区域剩余空车位数。

三向引导屏样式
b)双向引导屏：一般放置于车场中有两个方向的岔路口，安装的位置应在车主
开车前往双岔路口的时候能看得见的明显的地方。

显示内容:主要显示两个路口各自区域的剩余空车位.
双向引导屏样式
c)单向引导屏:一般放置于车场拐弯处, 安装的位置应在车主开车前往拐弯的
时候能看得见的明显的地方。

显示内容:主要显示拐弯后区域的剩余空车位.
单向引导屏样式
3.每个停车位
每个停车位上均需要安装一个车位探测器和一个车位指示灯。

车位指示灯直接从车位探测器上接线，施工方便。

对每个车位的占用或空闲状况进行可靠检测。

在每个车位上方安装超声波探测器即可探测到有无车辆停泊在车位上。

如果有车，探测器控制车位指示灯显示红色。

否则显示绿灯。

手持机导航方式
对车辆进行入位导航的关键是需要对车辆进行定位。

汽车行驶在地面时，导航系统是利用卫星GPS定位进行导航。

而在室内是无法接受到GPS信号，因此在地下停车场要进行车辆导航，需要在地下停车场内建立一个对车辆进行定位的网络。

室内定位采用的技术有很多种，如RFID、WIFI、UWB、Zigbee、视频定位等。

车辆入场时，给车辆配方一台手持终端，手持终端带有电子标签，Wi-Fi功能，内置室内导航系统，该导航系统可根据客户提供的平面图和实时车位信息，对客户进行地图引导和语音提示，使客户能按照正确路线找到最近的车位。

Wi-Fi手持导航终端
七、核心算法
本设计方案的重点在于停车位的显示、停车过程的引导和最短路径的指示。

这是本系统与现有的成型系统所不同的地方，也是本系统的创新点；本系统设计的目标群体是客户即开车的司机，司机往往趋向于停靠在进口最近的空车位，存在司机不按照指示的位置进行停车的现象，还有车位紧张时优化路径难以给出等难点，这都是我们在设计时要着重考虑和重点攻破的环节。

算法步骤：
蚁群算法流程图
算法建模：
①决策因素：
C 代表车场的交叉路口，P代表空闲停车位。

将停车结构模型抽象为有向带
权图G(V，E)，V表示停车场的出人口及各条路径交叉点的集合，E表示停车场内有效路径的集合。

s∈V为停车场人口，eEV为停车场出口，P∈为空
闲车位的集合，C {V一{S，e，P}}为路径交叉点集。

对于V中任意节点定义属性繁忙因子b ，表示该节点的繁忙程度。

则停车场的车位引导问题就转换为在G中寻找P 从s开始经过C 到e的最短路径L～，使得：
L…一min{[min(d(s，P )]+min[d(p ，P)]} ：1，……n (1)同时满足min( b )。

式(1)中d表示路径长度。

最优车位的选取应经过以下3个步骤：①分别计算出从入口到每个空闲停车位，的最优路径L f P 、；分别计算出从每个空闲停车位P，到出口e的最优路径L ；②计算出每条L (s，pj)+L (pj ，e)；③对所有L (5，P，)+L (P，，P)进行比较，得出最优路径L (s，P)及最优车位P。