一种智能停车场管理系统的制作方法

本实用新型涉及停车场管理领域，具体涉及一种智能停车场管理系统。

背景技术：

我国的停车场系统从最初耗时耗力的人工收费方式，发展到最近的刷卡消费方式，由之前的停车收费方式到现在的自动收费方式，我国智能停车管理系统也开始慢慢走入了人们的生活。1998年广州大学的刘新一等人合作设计了短距离非接触式IC卡停车场收费管理系统。当汽车出入停车场时汽车会遮挡光传感器，从而让计算机控制系统知晓有车辆到来，但这种读卡器的感知距离很短，仅仅只有10cm左右，且需要持卡者停车刷卡。2005年西安工程科技学院的宋鹏提出了一种基于射频全自动车辆管理系统，当停车场有车辆进入停车场时，入口处的感应器感知汽车到来，射频设施完成对汽车识别后，待驾驶员缴费，停车场道闸就会打开放车辆进入停车场。2008年，中电南京第55研究所的王祥邦等人提出了基于SAW器件的RFID系统停车管理系统，该系统采用声表面波射频识别无源标签的原理来识别无源电子标签，所选用德RFID器件内含天线和电芯片，读写器采用一个小型雷达。2009年，上海交通大学的王建军研究了智能停车管理系统的通讯网络，对目前物业小区里的智能停车管理系统的网络互连、网络建设等问题进行研究，设计了一种光纤组网和WiFi组网的方案，使得有线网络和无线网络开始应用于停车场管理系统之中。2012年，四川大学的杨登强等人设计了一种基于ZigBee技术的智能停车场系统，采用低频唤醒技术唤醒睡眠的ZigBee芯片，从而完成低频唤醒高频的目的，最后通过结合红外反射规律实现定位。近年来陆续出现了带有网上预约车位、APP寻车等功能的智能停车场系统，部分城市开始建设智能立体车库，以此来缓解城市日益严重的停车压力。但上述停车场系统均存在成本高、需要较复杂的判断逻辑和处理逻辑的缺点。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有的停车场系统成本高，未能使用电路代替软件识别的缺点，而提出一种智能停车场管理系统，包括：

主控服务器、车位管理模块、门禁控制模块和语音引导模块；其中门禁控制模块、车位管理模块以及语音引导模块均设置在具有无线通信功能的开发板上，且能够通过所述开发板相互进行无线通信，并且能够通过开发板的无线通信信号与主控服务器通信；车位管理模块包括第一单片机、第二单片机、激光发射器和与激光接收器，所述激光发射器和激光接收器互相对准设置在停车区域的地面和顶棚位置，且激光发射器与第一单片机连接，激光接收器与第二单片机连接；语音引导模块包括第三单片机、语音芯片以及扬声器，第三单片机的语音输出引脚与语音芯片的输入引脚连接，语音芯片的输出引脚与扬声器的输入引脚连接；门禁控制模块包括第四单片机、继电器、线位移传感器电路以及用于控制车库门上下移动的电机，其中第四单片机的电机控制引脚通过继电器控制所述电机，第四单片机的传感器引脚连接线位移传感器。

本实用新型的有益效果为：1、使用价格较低的传感器、单片机实现，成本非常低；2、通过电路处理代替软件处理，避免了过于复杂的判断逻辑和处理逻辑，使系统在正常通电的情况下即可运作，由于电路中不涉及软件部分，因而不会因为软件系统的维护更新而失效。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的智能停车场管理系统的原理结构图；

图2为本实用新型一个实施例的线位移传感器电路结构图；

图3为本实用新型一个实施例的单片机与继电器连接的电路结构图；

图4为本实用新型一个实施例的ESP8266开发板的电路结构图；

图5为本实用新型一个实施例的语音芯片与单片机连接的电路结构图；

图6为本实用新型一个实施例的场景示意图；

图7为本实用新型一个实施例的译码电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的智能停车场管理系统，如图1所示，包括：

主控服务器101、车位管理模块102、门禁控制模块103和语音引导模块104；其中门禁控制模块103、车位管理模块102以及语音引导模块104均设置在具有无线通信功能的开发板上，且能够通过所述开发板相互进行无线通信，并且能够通过开发板的无线通信信号与主控服务器101通信；车位管理模块102包括第一单片机、第二单片机、激光发射器和与激光接收器，激光发射器和激光接收器互相对准设置在停车区域的地面和顶棚位置，且激光发射器与第一单片机连接，激光接收器与第二单片机连接；语音引导模块104包括第三单片机、语音芯片以及扬声器，第三单片机的语音输出引脚与语音芯片的输入引脚连接，语音芯片的输出引脚与扬声器的输入引脚连接；门禁控制模块103包括第四单片机、继电器、线位移传感器电路以及用于控制车库门上下移动的电机，其中第四单片机的电机控制引脚通过继电器控制所述电机，第四单片机的传感器引脚连接线位移传感器。

本实施方式中的开发板可以有多个，每个模块的单片机都安装在各自的开发板上，也就是本实施方式可以有4个开发板，其中车位管理模块的第一单片机、第二单片机各安装在一块开发板上，门禁控制模块的第四单片机使用一块开发板，语音引导模块的第三单片机也使用一块开发板，一共4块。也可以按照实际需要改变开发板的数量，总之使用开发板的目的是，使得安装在开发板上的电路能够通过开发板的wifi模块进行无线通信。

系统的工作原理是，当识别到车辆到达停车场入口时，服务器给门禁模块下命令，开启闸门让车辆进入，车位的顶棚和地面设置有多组激光传感器，可以识别出车辆是否以正确姿态停靠在车位上。如果车辆没能以正确姿态停在车位，则通过语音引导模块发出预设的引导语音，通过扬声器播放出来。

具有无线通信功能的开发板一般具有自带的wifi模块，本实施方式的车位管理模块102、门禁控制模块103和语音引导模块104均为电路结构，这些电路可以安装在开发板上，然后可以将电路中的第一单片机、第二单片机、第三单片机、第四单片机中的输出引脚分别与各自开发板的wifi模块的输入引脚连接，这样就可以通过wifi模块发送无线通信信号。

线位移传感器是为了识别出闸门运动到了哪个位置，防止闸门对车辆或管理人员造成伤害。

线位移传感器电路结构图如图2所示，线位移传感器主要利用变压器T1的铁芯或磁芯部分，当电路结构产生位移时，一次绕组和二次绕组之间的耦合随着铁芯或磁芯的移动而改变，从而可以将被测量位移转换为传感器的互感变化，从而将被测位移转换为电压输出。图2中电路最右侧的out信号表示线位移传感器与单片机连接的输出端。

其中，U4、R17、Q3、R18、R19、C8、D6、R20、D7、C9的部分构成多谐振荡器；T1、D2、D3构成简单的差分整流电路；R4、R5、D4、D5、RP1、RP2、R7、U2、R8、R9的部分构成差分运算放大电路；R10、R11、C4、C5、C6、R12、R13、R14、U3、R16、C7、R15的部分构成有源低通滤波电路。

图2中可以较为准确地识别卷闸门在上升或下降中所处的位置，便于在检测后进行进一步的控制。

门禁控制模块的单片机和继电器的连接关系如图3所示，其中U1位单片机，RL为继电器。图3中的LED灯可以是门禁附近的指示灯。图3中未示出电机，本领域的技术人员可以清楚确定电机应当设置在继电器附近，用继电器的电磁效应控制电机的电源通断是常用的技术，此时继电器起到一个开关的作用，是本领域的常用技术，本实施方式没有对继电器和电机的连接控制方式做出贡献，因而没有对电机连接部分详尽展开。而本领域的技术人员清楚应当将本实施方式的电路中的继电器设置在电机电源附近，以形成电磁开关，即可实现对电机的控制。

另外，由于主控服务器、电机等都是使用现有技术中的能够提供服务器功能的电脑主机以及普通电机即可，因而未给出具体型号，但本领域技术人员是可以根据实际需要进行自由选择的。原则上任何的符合一定条件的电脑主机都可以被配置为服务器，同理电机也可以利用车库中已经被配置好的电机来充当，因而本领技术人员不会因为本实施方式未给出具体电机型号就不知如何实现。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：智能停车场管理系统还包括车辆识别模块，车辆识别模块包括第四单片机、摄像头和无限通信芯片，其中第四单片机与摄像头连接，无限通信芯片与第四单片机连接。

其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：具有无限通信功能的开发板为ESP8266开发板。ESP8266开发板中的WIFI模块的原理结构图如图4所示，其中U2为ESP8266的WIFI模块，U3为FTDI编程器件，U4为电源。WIFI模块的GPIO引脚是用于与单片机连接的引脚，例如GPIO引脚可以与单片机的P2.1引脚连接，来将单片机需要输出的信号通过无线通信方式发送出去。

其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：第一单片机、第二单片机、第三单片机、第四单片机均为AT89C52单片机。

其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：激光发射器为LDMP09050030型半导体激光器。激光器的输出引脚可以和89C52单片机的P1.1引脚连接。之所以选用LDMP09050030是考虑到这种型号的半导体激光器功率很大，能够在几米外的距离被探测到，如果选用一般的非半导体激光器，很可能出现由于车库顶棚和地面距离较长而难以被探测到的情况。另外这种型号的半导体激光器在电商的售价为10元，价格非常便宜。

其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：激光接收器为LK-G5000型激光位移传感器。激光位移传感器的输出引脚可以和89C52单片机的P1.2引脚连接。设置在地面时具体可以在地面上设置小型坑洞，将激光位移传感器放入，然后通过玻璃等透明材料封住坑洞，这样既可以保证正常接收激光，又能保持地面平整、无突起。

其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：语音芯片为ISD2560语音芯片。

语音芯片的连接电路如图5所示，U1为AT89C52单片机，U6为74HC573锁存器，U7为ISD2560语音芯片，U8为LM386功率放大器。其中锁存器U6和功率放大器U8并不是必须有的，但是使用U6和U8可以让语音输出更加清晰。

图5中已经给出了非常清晰的电路引脚连接关系，本领域的开发人员看到电路图即可完全还原芯片间的连接关系，从而实现本实施方式的电路布置。

其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：还包括设置在车库入口处的摄像头，摄像头可以安装在ESP8266开发板上，能够通过开发板的无线通信功能与主控服务器通信。也可以直接使用自带wifi功能的摄像头，通过wifi与服务器通信。

其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。

<实施例>

本实用新型的一个实施例如图6所示，图6中的303为车辆，301为激光发射器，302为激光接收器，虚线箭头代表激光发射器301发射出的激光。可以看出激光发射器301和激光接收器302是对准设置的，如果车辆覆盖了光路的传播路径，则激光接收器302无法接收到激光信号，反之能够接收到。因此可以通过检测哪些激光接收器没有收到信号，来判断车辆停靠的姿态。

判断车辆停靠姿态是不需要依赖软件实现的，仅需要识别高低电平即可，例如，图6中的例子中一共有4个激光发射器，4个激光接收器，当所有的4个激光接收器都检测到激光信号时，代表车辆正确停放，此时4个激光接收器均通过发出电平信号“1”即高电平来表明自己接收到了激光信号，电平信号“0”表示没接收到信号，则主控服务器接收到4个“0”信号即表明车辆停放正确，即车辆成功覆盖了4个激光接收器的光路。

在一个例子中，假设仅有一个位于停车位左下角的激光接收器接收到了信号，即主控服务器接收到的电平为“0010”，则表明车辆成功覆盖了3个激光接收器的光路，但是有一个没有覆盖到，因此主控服务器认为车辆应当再向左下角位置停靠一些，即主控服务器通过预先存储好的电平与语音的对应关系，通过无线通信控制语音引导模块播放特定的语音(如“请向左后方移动”)，以引导车辆向左下角运动。

可以看出，上述过程是不依赖于软件实现的，仅靠高低电平检测即可实现，甚至可以通过译码器来实现这一过程，通过译码器实现的过程为：译码器输入端为4个引脚，表示4个激光接收器输出的电平信号，译码器输出为16个引脚，分别对应16种语音。4-16译码器的电路结构图如图7所示，D0～D3为输入端，Z0～Z15为输出端，选用的译码器为两片74LS138芯片连接而成，当译码器接收到4个激光接收器的输出时，既可以立刻得出应当播放第几个语音。可见这个过程是纯电路信号传输过程，不需要软件参与。

本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。