基于CAN总线的停车场导位与管理系统

1.一种基于CAN总线的停车场导位与管理系统，包括入口控制模块、车位检测模块、车位统计与引导模块、出口控制模块和上位机，所有模块均与上位机相互连接，其中：
入口控制模块：控制入口栏道机、识别接收车牌信息和驱动车位信息显示屏；
车位检测模块：实时检测停车场各区域车位分布情况；
车位统计与引导模块：空车位统计与引导，指示空车位位置；
出口控制模块：控制出口栏道机、接收车牌识别信息和连接计费系统；
上位机：管理和监视整个系统的运行；
所述车位检测模块和车位统计与引导模块均由微控制器及外围电路构成，微控制器采用16位单片机，在微控制器的内部集成有CAN控制器，车位检测模块中设置有车位检测电路，其特征在于：
车位检测电路由开关量检测芯片UP1及其外围电路组成，检测芯片UP1采用MC33993，UP1包含8路可编程开关量检测端口和14路低端开关检测端口，8路可编程开关量检测端口通过软件设置为低端开关接入，14路低端开关量信号直接接入低端开关量检测端口，所述的开关量检测芯片为UP1，低端开关量检测口为X6、X7，SPI通信相关引脚为X2、X5、X3和X4，芯片接地引脚为X1，芯片+5V电源引脚为X8，芯片+24V电平引脚为X11，模拟量多路输出引脚为X10，中断信号输出引脚为X10，其中UP1各引脚的连接关系是：低端开关信号SL0、SL1分别与X6、X7引脚相连，滤波电容C3、C4分别并接在X6、X7引脚与+5V电源地GND之间；UP1与微控制器通过SPI通信接口通信，相关引脚为X2、X3、X4和X5；UP1的X10引脚与微控制器的模拟量输入接口AN03相连，并通过电容C5接地；X10引脚与微控制器的I/O口PA6相连；滤波电容C6接在电源正端VPWR和电源负端VPWR-之间。

基于CAN总线的停车场导位与管理系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于一种停车场的管理系统，尤其是一种基于CAN总线的停车场导位与管理系统。\n背景技术\n[0002] 在小型停车场中，通常都是驾驶员自己开车在停车场内寻找空车位来泊车，无需投入人力、物力进行停车场管理。随着汽车数量的不断增长，停车场的规模日益扩大，依靠传统的自行寻找车位或人工引导车位的方式已不能满足人们对便捷停车、可靠计费的要求；同时，人力成本逐渐提高，为了提升停车场管理的自动化水平，迫切需要实现车位自动引导和自动计费功能，以节省人力和物力。\n[0003] 中国专利“无人值守型停车场管理系统及其管理方法”(公开号CN101174334A)公开了一种无人值守型停车场管理系统及其管理方法，解决了停车用户在停车高峰期寻找停车场浪费时间，且停车场采用人工管理引起诸多麻烦的问题，提出了一种节省用户寻找停车时间且非人为现场管理停车场的无人值守型停车场管理系统及其管理方法；但该方法只是解决了快速寻找停车场和节省车辆进出停车场时间的问题，并未涉及到停车场的车位引导功能。中国专利“智能停车场车位引导管理系统”(公开号CN 1719489A)公开了一种智能停车场车位引导管理系统，在预先分配好的停车位上通过指示灯的闪烁来引导用户停车；\n该文件解决了车位自动引导的问题，但只在停车位有指示灯，而交叉口并没有任何指引，同样会不便于用户寻找车位，且停车位都预先分配好，不符合用户自愿选择车位的原则。中国期刊网中的“中国优秀博硕士论文数据库”中的“基于分布式技术的停车场管理系统的研究”一文中介绍了停车场管理系统的架构、射频技术及其在智能卡中的应用分布式技术，但并未涉及到停车位自动导位功能。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是提供一种具有停车位自动导位功能的基于CAN(Controller Area Network，控制器局域网)总线的停车场导位和管理系统，以克服现有的停车场导位与管理技术和方法的不足。\n[0005] 为了实现上述目的，本发明包括入口控制模块、车位检测模块、车位统计与引导模块、出口控制模块和上位机，其特点是：\n[0006] 入口控制模块：用于控制入口栏道机、识别接收车牌信息和驱动车位信息显示屏；\n[0007] 车位检测模块：用于实时检测停车场各区域车位数目与分布情况；\n[0008] 车位统计与引导模块：用于空车位统计与引导，当停车场的某一区域有空车位时，导向牌中指向该区域的导向灯亮，驾驶员通过导向牌的指示确定停车位置；\n[0009] 出口控制模块：用于控制出口栏道机、接收车牌识别信息和连接计费系统；\n[0010] 上位机：用于监视系统的运行。\n[0011] 上述入口控制模块在车辆驶入入口固定区域，通过摄像扫描，识别车牌成功后控制栏道机打开，允许车辆驶入停车场；入口控制模块还设置有手动操作功能在系统出错时启用。\n[0012] 上述车位检测模块实时检测停车场各区域的车位占用情况，车位是否占用由分布在该区域的传感器阵列检测，空车位指示由绿色信号灯指示，有车驶入时信号灯灭，无车时信号灯亮。\n[0013] 上述车位统计与引导模块指示具体空车位，当停车场某区域有空车位时，车位统计与引导模块驱动引导牌对应的方向指示灯亮，并指示空车位位置，驾驶员通过引导牌指示选择停车位。\n[0014] 上述计费系统的计费开始时间为某车在停车场入口处的车牌识别时刻，计费停止时间为该车在停车场出口处的车牌识别时刻，系统依据该时间段进行计费。\n[0015] 上述出口控制模块还设置有手动操作功能在系统出错时启用，若无法识别车牌则发出报警信号到上位机，提示出错并切换到手动模式。\n[0016] 本发明由于将总线通信与控制技术应用于停车场管理系统中，系统扩展不受限制，尤其适用于中型或大型停车场，与现有技术相比具有以下有益效果：\n[0017] (1)实现了停车场车位的自动引导和实时统计，实现方便快捷停车，大幅节省人力成本；\n[0018] (2)减少了车辆在停车场入口处的等待时间及车位寻找时间，提升了停车场的服务水平；\n[0019] (3)实现了车位引导、停车场智能管理和计费功能的统一，保证了计费可靠性；\n[0020] (4)功能拓展性强，可面向用户需求实现个性化订制。\n附图说明\n[0021] 图1为本发明的系统结构图。\n[0022] 图2为本发明的系统布局图。\n[0023] 图3为本发明的车辆泊车流程图。\n具体实施方式\n[0024] 下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。\n[0025] 本发明是一个由入口控制模块、车位检测模块、车位统计与引导模块、出口控制模块和上位机为主体所构成的用于大中型停车场的智能管理系统(图1)。入口控制模块、车位检测模块、车位统计与引导模块、出口控制模块的微控制器采用16位单片机，其内部集成有CAN控制器；车位检测模块由开关量检测芯片UP1及其外围电路组成，可检测22个车位的占用情况。\n[0026] 本发明中入口控制模块布置于停车场入口处，由摄像机、入口栏道机和车位信息显示屏组成，摄像机扫描到有车进入时开始扫描车牌，读取车辆车牌信息，当读取成功时，发出命令给入口栏道机控制栏杆抬起，同时发送CAN报文，供上位机检测，车辆进入停车场；同时增加手动模式以免识别车牌出错时启用。车位信息显示屏用于实时显示停车场车位信息(图2)。\n[0027] 车位统计与引导模块通过控制分布于各交叉路口的导向牌来实现自动引导功能，按不同的交叉路口实现分层引导。车位统计与引导模块利用车位检测模块所检测的各区域车位的使用信息来控制导向牌指示的工作情况，在停车场的交叉路口，当通往某一方向的区域有空车位时，指向该区域的导向牌中的对应方向指示灯亮，同时显示空停车位位置，用户通过导向牌的指示选择自己的停车区域。\n[0028] 车位检测模块按区域分布，用于检测区域内车位的有无车、车辆进入和车辆离开的状态，并发送相应的CAN报文。每一个车位都有一个传感器和一个指示灯。当某一车位为空时，指示灯亮，表明该车位为空，指引用户停车；当传感检测到有车辆驶入停车位时，车位检测模块检测车位的状态信息，并形成相应的CAN报文发送到总线上，指示灯灭；当车辆驶离停车位时，车位检测模块检测车位的状态信息，并形成相应的CAN报文发送到总线上，指示灯亮。车位检测模块周期性采集所在区域内每个停车位的状态信息，采集结果供上位机和车位统计与引导模块使用，上位机以此对停车场的车位信息进行统计管理。\n[0029] 上位机置于停车场管理处，主要实现管理和监控整个导位与管理系统的运行状态监视，当发生错误时及时报警通知管理人员处理。\n[0030] 出口控制模块置于停车场的出口处，主要用于车辆的出库管理。车辆驶入出口固定区域，摄像机对车辆进行扫描并读取车牌信息，传输给上位机进行收费统计，当用户缴费完毕后，上位机发出控制命令，出口控制模块接收控制信号驱动出口栏道机抬起，用户驾车驶出停车场。\n[0031] 本发明中的车位引导模块可由开关量检测芯片UP1及其外围电路组成。UP1为该电路的核心元件，其可以采用MC33993型号或其它类似的芯片(图3)。UP1包含8路可编程开关量检测端口和14路低端开关检测端口，其中8路可编程开关量检测端口通过软件设置为低端开关接入，开关量检测芯片与微控制器通过SPI通信接口通信。所述的开关量检测芯片UP1，低端开关量检测口为X6、X7，SPI通信相关引脚为X2、X5、X3和X4，芯片接地引脚为X1，芯片+5V电源引脚为X8，芯片+24V电平引脚为X11，模拟量多路输出引脚为X10，中断信号输出引脚为X10；\n[0032] UP1各引脚的连接关系是：低端开关信号SL0、SL1分别与X6、X7引脚相连，滤波电容C3、C4分别并接在X6、X7引脚与+5V电源地GND之间；UP1与微控制器通过SPI通信接口通信，相关引脚为X2、X3、X4和X5；UP1的X10引脚与微控制器的模拟量输入接口AN03相连，并通过电容C5接地；X10引脚与微控制器的I/O口PA6相连；滤波电容C6接在电源正端VPWR和电源负端VPWR-之间。\n[0033] 本发明中车辆泊车流程为：当车辆驶入入口固定摄像区，摄像机检测到车辆并读取车牌信息，发出CAN报文驱动栏道机抬起栏杆；用户利用停车场的车位自动引导系统寻找到停车位，完成停车工作；当车辆离开停车场时，首先停车固定摄像区，摄像机进行自动识别，然后管理员根据车牌信息和收费费率计算停车费，待用户缴费并确认后，栏杆抬起，车辆离开停车场(见图3)。\n[0034] 本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。