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基于上位机控制立体式智能停车场系统

高工
2014-03-20 17:36:52    评分

作者:内蒙古科技大学 韩佳旺 李博 岳晓东

指导老师:王永平

 

作品简介:

 

  开发背景

  随着社会不断的发展,车辆逐渐增多,这就造成车辆的停放难题,所以需要立体式智能停车场来实现对车辆的有序安放,以便于城市的规划和整洁,同时也方便人们的出行生活,所以智能停车场在今后的社会生活中必然扮演着重要的角色。

  功能与使用说明

  主控通过STC15F2K61S2单片机做控制,将数据通过串口发送至电脑上,显示在12864和上位机界面,以电脑为载体,来控制下位机相应部分(电器设备)工作,传感器检测各种危险情况,当有险情时会发出警报,同时将数据传到上位机。充分的展现了人机交互的功能特点,也体现了现代化无人管理技术。采用两层停放车辆式结构,提高了停车效率,有效的缓解了车辆多的压力。

  另外,本系统配备全方位视频监控功能,通过视频采集停车场内数据,确保无死角,保障停车场内安全,保证车辆的完好无损和财产安全。

  以下是结构说明和图片展示。

 

 

 

 

 

 

平台选型说明:

  Microsoft Visual Studio 2010 STC15F2K61S2

  串口猎人调试工具 Opencv

 

设计说明:

  作品分为上位机和下位机两部分,二者之间通过串口传输数据。

  1.上位机部分

  上位机是基于Microsoft VS 2010开发平台及Opencv,用C#语言编写的控制台应用程序,用户可以对其发布指令来控制下位机相应的部分及视频采集。

  1.1登录界面

  需要提供帐号密码验证的界面,有控制用户权限、记录用户行为,保护操作安全及停车场的规范化。

  1.2主控界面

  主要显示的有车位排序、温度、有无失火、有无车进入及门状态,同时可以对串口进行设置。

  2.下位机部分

  下位机是对本次大赛指定的IAP15F2K61S2单片机的开发,来实现相关功能。可以实现的功能有显示、控制、报警,灭火等,具体可以分为红外对管模块、声控开关模块、视频采集模块、门禁开关模块、玻璃破碎防盗报警模块、火焰检测模块、灭火系统、电梯升降系统。

  2.1视频采集模块

  通过摄像头将停车场内的现场数据传送到上位机,实现对现场的监控与处理,视频采集采用Opencv处理,将图像数据进行处理,电脑上有相应的视频界面实时监控。

  2.2门禁开关模块

  门禁采用红外对管来实现,当有车辆进入时,第一个外对管将数据传到单片机,单片机将指令给到门禁,开启电机打开门,当车辆进入后,第二个红外对管采集数据,门自动关闭。

  2.3电梯系统

  此停车场采用上下双层停放车辆,当一层停车位放满后,车辆可以通过电梯进入二层停车区域,一号车位安有上升电梯系统,当一号车位的红外对管采集到数据,电梯将车辆升到二层停放,以便解决人们停车困难度的问题。

  2.4火焰检测模块及灭火模块

  火焰检测模块主要来探测停车场中是否有火灾发生,是通过检测火焰中的红外线来完成的。但与防盗模块是有区别的,主要体现在该模块的检测是比较灵敏的,因为加了一个电容,该电容的存在使得火焰传感器的输出电平变化更加迅速。若失火,蜂鸣器报警,同时12864显示状态为失火,上位机界面相应部分变为红色,与此同时继电器吸合,水泵打开,直至将火焰喷灭,确保停车场内安全。

  2.5车位显示系统及反相器模块

  车位显示系统由上位机显示界面,、12864显示屏,红外对管组成。每个停车位安有红外发射和接收模块,配有反相器,将信号放大,同时提高信号显示的灵敏性。当有车辆停放到指定的车位,相应的红外对管将数据采集并发送到单片机进行处理,同时12864显示屏和上位机将显示此车位已有车,便于实时控制停车场内部的车位调配和每位司机方便找到空车位。

  2.6声控开关模块

  通过声音控制停车场照明系统的开关。

 

  2.7温度传感器模块及玻璃破碎防盗报警模块

  温度传感器检测器件会将实时信息显示在上位机界面和LCD12864上,便于控制停车场内的温度,方便做出停车场内的安全处理;采用震动传感器进行检测,当玻璃破碎后蜂鸣器报警。

  3.作品应用的部分技术、原理介绍

  3.1视频采集及Opencv图像处理技术

  Opencv的全称是:Open Source Computer Vision Library,Intel公司支持的开源计算机视觉库,采用c/c++编写,可以运行在linux/windows/mac等操作系统上。

  其目标是构建一个简单易用的计算机视觉框架,以帮助开发人员更便捷地设计更复杂的计算机视觉相关应用程序。Opencv包含的函数有500多个,覆盖了如工厂产品检测、医学成像、信息安全、用户界面、摄像机标定、立体视觉和机器人等。 Opencv利用了IPP(高性能多媒体函数库)高度手工优化,且在inter处理器上有更高的运行速度,有效的处理停车场内的视频采集数据。

  3.2直流电机硬件电路设计

  本作品采用的直流电机工作电压为5V,结合直流电机驱动芯片L298的工作原理。此驱动模块能够驱动直流电机,并且可以同时驱动两个电机。

  驱动电压可以在5-12V之间随意变化,当L298的选通端接高电平时即一端被选通,通过改变输入引脚的电平变化可以控制电机的正反转。该电路设计的创新之处在于光耦的接入,它完全实现了电路前面和后面电路的隔离,使得驱动电压可以在5-12V随意变化。设计出的电机驱动原理图如图下所示。

  3.2直流电机硬件电路设计

  本作品采用的直流电机工作电压为5V,结合直流电机驱动芯片L298的工作原理。此驱动模块能够驱动直流电机,并且可以同时驱动两个电机。

  驱动电压可以在5-12V之间随意变化,当L298的选通端接高电平时即一端被选通,通过改变输入引脚的电平变化可以控制电机的正反转。该电路设计的创新之处在于光耦的接入,它完全实现了电路前面和后面电路的隔离,使得驱动电压可以在5-12V随意变化。设计出的电机驱动原理图如图下所示。

  3.3蜂鸣器硬件电路设计

  蜂鸣器是用三极管9013来驱动的,如果单片机的输出信号为高电平给三极管的基极,三极管就会导通,蜂鸣器两端分别接到了高低电平,蜂鸣器响。电路如图12所示。

  3.4实验室水泵的原理

  微型的工作原理:电机的圆周运动,通过机械装置使水泵内部的隔膜做往复式运动,从而压缩、拉伸泵腔(固定容积)内的空气,在单向阀作用下,在排水口处形成正压(实际输出压力大小跟泵排水口受到的助力和泵的特性有关);在抽水口处形成真空,从而与外界大气压间产生压力差。在压力差的作用下,将水压入进水口,再从排水口排出。在电机传递的动能作用下,水持续不断的吸入、排出,形成较稳定的流量,

  3.5火焰传感器原理如图14所示

  4. 防盗报警模块硬件设计

  红外对管的结构:直径:3mm,波长:940nm,工作电压:1.2V,工作电流:20mA,测量距离:<20cm。波段为红外光,受可见光干扰小。红外对管包括红外发射及接受,当红外接收管接收到红外信号时,引脚电平将会发生变化,通过检测输出端电平的变化,从而得知是否有人强行进入。电路如图14、15所示。

  先进性:

  本作品集于视频、声控、监控、报警于一身,实现了真正的智能监测与控制。

  实用性

  本设计所用成本低廉,器件在市面上很容易购买到,安装简单快速,维修简易,特别适合现代都市的停车场设计规划。

  创新性

  1.本作品的上位机设计是最大的创新亮点。目前有关智能停车场的设计很多,但将上位机控制技术融入其中的产品还是比较少见。我们正是抓住这一点,将二者进行结合,达到真正意义上的智能控制、自动控制。另外,立体式停车方式,减少了停车场的占地面积,便于停车场的设计和城市规划,同时缓解了出门停车难的社会热点问题。

  2.利用Opencv图像处理技术,便捷地设计更复杂的计算机视觉相关应用程序,实时监控停车场内的视频动态,便于管理人员对现场的处理及停车场内的安全和规范化。

  3.本作品的自动识别开关门系统和自动升降电梯系统也是一大亮点,当有车进入时,门禁自动打开,车辆进入后,自动关闭,其门禁内部采用红外对管接收发射信号,通过单片机处理信号来控制门禁开关;同样自动升降电梯也是采用此技术,有效的控制车辆的上升下降,以便有序的将车辆停放到二层停车场。

此文档的相关视频来自:http://v.eepw.com.cn/video/play/id/13487




关键词: 智能     停车场     红外    

院士
2014-03-20 19:37:24    评分
2楼
谢谢分享。

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