智能停车场出口挡杆控制系统设计开题报告

1.1 课题背景

据公安部交通管理局发布消息，2020年全国机动车保有量达3.72亿辆，其中汽车2.81亿辆；机动车驾驶人达4.56亿人，其中汽车驾驶人4.18亿人。2020年全国新注册登记机动车3328万辆，新领证驾驶人2231万人。新注册登记机动车3328万辆，同比增加114万辆。2020年，全国新注册登记机动车3328万辆，比2019年增加114万辆，增长3.56%。全国70个城市汽车保有量超过100万辆。随着我国社会经济快速发展和人民生活水平不断提高，汽车化进程不断加快，国内私家车迅速增长的情形下，一些大型城市面临“车多位少”的困境，迫使很多车主把车直接停在道路上，这一方面影响交通畅通，带来交通安全隐患;另一方面也不利于车辆的管理，车辆容易被破坏或被偷盗，给车主带来财产损失。与此同时，随着城市停车场规模也日益大型化，加之服务车辆繁杂，人工管理的效率和可靠性已难以满足其在管理上提出的要求，此时，运用监控、诱导、路闸等手段实现车辆的智能化管理应运而生，智能停车场设备生产企业也如春笋般破土而出。

如今的停车场一般都应用智能停车场系统，可以给车主们带来一些便利。那么，什么是智能停车场系统呢？

智能停车场系统是指基于现代化电子与信息技术，在停车区域的出入口处安装自动识别装置，通过非接触式卡或车牌识别来对出入此区域的车辆实施判断识别、准入/拒绝、引导、记录、收费、放行等智能管理，其目的是有效的控制车辆与人员的出入，记录所有详细资料并自动计算收费额度，实现对场内车辆与收费的安全管理。

智能停车场系统集感应式智能卡技术、计算机网络、视频监控、图像识别与处理及自动控制技术于一体，对停车场内的车辆进行自动化管理，包括车辆身份判断、出入控制、车牌自动识别、车位检索、车位引导、会车提醒、图像显示、车型校对、时间计算、费用收取及核查、语音对讲、自动取（收）卡等系列科学、有效的操作。这些功能可根据用户需要和现场实际灵活删减或增加，形成不同规模与级别的豪华型、标准型、节约型停车场管理系统和车辆管制系统。

1.2国内外智能停车场发展状况

发达国家在汽车工业发展初期就开始发展，在汽车消费市场，配套服务管理设施和公共服务概念方面处于领先地位。同时，人均汽车拥有量远高于国内市场， 它属于普通消费品范围。 在配套停车场管理的领域中，由于汽车行业的先发优势，西欧，美国和日本等发达国家的停车场服务系统非常发达。尽管汽车数量非常高，停车压力也相对较高，但是凭借便捷和发达的公共交通系统使这些国家和地区虽然也面临着停车困难的问题，但在停车场管理信息化方面却相对先进，还有很多地方值得国内学习和借鉴。

停车管理系统进人国内的初期阶段,采用的是卡识别模式,在实际应用中发现,该模式不但管理成本较高,而且还存在丢卡的问题,随着车牌识别技术的日益成熟和完善,其逐步取代了卡识别模式,成为国内停车场管理系统广泛采用的主流识别模式。卡识别模式被车牌识别所替代其实是一个必然的发展结果,究其根本原因主要有以下几个方面:一是车牌识别模式的应用,能够有效弥补停车场的管理漏洞,并使停车场的经济效益获得一定提高,有关调查数据结果显示,应用车牌识别模式后,停车场的收费较之以往提高了20%一40%左右。二是为车主带来了诸多的便利。应用车牌识别后,使不停车通行成为可能,节省了车主排队等候的时间。

中国一些大型公司拥有多家子公司。为了管理各子公司物业项目中的停车费，需要一个可以连接到互联网的数字管理系统。为了满足这一应用需求，业内专家学者不断尝试开发停车场网络管理系统，使物业公司的统一管理成为可能。网络模式停车场管理系统应用后，有效解决了子公司停车收费差异化的问题。对于大型商业停车场来说，首先要解决的问题是临时车辆不要盲目绕圈寻找停车位，以免拥堵。停车场自助收费系统的出现，使停车场达到无人值守的目的。然而，自助支付设备十分昂贵，在具体应用中，发现该设备故障率较高。工作人员还需要定期清理零钱箱，不利于后续结算。随着移动支付的普及，它逐渐取代了自助支付。

未来，我国智能停车场将朝着人性化、联网化、定制化、全视频即“三化一全”方向发展。人性化是指在停车场智能管理系统设计上，工程开发人员更多居于便捷性和车辆人员安全的考量。人机的交互及互动性增强。例如在读卡器上实现手机短信联动、手机一卡通。基于联营的平台性产品型产品或商业模式将出现。基于车位的精确诱导，不但可以直接显示空余车位的位置，可以帮助驾驶人员快速的寻找到车位停车;无人值守自助缴费。无人值守智能收费系统，可以代替人工收费完全实现无人值守，该系统集纸币接收、硬币接收、硬币找零、纸票扫描、票据打印、液晶显示、等功能与一体的智能设备。物联网的迅速发展也波及停车场管理系统，驾车出行用手机即可查看市区大部分区域的实时路况地图，地图上会显示主要道路的，拥堵、缓行、畅通等三个等级。除此之外，停车自动计时收费等信息化、智能化手段管理公共停车场和道路临时停车泊位。将其停车信息纳入全市公共停车信息系统，对社会公众实时公布。市民可通过登录网站、发送手机短信、拨打电话等方式查询停车位信息。在市区各主要路口或将布置停车诱导屏，滚动播出各个公共停车场的空闲停车位，市民只要看滚动信息就可获知停车位状况。定制化是指根据据停车场的服务对象不同，可将停车场分为公共停车场、配建停车场和专用停车场。不同应用领域的停车场对系统软、硬件要求也有所差异。此外，针对特殊场所，如政府机关大院、企业厂区，车辆出入管理就要求同车辆的日常调度管理系统相关联;军队、安全、航天各涉密单位则要求对特种车辆有着更高的安全管理和突发事件响应机制。无论是读卡方式、车辆抓拍还是车道监控、收费员现金结算情况都有不同的需求，因此，用户希望停车场管理系统的发展以满足用户的需求为主线，厂家则可以根据不同用户群，有针对性地解决方案。因此，停车场的安防产品需要的不仅是一个能支持上述功能的管理系统，同时要针对各类停车市场应用领域，因而定制服务日益成为停车场智能管理系统发展的一大趋势。全视频是指随着安防技术的发展，国内停车场的发展方向将趋于全视频智能停车场的方向迈进。管理、服务一体化的“智能停车”模式逐渐得到更多消费者青睐。未来的全视频智能停车场将作为一个停车问题的综合解决方案，在集成停车场系统资源方面有着卓越的优势，实现从车辆快速进场、快速停车，再到车主返回车场时快速找车、快速缴费等一系列完整的、全自动化的功能。从而有效解决包括商场、机场等公共场所在内的停车场由于车流量大造成的停车慢、缴费慢、停车难、找车难等社会问题，将停车场的资源最优化。全视频智能停车场对资源的优化配置在使用和管理上得以充分体现。从使用上来说，这种停车场里的安防技术应用都是数字化操作，能够同时为车主、管理人员提供方便，以提高车场工作效率，避免人工管理漏洞，同时节省人力成本。

1.3 停车场出口挡杆发展及优势

近几年我国智能停车场管理行业发展速度较快，受益于智能停车场管理行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大。虽然智能停车场行业还面临诸如在稳定性差、缺少规范等瓶颈，然而在大智能交通建设的推进、政府政策的倾斜和市场需求的不断扩大，智能停车场管理行业在国内和国际市场上发展形势众企业家都十分看好。

挡杆的管理系统在很多场景都需要用到，工厂、机关单位、小区、道路交通、停车场等都需要对车辆进行控制管理。车辆的管理随着时间的推移，社会的进步，经济的发展，尽管出现了各种管理模式，但归纳起来不外乎实现三大功能：通行管理、收费管理、车辆信息管理。挡杆系统经历了以下几个发展阶段：

（1）人工、简单机械管理阶段

初期，利用杠杆原理，用档杆作挡车器，以人力在一端加压的方式使挡杆杆转动对车辆通行进行控制管理。这一阶段只进行车辆通行管理，对车辆的识别由人工根据观察或检验相关证件（纸制身分卡）完成。

（2）电动化管理阶段

随着车辆的日益增多，完全由人力控制闸门已难以胜任，这时普遍采用由电机控制挡杆运动来进行通行管理，解放了劳动力，管理效率相应得到了提高。在这一阶段，为了适应车辆大量增多，市场经济发展的需要，各处停车场如雨后春笋纷纷建立起来，加之高等级收费公路的建成，对车辆的管理从单一的通行管理逐渐进入收费、通行的复合管理模式。这一阶段对车辆的识别仍由人工根据观察或检验相关证件（纸制身分卡）完成；收费管理也完全由人工完成。

（3）半自动化管理阶段

近年来全球经济迅速发展，特别是我国国民经济连续多年持续高速迅猛发展，带动了交通运输旅游等各行各业的飞速发展，公私车辆急剧增多，车辆管理系统跟不上形势发展的需要，管理漏洞大，效率低，常造成交通阻塞。人们想出了各种办法对管理系统进行改进不断完善管理，使车辆管理进入了半自动化阶段。这一阶段对车辆管理系统的改进主要围绕以下两方面进行：挡杆结构及控制的改进；车辆识别方式的改进。

挡杆的变革总是在科技的革新以及人们生活水平的提高中不断发生着，越来越人性化、便利化是挡杆扮演越来越重要角色的原因。

挡杆为停车场系统组成部件中一个重要的组成部分，挡杆起到决定性的关键作用，不同的功能挡杆对于停车场系统的布局非常重要，现在来看看挡杆在整个停车场系统中所发挥的主要作用。

挡杆具有结构简单、运行平稳、自动起杆、安装维护方便、安全可靠等特点。挡杆采用曲柄连杆机构传动，减少了机械故障、低噪音、无污染等特点，同时挡杆采用高灵敏度的光电限位控制系统，安全可靠，限位精确。

其次挡杆采用了特殊的停电手动、自动起杆装置，这样，即使是在停电的情况下，挡杆可以手动抬杆，不影响车辆的正常通行，同时挡杆具有多种控制方式，支持线控、遥控、通讯协议等控制方式，所以停车场管理人员直接在岗亭内就可以使用遥控将道挡杆抬起。

最后，就是挡杆在停车场收费系统中最为重要的一点，挡杆的防砸车功能，最近这几年，挡杆砸车事件屡见不鲜，但是一直未能得到解决，一些公司提供的停车场挡杆采用了一体化的紧凑结构，具有多重防砸车技术综合应用，同时支持红外线对射、压力电波等其他防砸车接口，确保了车辆的通行安全。

1.4研究停车场出口停车场出口挡杆系统的意义

本次设计的挡杆控制系统，使用压力传感器作为传感器，检测到靠近的车辆压力信号时，将其转化为电信号，传给单片机。舵机作为挡杆驱动装置。通过单片机控制舵机，使挡杆自动打开，当车辆行驶过后又可以自动关闭。由于单片机系统的适应能力强，稳定性高，所以本设计采用STC89C52单片机作为主控制器。虽然如今的挡杆控制技术已经相当成熟，但还是存在着不少问题。例如，一些动物或路人可能触发挡杆，导致挡杆错误打开。频繁的错误动作不仅是恼人的，而且会导致能源的浪费，同时也降低了设备的使用寿命。这就要求控制系统是建立在检测对象并分析对象目的的基础之上，因此现在许多停车场挡杆控制系统还具备车牌识别功能，这将是挡杆控制技术未来发展的方向。

由此可见，挡杆的出现确实给我们的生活带来了极大的便利。而本课题的研究从实际角度出发，基于单片机对智能停车场出口挡杆的控制系统进行设计，这不但有很强的理论学习意义，也有一定的社会、实际意义。