智能化停車場門禁控制系統(tǒng)設(shè)計研究

張有利

（河北 秦皇島 066000）

引言

隨著我國人民群眾生活水平的不斷提高，大部分家庭開始以汽車作為常用代步工具，這使國內(nèi)汽車保有量大幅度增加，與此同時，國內(nèi)各個地區(qū)的停車場數(shù)量也隨之增加，規(guī)模也越來越大，這些具體情況對當(dāng)前的停車場管理工作提出了更高的要求。按照目前各大城市停車位急缺的形勢來看，停車場如果沿用傳統(tǒng)的人工管理模式，其工作效率將會十分低下，而且管理成本也會居高不下。所以，為了提高管理效率，停車場必須實現(xiàn)智能化系統(tǒng)控制管理。

1 智能化停車場門禁控制系統(tǒng)的組網(wǎng)方式

現(xiàn)階段，計算機技術(shù)、信息化技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等各種先進技術(shù)都相繼應(yīng)用到門禁控制系統(tǒng)中，其中網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的優(yōu)良特點，使其成為門禁控制系統(tǒng)的主要組網(wǎng)方式。智能化停車場門禁系統(tǒng)可以采用無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及智能儀表通信技術(shù)等，并將這些技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

停車場門禁控制系統(tǒng)可以通過RS485轉(zhuǎn)換器將多個控制器與一臺計算機串聯(lián)起來，達到利用一臺計算機管理和通信多臺RS485控制器的目的。該控制器可以單獨組網(wǎng)，不易受到干擾，且花費較少，應(yīng)用在停車場這種布線距離較遠的場所非常合適。

TCP/IP通信技術(shù)控制器組網(wǎng)范圍廣泛，通信速度與質(zhì)量都比較好，且可以無限組網(wǎng)，管控數(shù)量很多，更重要的是其通信協(xié)議采用的是國際流行標(biāo)準(zhǔn)，性能優(yōu)勢十分明顯[1]。TCP/IP控制器的接入方式與計算機網(wǎng)卡相同，在網(wǎng)絡(luò)布點數(shù)量巨大且模型相對標(biāo)準(zhǔn)的各種辦公大廈都能夠有效應(yīng)用。若停車場內(nèi)已經(jīng)具備了局域網(wǎng)絡(luò)，門禁控制系統(tǒng)的設(shè)計施工人員就可以免去鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)這一流程，而直接對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進行組網(wǎng)。在部分區(qū)域內(nèi)可以應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，以減少布線作業(yè)，但無限網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和安全性都比較差，且網(wǎng)絡(luò)速度容易受到周邊環(huán)境影響。

2 智能化停車場門禁控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.1 控制中心設(shè)計

停車場門禁控制系統(tǒng)的核心就是中央控制單元，能夠?qū)㈤T禁系統(tǒng)的各個構(gòu)成部分的工作協(xié)調(diào)控制。中央控制中心的微處理器采用ST89C52芯片，當(dāng)進出車輛信息通過傳感器輸送至控制中心后，控制中心會根據(jù)收到的信息作出相應(yīng)的反應(yīng)，然后把執(zhí)行信號發(fā)送到執(zhí)行系統(tǒng)，同時把車輛相關(guān)數(shù)據(jù)信息存儲到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。微處理器就據(jù)此來對車輛進出、刷卡以及開關(guān)閘門欄桿等程序進行控制。

2.2 車輛傳感器及調(diào)理電路設(shè)計

停車場門禁系統(tǒng)中的車輛傳感器用來對車輛相關(guān)信息進行檢測，同時將檢測結(jié)果輸送到系統(tǒng)控制臺。這種檢測儀器的內(nèi)部構(gòu)成部分為攝像頭、讀卡器以及多組環(huán)繞線圈等。設(shè)計施工人員可以將線圈的繞組部分埋設(shè)在閘門前后地下，一旦有車輛通過閘門區(qū)域，該線圈就能夠?qū)㈦娏餍盘柛袘?yīng)出來，而此時攝像系統(tǒng)會將車輛進出時間、車輛型號以及車牌號等相關(guān)信息記錄下來，通過相關(guān)處理后攝像傳感器就可以把這些信號信息傳輸?shù)娇刂婆_。

一般情況下，環(huán)形線圈所產(chǎn)生的電流信號相對不強，外部磁場很容易對其造成影響。所以，車輛感應(yīng)器和數(shù)字調(diào)理電路板要配合控制中心協(xié)調(diào)使用?？梢詫㈦娙菡鹗庪娐贩绞綉?yīng)用到數(shù)字調(diào)理電路板上的感應(yīng)電路，有效增加回路中的電容量，從而相應(yīng)減弱不穩(wěn)定因素對振蕩頻率的干擾，進而保證頻率的穩(wěn)定性。同時采用鎖相環(huán)倍頻技術(shù)進一步提高控制系統(tǒng)的靈敏度。

2.3 數(shù)據(jù)存儲設(shè)計

門禁控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲單元的作用就是將停車場進出車輛的相關(guān)信息數(shù)據(jù)存儲下來，其構(gòu)成部分有信號傳輸線、電平轉(zhuǎn)換器以及存儲硬盤等。數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)采用232集成電路芯片作為通訊模塊來轉(zhuǎn)換邏輯電平，微處理器能夠通過串行口與計算機直接進行通訊或數(shù)據(jù)傳輸工作，以此能夠利用計算機進行一些功能的編制，而不需要對單片機多次編程，從而有效提高控制系統(tǒng)的靈活性。

2.4 執(zhí)行單元設(shè)計

門禁控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)通常有自動發(fā)卡以及自動啟閘系統(tǒng)等。讀卡機工作制繼電器與發(fā)卡器是自動發(fā)卡系統(tǒng)的電路模塊。而自動啟閘系統(tǒng)的電路模塊由出入閘門欄桿控制繼電器以信號燈控制繼電器等組成。門禁系統(tǒng)的微處理器的電壓源是5 V直流電壓，而驅(qū)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)的電源是220 V交流電[2]。繼電器輸入端通過單片機加載的弱電流信號，促使繼電器將強電開關(guān)接通，然后解凍交流電源，從而保證監(jiān)控、閘門欄桿以及讀卡機系統(tǒng)的順利運行。

2.5 攝像監(jiān)控報警和顯示設(shè)計

門禁控制系統(tǒng)的攝像監(jiān)控的組成部分是報警器以及若干高分辨率的遠紅外攝像頭，監(jiān)控系統(tǒng)能夠在晝夜環(huán)境條件下持續(xù)運行，如果發(fā)現(xiàn)相關(guān)車輛信息有誤，就會關(guān)閉閘門欄桿同時將報警信號發(fā)出去。反饋顯示電路的結(jié)構(gòu)是由若干個LED燈、出入信號燈以及看門狗復(fù)位電路等構(gòu)成?？刂婆_部位可以裝設(shè)一個LED燈，以便于相關(guān)管理人員在現(xiàn)場對系統(tǒng)設(shè)計運行狀態(tài)進行檢查和了解?？撮T狗復(fù)位電路對單片機的運行狀況進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)單片機運行情況有異常時，看門狗定時器就會超時，強行將系統(tǒng)還原。

3 智能停車場門禁控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

3.1 上位機軟件設(shè)計

上位機可以通過可視化開發(fā)平臺來開發(fā)其中的軟件部分，可以采用Microsoft Access作為上位機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。從停車場門禁控制系統(tǒng)在功能方面的要求來看，上位機上的軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的建立、參數(shù)設(shè)置與變更等，并將相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)傳送給門禁控制器，同時將門禁控制器中的相關(guān)數(shù)據(jù)讀取并記錄等。

3.2 門禁控制器軟件設(shè)計

門禁控制系統(tǒng)中的功能模塊通常有用戶資料的上傳與下傳模塊、監(jiān)控模塊以及用刷卡進入模塊等。系統(tǒng)采用sqlite嵌入式數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫占用的空間資源十分少，可以說是一種輕型的數(shù)據(jù)庫[3]。門禁控制系統(tǒng)的攝像頭程序采用vide04linux的API，為各種視頻裝置的應(yīng)用程序編程提供接口函數(shù)。

USB口攝像頭的驅(qū)動程序應(yīng)保證輸入輸出操作接口函數(shù)如打開、關(guān)閉、閱讀等的順利實現(xiàn)。若應(yīng)用程序?qū)υO(shè)備相關(guān)文件實施打開或關(guān)閉等操作時，門禁控制系統(tǒng)內(nèi)核將利用虛擬文件系統(tǒng)對驅(qū)動程序中的相關(guān)函數(shù)進行訪問。門禁控制系統(tǒng)在驅(qū)動USB接口數(shù)碼攝像頭時，先將USB控制器驅(qū)動模塊靜態(tài)編譯到內(nèi)核中，讓系統(tǒng)對USB接口提供支持，當(dāng)用攝像頭進行采集工作時，使用載入模塊指令來對其驅(qū)動模塊進行動態(tài)加載，從而使攝像頭正常運行。

4 結(jié)語

在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)+時代背景下，計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及信息化技術(shù)的進一步發(fā)展，為智能化門禁控制系統(tǒng)的構(gòu)件提供了有效的技術(shù)支持。設(shè)計人員應(yīng)對停車場門禁控制系統(tǒng)所需各項功能進行認(rèn)真分析，采取合理的組網(wǎng)方式，并采用相應(yīng)的硬件與軟件來有效組成智能化門禁控制系統(tǒng)，從而提高停車場的管理效率，為用戶提供更高質(zhì)量的服務(wù)。

參考文獻

[1] 周海倫，孟雙鵬，董艷茹，等.基于TCP/IP協(xié)議控制器通信接口應(yīng)用系統(tǒng)及方法：CN106375125A[P].2017-02-01.

[2] 金彥平.可編程序控制器中輔助繼電器的運用[J].張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2016，29（3）：51-54.

[3] 秦榛.多功能門禁系統(tǒng)之服務(wù)器端設(shè)計[D].成都：西南交通大學(xué)，2016.