基于智能车位锁的共享停车位管理系统研究与设计

摘要

近年来，我国私家车数量增长迅速，然而停车位数量却增长缓慢，停车难问题正愈演愈烈。依靠信息化技术提高停车位的使用率将是缓解停车难问题的重要途径。
　　本文设计的基于智能车位锁的共享停车位管理系统将物联网技术与传统车位锁相结合，将私人停车位和路边停车位通过车位锁设备进行联网管理，实现了停车位的信息化，为城市停车位的分时共享提供技术解决方案。
　　智能车位锁控制器能够接收云服务器发送的命令，实现远程开锁功能，同时能够自动检测车辆是否驶离，在车辆驶离后，向云服务器发送“车已驶离”信息，并自动升起车位锁，等待下一次开锁命令。
　　智能车位锁使用基于Cortex-M3内核的STM32控制器，在满足系统当前控制性能需求的同时，为后期系统软件在线升级提供了硬件支撑。物联网通信选用GSM/GPRS模块SIM800C，实现车位锁和云服务器间的联网及双方数据实时传输。在车位锁开关命令安全性方面，对开锁命令来源做判断，防止恶意软件开锁。SIM800C支持蓝牙3.0，为后期通过手机蓝牙控制车位锁提供硬件上的支撑。车位锁锁臂由直流电动机驱动进行升降，其升降位置检测采用对射式光电开关，取代了原来机械型接近开关检测的方法，提高了设备的使用寿命。采用内置小型放大器型光电传感器检测停车位上车辆状态，检测算法采用间隔脉冲多次采样的方式，确保检测准确的同时，降低检测器的功耗。
　　智能车位锁采用铅酸胶体蓄电池进行供电，从硬件设计和软件运行两个方面对系统功耗进行优化处理，降低车位锁控制系统的运行功耗，提高蓄电池的使用时间和使用寿命。选用基于电压检测的方法对电池电量进行估计，当电池电量不足时，向用户和维护人员发送消息，提醒及时对蓄电池充电或更换，从而确保设备的安全可靠运行。
　　共享停车位管理系统服务器软件包括支付服务网站，停车位管理系统软件和数据库。支付服务网站实现连接第三方支付服务器，并向用户显示二维码，生成订单，最后完成支付。停车位管理系统软件连接智能车位锁、支付服务网站和数据库。文中详细介绍了停车位管理软件的运行原理，停车服务具体实现过程。
　　最后，总结智能车位锁和共享停车位管理系统设计开发过程中的经验教训，并对其功能性能的改进提出合理的规划，以促进本系统能更好的服务于城市停车位的共享与管理。

目录

声明

摘要

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 国内外停车位管理发展现状

1．2．1 国外停车位管理发展现状

1．2．2 国内停车位管理发展现状

1．2．3 停车位管理相关技术的发展

1．3 研究目的和主要内容

1．4 论文章节安排

第二章 共享停车位管理系统方案论证与设计

2．1 共享停车位管理系统方案论证

2．1．1 智能车位锁功能需求分析

2．1．2 云服务器功能需求分析

2．2 共享停车位管理系统关键技术方案选择

2．2．1 车位锁联网方式、支付方式与机械结构的选择

2．2．2 控制器选择

2．2．3 停车位检测技术方案

2．2．4 车位锁开关控制方案的选择

2．3 本章小结

第三章 智能车位锁控制系统的硬件设计

3．1 智能车位锁控制系统硬件总体设计

3．2 车位锁核心控制器设计

3．2．1 MCU核心电路设计

3．2．2 RTC实时时钟电路

3．3 GPRS无线通信模块介绍

3．4 电机H桥驱动模块

3．5 车位锁锁臂位置检测模块

3．6 车辆检测模块

3．7 电源管理模块

3．8 声光报警模块

3．9 本章小结

第四章 智能车位锁控制系统软件设计与优化

4．1 控制系统软件总体设计

4．2 GPRS通信功能开发

4．2．1 GPRS通信协议

4．2．2 GPRS通信编程实现与优化

4．2．3 GPRS心跳包设置

4．3 RTC时钟程序设计

4．4 车位锁开关控制程序设计与验证

4．4．1 车位锁开关控制程序设计

4．4．2 车位锁开关功能验证

4．5 停车位状态识别程序设计

4．6 电池剩余电量检测

4．7 系统低功耗设计优化

4．8 异常报警功能的实现

4．9 本章小结

第五章 云服务器应用软件设计

5．1 第三方支付服务

5．2 停车位管理业务

5．3 数据库设计

5．4 本章小结

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果及所获奖励