CN105336210A - 一种多层大型智能车库区管理系统及车位引导方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于车库的智能管理技术领域的一种多层大型智能车库区管理系统及车位引导方法。管理系统是基于UHF-RFID和Web技术相结合的技术，主要涉及计算机网络、单片机、数据库、无源UHF-RFID、超声波和红外光电检测技术；本发明主要用于对大型车库的智能化管理，将大型车库合理的分解成为各个库区、字库区、停车区和停车位，在车库入口处实现车位的管理和“就近及均衡原则”下的分配功能，能够实现大型多层智能车库内区域及车位划分、车辆定位、车位状态检测和监控、车位引导及车主的反向寻车等功能。解决地面或地下大型车库的入口车辆检测、车位状态管理和均衡分配、车辆的车位引导、驾驶员反向寻车、车辆收费功能。

Description

一种多层大型智能车库区管理系统及车位引导方法

技术领域

本发明属于车库的智能管理技术领域，特别涉及一种多层大型智能车库区管理系统及车位引导方法。

背景技术

随着我国社会经济的进步和发展、城市经济的不断繁荣、人们生活水平逐步提高，汽车尤其是小轿车和商务车作为交通工具已逐渐成为人们日常生活中不可或缺的必需品。

目前，现有的车辆管理和车库控制系统大多采用人工管理和控制的方式实现，或者使用接触式IC卡进行进出控制。接触式IC卡由于其需要进行接触式认证这一天然缺点，只能完成出入口计费的基本功能，无法扩展更多的功能。在车库种类方面，现有车库大多为老式的自停自走型的平面车库，很少有新型的立体车库，且现有的管理模式均较难应对新型立体车库模式。此外，现在车库的实时信息发布平台发布大多仅能提供车位空余信息，对车库位置、限高和收费等各项信息并无详细描述，如司机想知道车库内何处有适合停车的位置，只能亲自开车进入车库内寻找才可得知。这样既浪费时间，也经常发生某些车库拥塞，而附近的车库还有剩余停车位的资源浪费现象。因此，目前的车库管理方式对庞大的私家车数量或者新型的立体车库模式都有着很大的局限性。

随着车牌识别技术的发展，有些智能车库采用通过摄像头摄取汽车的车牌号码，并经过图像处理和车牌号码的识别技术，以及空闲车位寻找与分配技术，可以引导车辆进入指定的停车位，但图像处理和号码识别技术相对较为复杂、成本较高，而且易受车牌号码清晰度、现场光照度等因素的影响，对车牌号码识别的可靠性不是很理想。

相对而言，RFID技术成本较低，特别是UHF-RFID发射的电磁波具有较强的穿透能力，通过对RFID卡的识别进行车辆引导(卡内存有停车位及时间等信息)，不受车牌及现场环境的影响，其可靠性较高，有更好的应用前景。本发明设计了一套基于UHF-RFID技术和Web技术结合的B/S架构多层大型智能车库区管理系统，该系统包括入口超高检测模块、入口处车辆检测模块、网络传输模块、服务器端模块、车位管理和分配模块、车位自动引导模块、出口处车辆检测模块、反向寻车终端模块；该系统通过对远距离可读取的RFID卡进行识别和定位，从而完成对车辆进行停车位的引导，实现空闲车位均衡分配、车辆引导和驾驶员反向寻车等功能。这将对车主提供更多的便利，具有较高的实用价值和经济价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层大型智能车库区管理系统及车位引导方法，其特征在于，所述多层大型智能车库区管理系统是基于UHF-RFID和Web技术相结合的技术，主要涉及计算机网络、单片机、数据库、无源UHF-RFID、超声波和红外光电检测技术；车库区管理系统包括：

1)考虑大型多层车库中某层库区的同侧入出和异侧入出两种情况，将某层库区划分为若干子库区，对划分的子库区进一步划分为若干停车区，子库区间和停车区域内道路均设单行线，且将子库区用锥筒或栏杆相对封闭；子库区入口和出口连接主干道，在子库区和停车区的路口设置子库区指示牌、禁行或行进方向指示牌、读卡器、显示器，并划定车行方向和车位区；

2)为防止超高车辆进入车库，设置入口超高检测模块，由限制门、指示牌、警示灯、语音报警器、红外传感器及单片机系统组成。

所述车库入口、车库出口显示屏采用液晶屏，其他显示屏采用二行LED点阵显示屏。

所述各子库区入口处的上方设有子库区数的指示牌，在各停车区的地面上写有停车区数的地标指示字，用于辅助停车引导。

所述多层大型智能车库区管理系统的车位引导方法，其特征在于，

1)首先对多层大型智能车库进行划分为库区、子库区，对划分的子库区进一步划分为若干停车区；在子库区和停车区的路口设置子库区指示牌、禁行或行进方向指示牌、读卡器、显示器，并划定车行方向和车位区；

2)依据车库的库区、字库区及停车区域和停车位规模，设定卡内信息存储结构；即在每个车位安装超声波传感器检测车位的当前状态，并将其传至单片机，进而利用网络传输模块上传至服务器端模块更新车库每个车位状态，系统对车位分为“预占”、“占用”、“预空”和“空闲”四种状态；

3)在入口处设置超高检测模块、入口处车辆检测模块，通过检测汽车的是否随带射频卡，并判断该卡的状态，从而在入口处实现车辆放行或者停车取卡功能，依据某层某库区车位占用率与“车位占用阈值标准”的比较结果，并调用车位管理和分配模块对确定进入车库的车辆按照“就近及均衡原则”为其分配停车位，并将该车位状态改为“预占”；

4)步骤3完成后，调用车位自动引导模块指引车辆至分配的库区、字库区、停车区域的车位；

5)利用在入口处和库区的读卡器读取进入库区车辆随带的射频卡进行识别，判断为其分配的车位所属的某层和某库区，并引导车辆进入分配的该库区；

6)对进入分配层库区的车辆随带的射频卡进行识别，判断为车辆分配的车位所属的子库区、停车区域和停车位进行判断，对该车辆到预分配车位的路径选择采用Dijkstra最短路径算法进行分析，引导至该车位分配的车位；

7)步骤5)中，当车辆经过了分配的本层子库区而未进入时，车辆经过下一个子库区前的读卡器读射频卡，并向服务器端模块上传该情况，请求重新为该车辆分配固定子库区中预留的一个空闲停车位，将该车位状态由“空闲”改为“预占”，并将其原分配的停车位的状态由“预占”改为“空闲”，同时引导该车辆驶向该固定子库区；

8)步骤6)中，检测车辆分配的车位不属于本子库区，引导其至相应的子库区。若该车辆不按引导出库，而是进入某停车区中某停车位进行停车，该车位由“空闲”状态改为“占用”状态，同时将为该车辆预分配的停车位由“预占”状态改为“空闲”状态；

9)在车库的某层车库内对驾驶员的反向寻车时，在读卡器读取驾驶员所持UHF-RFID卡信息，服务器端模块调用GIS地理信息系统和车位自动引导模块，根据其停车位编码和该卡目前所在位置进行寻车引导；

10)出口处车辆检测模块采集UHF-RFID卡信息，区别对非法卡、已缴费卡和逾期未缴费卡三种情况进行处理，完成出口车辆检测和收费功能。

所述步骤3)中某层某库区车位的车位占用阈值标准分为层车位占用阈值标准和库车位占用阈值标准计算方法如下：

假定车库共N层，第i层划分为M_i个库区，第j个库区划分为P_i,j个车库，则层车位占用阈值标准为：

$S_i=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{i,j}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{i,j}}$

其中k为自然数且1≤k≤N，表示各层车位占用阈值标准的不同等级。具体为：k取值从1开始，求解各层车位占用阈值标准，若存在某层车库车位占用率低于该层车位占用阈值标准时，分配该层车库；若不存在，则k加1，重新计算各层车位占用阈值标准，依次类推。

当前层内，库车位占用阈值标准为：

$T_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{k^{,}}{\Σ}}{P}_{i,j}}{\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{i,j}}$

其中k'为自然数且1≤k≤M，表示各库车位占用阈值标准的不同等级。具体为：k'取值从1开始，求解各库车位占用阈值标准，若存在某库区车位占用率低于该库车位占用阈值标准，分配该层车库；若不存在，则k'加1，重新计算各库车位占用阈值标准，依次类推。

本发明的有益效果是主要用于对大型车库的智能化管理，涉及计算机网络、单片机、数据库、无源UHF-RFID、超声波、红外光电检测等计算技术，适用于地面和多层地下车库的智能管理，能够实现大型多层智能车库内区域及车位划分、车辆定位、车位状态检测和监控、车位引导及车主的反向寻车等功能。解决地面或地下大型车库的入口车辆检测、车位状态管理和均衡分配、车辆的车位引导、驾驶员反向寻车、车辆收费功能。

附图说明

图1某库区的管理系统布置示意图，其中，a为同侧入出的库区的管理系统布置示意图；b为异侧入出的库区的管理系统布置示意图。

图2某子库区安排示意图。

图3超高车辆检测与限制设备安装示意图。

图4车库入口设备安装示意图。

图5车位分配流程图。

图6反向寻车示意图。

图7车库出口设备安装示意图。

具体实施方式

本发明提供一种多层大型智能车库区管理系统及车位引导方法，本发明基于UHF-RFID和Web技术相结合的技术，主要涉及计算机网络、单片机、数据库、无源UHF-RFID、超声波和红外光电检测技术；能够实现大型多层智能车库内区域及车位划分、车辆定位、车位状态检测和监控、车位引导及车主的反向寻车等功能。解决地面或地下大型车库的入口车辆检测、车位状态管理和均衡分配、车辆的车位引导、驾驶员反向寻车、车辆收费功能。下面结合附图予以说明：

1、依据图1所示，其中，a为同侧入出的库区的管理系统布置示意图；b为异侧入出的库区的管理系统布置示意图。将对多层大型智能车库进行区域划分，多层大型车库分解为若干子库区，各子库区内设若干停车区域，子库区间和停车区域内道路均设单行线，且将子库区相对封闭(用锥筒或栏杆)；子库区入口和出口连接主干道；在停车区出口设禁行标志牌，防止车辆从停车区出口进入停车区。某层车库子库区、行车道路、读卡器、显示屏和指示牌设置情况。

车库内存在支撑柱或其他建筑物时，可以是图1中的某子库区或图2中的某些停车位。车库入口、车库出口显示屏采用液晶屏，其他显示屏采用二行点阵显示屏。

子库区停车位、行车道路、读卡器、显示屏和指示牌设置情况如图2所示。将图2进行旋转，或改变停车位方向及道路方向，可适应不同方位车库的需要，但需遵从单行线原则。

图2中在每个停车区域设置2个读卡器和显示屏，每个停车位上方设2个超声波传感器和绿色指示灯。

对会员卡车位应在其车位地面上注明“固定车位”，必要时加装地锁，防止其他车辆占用固定车位。

在各子库区入口处的上方设有子库区数的指示牌，在各停车区的地面上写有停车区数的地标指示字，用于辅助停车引导。

2、车库容量及卡内信息

地下车库最多按五层设计，针对每个车位，将其分为“预占”、“占用”、“预空”和“空闲”四种状态进行管理。卡内信息共需12字节，按十进制分四行。第一行为停车位编码，分别为1位库区层编码、1位子库区编码、1位停车区编码、2位停车位编码和1位会员卡编码(0为非会员卡；大于等于1为会员卡，其二进制数值代表缴费的月数)；第二行为6位卡号；第三行为会员卡车辆的号牌；第四行为时间。如第一行编码为AH1230的停车位置在第一层、第8个子库区、第1个停车区、第23个停车位、非会员卡。对会员卡车辆分配固定的车位(一般分配在第一层第J个子库区)，并在办取会员卡时将车位及车辆号牌等信息写入卡内；非会员卡事先仅写好卡号。

当仅有一层地下车库和地面车库各有一个入出口时，采用第一位编码A即可；当地面车库有多个入口和出口时，其第一位编码的序号代表类似的某层库区，将这样的库区封闭，库区间的行车道路、读卡器、显示屏和指示牌设置情况也类似某层车库，子库区和停车区的划分与地下车库相同。

3、入口超高检测模块

为防止超高车辆进入车库，设置入口超高检测模块，由限制门、指示牌、警示灯、语音报警器、红外传感器及单片机系统组成。在车库入口前8-10米处设置反射式红外传感器，红外传感器信号直接送至单片机，由单片机决定是否发出提示车辆超高信息给语音报警器和警示灯；对超高车辆发出三次语言报警“车辆超高禁止入库”提示音，并用闪亮的红灯警示；在6-8米处设超高限制门，其上挂有指示牌并安装红色警示灯，指示牌上书写限制车辆高度的尺英寸(以米为单位)，限制超高车辆进入车库。超高车辆检测与限制设备安装示意图如图3所示。

4、入口处车辆检测模块

包括UHF-RFID读卡器、发卡器、红外传感器、道闸机、卡片计算机及显示屏。在车库入口道闸前4米左右、高度3-5米处安装无源UHFRFID中读卡器，在读卡器后1-2米、高度1米处安装第一红外光电检测，在道闸前2-3米安装发卡器，在道闸后1米、高度3-4米安装显示屏，在道闸后0.5米安装第二红外光电检测(高度1米)，如图4所示车库入口设备安装示意图。

当车辆到达车库入口处时，对持有已缴费会员卡的车辆，读卡器读取卡内信息，单片机分析其停车位编码、查询其缴费正常(车位编码最后1位不为零)，将停车位编码和车牌号信息传给卡片计算机，同时上传数据至服务器端模块做相关记录；卡片计算机依据服务器端模块返回数据，发送数据至显示屏显示欢迎信息及车位引导信息；单片机上报信息给卡片计算机后自动开启道闸，经第二红外光电检测(持续0.5秒，以下同)关闭道闸(实现防砸功能)。无效卡(非本车库ID号)和逾期未缴费卡车辆(车位编码最后1位是零，也视为无效卡)，读卡器读取卡内信息并分析其ID号和车位编码最后1位，单片机将无效卡信息传给卡片计算机，卡片计算机在前方显示屏中提示取卡进入车库提示；无卡车辆经第一红外光电检测，单片机将此事件报告主卡片算机，卡片计算机在前方显示屏中用上显示欢迎信息并提示取卡进入车库。对无卡、无效卡和逾期未缴费卡车辆，司机按下开关取卡，单片机将此信息报告卡片计算机，并通过网络传输模块传输至服务器端模块，调用车位管理和分配模块按“就近及均衡原则”为该车辆分配具体的停车位置，并将停车位置及入库时间等信息传给卡片计算机和单片机，单片机将此信息写入对应卡号的卡内，卡片计算机控制显示屏中用下分配的卡信息和车位引导信息，驾驶员从发卡器中取卡放置于车内中控台前挡风玻璃下启动车辆前行。对上述三种情况的车辆，司机按开关发卡器按键后开启道闸放行，车辆通过后经第二红外光电检测关闭道闸(实现防砸功能)。

5、车位管理和分配模块

包括超声波传感器、I/O口扩展模块、单片机。如图5所示，通过在每个车位安装超声波传感器检测车位的当前状态，并将其传至单片机，进而利用网络传输模块上传至服务器端模块更新车库每个车位状态，系统对车位分为“预占”、“占用”、“预空”和“空闲”四种状态；依据某层某库区车位占用率与“车位占用阈值标准”的比较结果，均衡地安排停车位；服务器端模块接收车位分配UHF-RFID卡(即分配车位)请求时，基于“就近及均衡原则”对某子库区内的停车位为车辆分配预定车位；车位的分配算法分为两部分：先选择某层，再选择某库区；所述分配某层是指，通过与服务器端模块通信，可查询每一层当前的空余车位数和总车位数并计算占用率，取得最低占用率的层数；如果占用率最低的层符合空余标准，则从入口层开始，逐层判断是否符合空余标准，如果符合，则安排此层的车位，否则判断下一层，直到之前寻找到的占用率最低的层；如果占用率最低的层也超过车位占用阈值标准，则直接选定车位分配在这一层；所述选择某库区是指，选定某层车库后，进行此层内库区的分配，同分配选定层数的标准，首先对层内每个库区进行车位占用率的计算，并找到占用率最小的库区，如果符合空余标准，则将层内的库区按照从车库入口位置或上一层到达本次的入口位置作为起始点，按这个起始点与每个库区的距离由近到远的排序方式，分配给第一个符合空余标准的库区；同样，如果占用率最小的库区，依然超过空余的标准线，则直接选定车位分配在此库区；选定库区后，在此库区内查找任意一个空余状态的车位，分配给持卡车辆；并将分配信息记录在服务器端，同时将数据通过网络传输模块传输至单片机，进而将信息写入分配的UHF-RFID卡中；一旦车位分配，车位自动引导模块对车辆停车位自动引导。

为该车辆分配具体的车位后，将该车位由“空闲”状态改为“预占”(预分配)状态。当下一辆车到达入口处时，重复上述工作、显示屏更新显示内容，如果10秒内没有其他车辆到达，显示屏清空。

某层某库区车位的车位占用阈值标准分为层车位占用阈值标准和库车位占用阈值标准计算方法如下：

假定车库共N层，第i层划分为M_i个库区，第j个库区划分为P_i,j个车库，则层车位占用阈值标准为：

$S_i=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{i,j}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{i,j}}$

其中k为自然数且1≤k≤N，表示各层车位占用阈值标准的不同等级。具体为：k取值从1开始，求解各层车位占用阈值标准，若存在某层车库车位占用率低于该层车位占用阈值标准时，分配该层车库；若不存在，则k加1，重新计算各层车位占用阈值标准，依次类推。

当前层内，库车位占用阈值标准为：

$T_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{k^{,}}{\Σ}}{P}_{i,j}}{\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{i,j}}$

其中k'为自然数且1≤k≤M，表示各库车位占用阈值标准的不同等级。具体为：k'取值从1开始，求解各库车位占用阈值标准，若存在某库区车位占用率低于该库车位占用阈值标准，分配该层车库；若不存在，则k'加1，重新计算各库车位占用阈值标准，依次类推。

6、车位自动引导模块

车位自动引导模块包括3个子模块，即库区引导子模块、子库区引导子模块及停车区域和停车位引导子模块。

1)库区引导

在各层库区设有单片机、读卡器和显示屏组成的库区控制子模块。

对多层车库，当车辆经过道闸行驶至某层车库入口时，入口处的读卡器读取卡中的停车位编码及卡号或车牌号。若第一位编码与所属库区层数一致，读卡器前的显示屏(图1中的绿颜色)提示车辆直行进库区；若第一位编码数值大于所在库区层数，该显示屏提示该卡号或车牌号遵照提示的左转或右转箭头进入下一层车库；若第一位编码数值小于所在库区层数，该显示屏提示该卡号或车牌号遵照左转/右转提示箭头返回上一层车库，最终引导该车辆行驶到所在库区层数。当下一辆车到达该层库区入口处时，读卡器读取卡内信息，该显示屏更新显示内容，并对该车辆进行引导。如果10秒内没有其他车辆到达，清空显示屏。

当车辆进入分配的库区后，在某库区内，按照Dijkstra最短路径对于车辆引导至分配的车位，具体如2)、3)所示。

2)子库区引导

在各子库区设有子库区控制子模块，该模块包括由单片机、读卡器、显示屏和警报器组成。

当车辆前行至某库区的第一个子库区前，读卡器读取卡中的停车位编码及卡号或车牌号。若第一位编码与所属库区层数一致，且第二位编码不是A子库区，读卡器前的显示屏(图1中的黄颜色)显示直行提示；若第二位编码是A子库区，显示屏显示该卡号或车牌号到达相应库区，并提示车辆请进入库区。若第一位编码与所属库区层数不一致，该显示屏提示该卡号或车牌号提示车辆非本库区，并指示车辆左转/右转出驶出该库区，同时警报器响10秒。

其他子库区前的控制器不再查看第一位编码，也不设警报器，其他功能与A子库区相同，其显示器颜色为图1中的蓝色。

当下一辆车到达某子库区前时，该控制器的读卡器读取卡内信息，该显示屏更新显示内容，并对该车辆进行引导。如果10秒内没有其他车辆到达，清空显示屏。

特殊的，在序号最大的子库区(以下仅称为J子库区)预留8或16个车位，用于车辆经过了分配的本层子库区而未进入。当车辆经下一个子库区前的读卡器读到后，单片机分析其停车位第二位编码，若其数值小于该子库区数，该控制器向服务器端模块报告此事件，服务器端模块调用车位管理和分配模块，重新为该车辆分配J子库区的一个空闲停车位，将该车位状态由“空闲”改为“预占”，并将其原分配的停车位的状态由“预占”改为“空闲”，该显示屏按J子库区方向用字符及箭头引导该车辆驶向J子库区。当前子库区与J子库区间的子库区的读卡器读到该车的卡后，单片机分析其停车位第二位编码，若其数值小于该子库区数，该控制器向服务器端模块报告此事件，若该车位状态已由“预占”改为“空闲”，车位管理和分配模块不再为其分配新的停车位，这些控制器的显示屏也按J子库区方向用字符及箭头引导该车辆驶向J子库区。

车辆出子库区后不对其进行自动引导，以防人员持卡与车辆内卡的混淆，而是在地面画箭头和在各路口处设出口方向引导牌，引导车辆到达车库出口。

3)停车区域和停车位引导

在各停车区设有停车区控制子模块，包括单片机、读卡器、显示屏、指示灯组成。

当车辆进入子库区，经第一个停车区控制子模块的读卡器检测到以后，读卡器读取卡中的停车位编码及卡号或车牌号，单片机分析其卡内的信息。

若第二位编码是本子库区，查看第三位编码是否是第一个停车区域，显示屏提示该卡号或车牌号行驶方向，引导车辆进入或不进入该停车区域。当车辆进入分配的停车区域时，停车区控制子模块相应触发车位管理和分配模块，停车位上方的指示灯灯闪亮(0.5秒亮、0.5秒灭)；当车辆进入停车位时，其上方的超声波传感器检测到以后，5秒间隔连续三次查看超声波传感器的检测信号，确认该车辆已停好，指示灯熄灭并经停车区控制子模块将此事件报告服务器端模块和车位管理和分配模块，车位管理和分配模块将该车位由“预占”状态改为“占用”状态，服务器端模块更新数据。当车辆离开停车位时，触发车位管理和分配模块上方的超声波传感器，5秒间隔连续三次查看超声波检测信号，确认该车辆已驶离该车位，其停车区控制子模块将此事件报告服务器端模块和车位管理和分配模块，车位管理和分配模块将该车位由“占用”状态改为“预空”(预备空闲)状态，服务器端模块更新数据。

若第二位编码不是本子库区，该车辆是其他子库区的车辆，则显示屏提示显示该卡号或车牌号非本库区，并提示车辆驶离，同时启动警报器响10秒，引导该车辆经第一停车区道路出库区。若该车辆不按引导出库，而是进入某停车区进行停车，触发车位管理和分配模块的超声波传感器并经三次确认，由停车区控制子模块将此事件报告服务器端模块和车位管理和分配模块，车位管理和分配模块将该车位由“空闲”状态改为“占用”状态，同时将为该车辆预分配的停车位由“预占”状态改为“空闲”状态，服务器端模块更新数据。

如果车辆进入分配的停车区，但没有停在分配的停车位上，若该停车位也是“预占”的，不予理睬；若该停车位是“空闲”的，触发车位管理和分配模块的超声波传感器检测到后并经三次确认，由停车区控制子模块将此事件报告服务器端模块和车位管理和分配模块，车位管理和分配模块将该车位由“空闲”状态改为“占用”状态，同时将为该车辆预分配的停车位由“预占”状态改为“空闲”状态，服务器端模块更新数据。

其他停车区控制子模块的工作过程与第一停车区控制子模块的相同。当下一辆车到达时，被相应读卡器检测到以后并读取卡内信息，该显示屏更新显示内容，并对该车辆进行引导。如果10秒内没有其他车辆到达，清空显示屏。

7.反向寻车终端模块

在各层库区均设有反向寻车终端模块，该控制器包括反向寻车终端、显示器和读卡器。

应用GIS地理信息系统绘制车库平面图及人员与车位间的行走路线，对人员进行反向寻车引导。当持卡人将卡放置于反向寻车终端的读卡器前时，读卡器读取卡内停车位编码及卡号或车牌号，如表1所示：并将此信息传给服务器端模块，服务器端模块对卡内信息进行分析，若第一位编码与所属库区层数不一致，屏幕用提示卡号或车牌号的车辆所在层；若第一位编码与所属库区层数一致，服务器端模块启动GIS地理信息系统和车位自动引导模块，根据其停车位编码和该卡目前所在位置进行寻车引导，此时屏幕显示卡号或车牌号及引导地图，屏幕显示引导地图的示意图,如图6所示。对非本车库卡，计算机屏幕提示非本车库卡和系统不提供服务。

表1读卡器读取卡内停车位编码及卡号或车牌号

车库层数	子库区数	停车区数	停车位数
				A	H	1	23

8.出口处车辆检测模块

车库出口处设有红外传感器、读卡器、道闸、收费处(收费计算机、桌面读卡器和道闸手动控制器)、显示屏、写卡器，如图7所示。

在车库出口道闸前4米左右、高度3-5米处安装读卡器(用于检测会员卡车辆)，在读卡器后1-2米、高度1米处安装第一红外光电检测，在道闸前2-3米安装收费处(由读写卡器、和收费计算机组成)，在收费处后1米左右、高度1.5米左右安装显示屏，在道闸后0.5米、高度1米处安装第二红外光电检测。

当车辆到达车库出口处时，对持有已缴费会员卡的车辆，读卡器读取卡内信息，单片机分析其停车位编码、查询其缴费正常(车位编码最后1位不为零)，将停车位编码和车牌号信息传给服务器端模块，服务器端模块将会员卡车辆出库事件通知收费计算机，收费计算机使前方显示屏用提示会员卡车辆直接出库，单片机上报信息给服务器端模块后自动开启道闸，经第二红外光电检测关闭道闸。对无效卡(非本车库ID号)和逾期未缴费卡(最后1位是零)车辆，读卡器读取卡内信息，单片机将无效卡信息传给服务器端模块，服务器端模块将无效卡车辆出库事件通知收费计算机，收费计算机在前方显示屏中用提示车辆交卡和交费；无卡车辆经第一红外光电检测，单片机将此事件报告主服务器端模块，服务器端模块将无卡车辆出库事件通知收费计算机，收费计算机在前方显示屏中用提示交卡和交费。上述三种情况的司机将车辆停在收费处交卡，该读卡器或桌面读卡器读取卡内信息，单片机将卡内信息传给服务器端模块，服务器端模块根据卡内记录的入库时间和现在时间计算收费金额，服务器端模块将卡号和收费金额信息传给收费计算机，收费计算机在前方显示屏中提示该卡号和停车时间及收费金额，驾驶员交完费后启动车辆前行。对上述三种情况的车辆司机交卡、交费后收费员按开关开启道闸放行，车辆通过后经第二红外光电检测关闭道闸。

收完费后，收费计算机将无卡、无效卡和逾期未缴费卡的卡号和停车位信息传给服务器端模块，服务器端模块调用车位管理和分配模块将该车位由“预空”状态改为“空闲”状态。当下一辆车到达出口处时，重复上述工作、显示屏更新显示内容，如果10秒内没有其他车辆到达，清空显示器屏，同时服务器端模块更新数据。

会员卡车辆在每月的固定日期出库时，读卡器读到会员卡内的信息，单片机将停车位编码和车牌号信息通过网路传输模块传给服务器端模块，该模块将查验会员卡缴费事件通知收费计算机，收费计算机的显示屏用提示会员卡车辆请交卡，读卡器读取卡内第一行的车位编码信息，对最后1位进行减1操作并写回卡内。若减1操作后不为零，单片机将卡内有余额信息报告给服务器端模块，该模块将此事件通知收费计算机，收费计算机显示屏提示卡内有余额并放行车辆，收费员手动开启动道闸放行；若减1操作后是零，单片机将卡内无余额信息报告给服务器端模块，该模块将此事件通知收费计算机，收费计算机显示屏用提示卡内无余额和提醒缴费，司机交费后，收费计算机将车牌号和交费金额信息传给服务器端模块，同时服务器端模块更新数据，收费员手动开启道闸放行。

9.网络传输模块

包括路由器、每层车库的交换机和串口-RJ45转换模块。由单片机上传和接受数据通过串口-RJ45转换模块进行协议转换，每层车库设置交换机，并通过路由器与服务器端模块的服务器和数据服务器连接，构成系统的网络传输模块。

Claims (5)

1.一种多层大型智能车库区管理系统，其特征在于，所述多层大型智能车库区管理系统是基于UHF-RFID和Web技术相结合的技术，主要涉及计算机网络、单片机、数据库、无源UHF-RFID、超声波和红外光电检测技术；车库区管理系统包括：

1)考虑大型多层车库中某层库区的同侧入出和异侧入出两种情况，将某层库区划分为若干子库区，对划分的子库区进一步划分为若干停车区，子库区间和停车区域内道路均设单行线，且将子库区用锥筒或栏杆相对封闭；子库区入口和出口连接主干道，在子库区和停车区的路口设置子库区指示牌、禁行或行进方向指示牌、读卡器、显示器，并划定车行方向和车位区；

2)为防止超高车辆进入车库，设置入口超高检测模块，由限制门、指示牌、警示灯、语音报警器、红外传感器及单片机系统组成。

2.根据权利要求1所述一种多层大型智能车库区管理系统，其特征在于，所述车库入口、车库出口显示屏采用液晶屏，其他显示屏采用二行LED点阵显示屏。

3.根据权利要求1所述一种多层大型智能车库区管理系统，其特征在于，所述各子库区入口处的上方设有子库区数的指示牌，在各停车区的地面上写有停车区数的地标指示字，用于辅助停车引导。

4.一种多层大型智能车库区管理系统的车位引导方法，其特征在于，所述多层大型智能车库区管理系统的车位引导方法，其特征在于，包括：

1)首先对多层大型智能车库进行划分为库区、子库区，对划分的子库区进一步划分为若干停车区；在子库区和停车区的路口设置子库区指示牌、禁行或行进方向指示牌、读卡器、显示器，并划定车行方向和车位区；

2)依据车库的库区、字库区及停车区域和停车位规模，设定卡内信息存储结构；即在每个车位安装超声波传感器检测车位的当前状态，并将其传至单片机，进而利用网络传输模块上传至服务器端模块更新车库每个车位状态，系统对车位分为“预占”、“占用”、“预空”和“空闲”四种状态；

3)在入口处设置超高检测模块、入口处车辆检测模块，通过检测汽车的是否随带射频卡，并判断该卡的状态，从而在入口处实现车辆放行或者停车取卡功能，依据某层某库区车位占用率与“车位占用阈值标准”的比较结果，并调用车位管理和分配模块对确定进入车库的车辆按照“就近及均衡原则”为其分配停车位，并将该车位状态改为“预占”；

4)步骤3完成后，调用车位自动引导模块指引车辆至分配的库区、字库区、停车区域的车位；

5)利用在入口处和库区的读卡器读取进入库区车辆随带的射频卡进行识别，判断为其分配的车位所属的某层和某库区，并引导车辆进入分配的该库区；

6)对进入分配层库区的车辆随带的射频卡进行识别，判断为车辆分配的车位所属的子库区、停车区域和停车位进行判断，对该车辆到预分配车位的路径选择采用Dijkstra最短路径算法进行分析，引导至该车位分配的车位；

7)步骤5)中，当车辆经过了分配的本层子库区而未进入时，车辆经过下一个子库区前的读卡器读射频卡，并向服务器端模块上传该情况，请求重新为该车辆分配固定子库区中预留的一个空闲停车位，将该车位状态由“空闲”改为“预占”，并将其原分配的停车位的状态由“预占”改为“空闲”，同时引导该车辆驶向该固定子库区；

8)步骤6)中，检测车辆分配的车位不属于本子库区，引导其至相应的子库区，若该车辆不按引导出库，而是进入某停车区中某停车位进行停车，该车位由“空闲”状态改为“占用”状态，同时将为该车辆预分配的停车位由“预占”状态改为“空闲”状态；

9)在车库的某层车库内对驾驶员的反向寻车时，在读卡器读取驾驶员所持UHF-RFID卡信息，服务器端模块调用GIS地理信息系统和车位自动引导模块，根据其停车位编码和该卡目前所在位置进行寻车引导；

10)出口处车辆检测模块采集UHF-RFID卡信息，区别对非法卡、已缴费卡和逾期未缴费卡三种情况进行处理，完成出口车辆检测和收费功能。

5.根据权利要求4所述一种多层大型智能车库区管理系统的车位引导方法，其特征在于，所述步骤3)中某层某库区车位的车位占用阈值标准分为层车位占用阈值标准和库车位占用阈值标准计算方法如下：

假定车库共N层，第i层划分为M_i个库区，第j个库区划分为P_i,j个车库，则层车位占用阈值标准为：

$S_i=\frac{\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{i,j}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\Σ}}\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{i,j}}$

其中k为自然数且1≤k≤N，表示各层车位占用阈值标准的不同等级，具体为：k取值从1开始，求解各层车位占用阈值标准，若存在某层车库车位占用率低于该层车位占用阈值标准时，分配该层车库；若不存在，则k加1，重新计算各层车位占用阈值标准，依次类推；

当前层内，库车位占用阈值标准为：

$T_i=\frac{\underset{j=1}{\overset{k^{\′}}{\Σ}}{P}_{i,j}}{\underset{j=1}{\overset{M}{\Σ}}{P}_{i,j}}$

其中k'为自然数且1≤k≤M，表示各库车位占用阈值标准的不同等级，具体为：k'取值从1开始，求解各库车位占用阈值标准，若存在某库区车位占用率低于该库车位占用阈值标准，分配该层车库；若不存在，则k'加1，重新计算各库车位占用阈值标准，依次类推。