研煌 应用案例 行业应用 智能停车场

CAN总线和RFID智能停车场系统工程设计方案

 

1. 简介
 随着经济生活水平和交通的越加发达,居民汽车拥有量急剧增加,城市的道路拥挤问题和停车难问题越来越突出,成为急待解决的问题,有利于提高生活质量和生产效率,促进社会发展。
提高停车场的智能化程度和全城联网的信息互通程度有助于缓解停车难问题。本文侧重于智能停车场的通讯设计提高和实现,其中运用了多种通讯技术CAN总线、以太网、RFID和超声波等,实现无缝物联网架构。
本文适合停车场系统厂家,停车场工程厂家参考实施。
2. 停车场通讯现状
2.1 功能弊端
使用之前技术的停车场功能有限,有如下诸多功能上的弊端:
1)    城市调度中心不能准确获得该停车场的车位空余情况,不利于城市交通引导,车主可能来而无位。
2)    车进出场只能停车取卡刷卡,等待起杆,客户使用不便。
3)    现有有多少停空余车位可以使用,没有自动检测手段,车场对其不能精确了解,只能依靠人工检查。
4)    泊车者入场后无法迅速的进入泊车位置停放车辆,只能在场内无序流动中人工寻找空余车位,不但占用场内出入主车道资源,甚至造成场内交通拥堵。
5)    传统停车场中,必须配备大量的专职场内管理人员依靠人工去引导车辆停放,影响停车场形象、增加管理成本。
2.2 技术局限
从技术层面上分析,部分系统采用串口 RS-232 方式管理系统内的各个节点,通讯距离短,并且一般只能点对点操作,不便于系统的调整和扩充,成本较高。
采用RS-485 总线的系统在整体性能上好于RS-232 的系统,因其是总线形式,方便扩充,但是随着停车场系统智能化程度要求越来越高,功能越来越强,总线的节点越来越多的情况下,RS-485 的总线效率低、系统的实时性差、通讯的可靠性低、后期维护成本高、网络工程调试复杂、传输距离不理想、单总线可挂接的节点少、应用不灵活等不足和缺陷逐渐体现出来;智能停车场的系统扩展也受到RS-485 本身的制约,越来越不能适应大中型智能停车场的控制需要。
3. 研煌智能停车场设计方案
我司提出的优化功能的停车场设计方案,基于多种物联网技术CAN总线、以太网、RFID和超声波,实现停车场最大程度智能化和技术提升,管理优化,成本降低,效益提高。
3.1 引领智能停车场发展方向
1)    实现车场车位全城联网。
2)    让本车场的车位信息可供交通部门实时调用,便于在道路上就开始引导车位,相比封闭式的停车场,则显得优势巨大,还能促进交通智能化和提升政府交通管理能力。
3)    进出停车场采用非接触式刷卡,无需停车和等待,高效快捷,给客户尊贵体验。
4)    自动检测每个车位是否停车,无需人工检查,准确显示当前空余车位。
5)    自动泊车引导,每个车位都有固定编号,系统通过车场内指示牌,准确方便的指引进场车辆停泊到空位,消除车主自行找寻车位的烦恼。
6)    系统几乎可以实现无人值守,自动管理,大大的减少的人工成本的和管理成本,提升物业的智能化程度和科技含量,是高端物业的停车场的发展方向。
3.2 采用先进物联网技术
1)    以太网
停车场的外联部分采用以太网技术,可将本车场的总的车位信息,空余车位信息,开发时段,收费价格等发往交通管理部门,有利于统一的调度和管理。这样可以利用公共的以太网信息网络,通过软件编程即可实现。
2)    CAN总线
CAN总线是本系统的控制网络核心,传输距离远可达10Km明显优于超过100米就必须加中继器的以太网;通讯可靠,超过只能轮询的和软件校验的RS-485。用于管理和调度停车场内的所有控制节点,收费计算机,中央控制器,道闸控制器,引导屏幕控制器,车位检测控制器等。
3)    RFID射频技术
RFID现在已经被各种考勤场合大量使用,特点是非接触,安全准确。特别适合流动类型的智能识别。车主装有特定的卡,那么在几米之前可以被道闸处的读卡器无线识别,验证正确,自动升起道闸,车通过后,检测不到RFID卡就自动落下。
4)    超声波
超声波技术来进行车位监测、车辆导引计数,主要安装在坡道、楼层入口、区域等处,可吊顶安装,它的特点是工程量小、安装简单、性能稳定。通过反射检测距离,可以判断当前车位是否有车。
3.3 系统结构
进出口的管理部分结构图
当有车靠近岗亭时候,能看到显示屏上的显示的剩余车位数量信息。同时,RFID读卡设备,读取车载的RFID卡片信息,通过CAN总线告知管理计算机,管理计算机验证后RFID信息之后,在进口的显示屏上提示当前的余额等情况,并告知可以通行。同时调用道闸控制器,驱动电机,自动升起栏杆,整个过程能在3秒左右完成,汽车就可以不停而直接通过道闸,通过后地感检测反馈回来,系统自动落下栏杆。
汽车出停车场过程基本相同。
停车场内部车位引导图
在每个车位安装超声波探测器,检测当前是否有车,多个超声波探测器可用一个带CAN接口的车位检查控制器来管理,将所在区域的车辆停靠情况准确通过CAN总线传输到主控系统。
主控系统再把收集每个车位的信息把数据通过中央处理后在通过电脑发送到总路口屏、室内车位引导屏,通过两级具体引导来指引车辆停到准确位置。确保车主可以在最短的时间内做出最快的停车选择,大大的节约车主找车位时间。
4. CAN总线优势
4.1 CAN总线特点
控制器局域网CAN(Controller Area Network),由德国BOSCH公司于1986年提出,能有效地支持具有很高安全等级的分布实时控制,从汽车电子行业广泛延伸应用到各行各业,很快成为工业自动化等相关领域的通讯事实标准,并成为ISO11898国际标准协议。
现场总线CAN特点如下:
1、国际标准的工业级现场总线,传输可靠,实时性高;
2、传输距离远(最远10Km),传输速率快(最高1MHz bps);
3、单条总线最多可接110个节点,并可方便的扩充节点数;
4、多主结构,各节点的地位平等,方便区域组网,总线利用率高;
5、实时性高,非破坏总线仲裁技术,优先级高的节点无延时;
6、出错的CAN节点会自动关闭并切断和总线的联系,不影响总线的通讯;
7、报文为短帧结构并有硬件CRC校验,受干扰概率小,数据出错率极低;
8、自动检测报文发送成功与否,可硬件自动重发,传输可靠性很高;
9、硬件报文滤波功能,只接收必要信息,减轻cpu负担,简化软件编制;
10、通讯介质可用普通的双绞线,同轴电缆或光纤等;
11、CAN总线系统结构简单,有极高的性价比。
4.2 CANRS-485比较
CAN总线在通讯等全方面的性能都优于RS-485协议。其中CAN在访问机制、通讯速度、节点容量、通讯距离和可靠性上有突出的优势。不仅在酒店客房管理系统中,在自动化各个行业,成本和技术差别较小的情况下CAN取代RS-485将是一种不可逆转的趋势。

 
特性
RS-485
CAN bus
1
最大通讯距离
1.5Km
10Km
2
单总线最大节点数量
32
110
3
通讯可靠性
硬件自动校验
4
实时性
5
网络特性
单主节点
不分主从,各节点地位平等
6
有效通讯波特率
300115.2Kbps
5K1Mbps
7
总线利用率
8
总线节点损坏影响
致使总线瘫痪
不影响总线通讯
9
开发难度
10
网络成本
网络越大成本增长越高
网络越大成本增长越低
11
后期维护成本

5. 如何开发CAN卡
计算机可以作为主控管理机,只需要通过计算机CAN卡ACPCI-252就可以和下位的显示屏,车位检测控制器,RFID读卡器,道闸控制器等所有CAN设备组成CAN网络。
那么软件是如何通过CAN卡读写CAN网络数据的呢?
应用软件操作CAN接口时工作流程如上图,用户只需要按照ACPCI接口卡的API函数调用即可,不需要知道CAN卡的驱动如何构建,PCI等计算机接口如何配置等底层知识(动态链接库DLL和驱动程序都作为接口卡的配套资料附送),   所以简单易用。
如果应用软件是从控制RS-485接口升级到控制CAN,计算机软件的操作流就更容易理解了。
并且相比较之下,只需要改动软件的通讯接口“函数调用”部分,其他的都不需要改变。
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