停车场管理系统的设备组成
1出入口设备
出入口设备主要由车辆探测器、出入口票箱、道闸、图像对比系统等组成。
1.车辆检测系统
为了检测出入车场（库）的车辆，常用两种典型的检测方式，即红外线检测方式和环形线圈检测方式。
（1）红外线检测方式
红外线检测方式是在水平方向上设置一对红外收发装置，其工作原理和安装方式与主动式红外对射探测器相同。其示意图如图5-2所示。为了区分通过的是人还是车，采用两组红外检测器，安装间距为1~2m。利用两组遮光顺序还可检测车辆行进方向。
（2）环形线圈（又称为地感线圈）检测方式由环形线圈和车辆检测器组成一个车辆探测器，用于车辆进场检测。
图5-2红外线检测方式示意图
车辆探测器通常有两组，一组被置于票箱处，用于提示有车进人的信息；另一组被安装在道闸处，检测车辆是否通过道杆，防止道闸栏杆意外砸车事故发生。
1）地感线圈。
地感线圈就是一个振荡电路。它是这样构成的，即在地面上挖出一个圆形的沟槽，直径约为1m，或是面积相当的矩形沟槽，再在这个沟槽中埋入几匝导线（一般采用1mm2抗老化的铁氟龙高温多股软导线），这就构成了一个埋于地表的电感线圈（线圈电感量在100~
300uH之间）。这个线圈是振荡电路的一部分，由它和电容组成振荡电路，其原则是振荡稳定可靠。将这个振荡信号通过变换送到单片机组成的频率测量电路（车辆检测器），单片机就可以测量这个振荡器的频率了。当有大的金属物（如汽车）经过时，空间介质发生变化引起了振荡频率的变化（有金属物体时振荡频率升高），这个变化就作为汽车经过地感线圈的证实信号，同时这个信号的开始和结束之间的时间间隔又可以用来测量汽车的移动速度。这就是地感线圈的工作原理。技术关键是设计出的振荡器稳定可靠，并且当有汽车经过时的频率变化应明显。地感线圈示意图如图5-3所示。
地感线圈在实际应用中要注意以下几点。
图5-3地感线圈示意图
①线圈材料。
在理想状况下（不考虑一切环境因素的影响），对地感线圈的埋设，可只考虑面积的大小（或周长）和匝数，而不考虑导线的材质。但在实际工程中，必须考虑导线的机械强度和高低温抗老化问题，在某些环境恶劣的地方还必须考虑耐酸碱腐蚀的问题。导线一旦老化或抗拉伸强度不够而导致导线破损，则检测器将不能正常工作。在实际的工程中，建议采用
1.0mm以上铁氟龙高温多股软导线。
②线圈形状。
a.矩形安装。
通常探测线圈应该是长方形。两条长边与金属物运动方向垂直，推荐彼此间距为lm。
长边的长度取决于道路的宽度，通常两端比道路间距窄0.3~1m。
b.倾斜45安装。
在某些情况下，当需要检测自行车或摩托车时，可以考虑将线圈与行车方向倾斜45安装。
c.“8”字形安装。
在某些情况下，当路面较宽（超过6m）而车辆的底盘又太高时，可以采用此种安装形式以分散检测点，提高灵敏度。
③线圈的匝数。
为了使检测器工作在最佳状态下，线圈的电感量应保持在100~300uH之间。在线圈电感不变的情况下，线圈的匝数与周长有着重要的关系，即周长越小，匝数越多。
道路下可能埋设有各种电缆管线、钢筋、下水道盖等金属物质，这些都会对线圈的实际电感值产生很大影响。在实际施工时，用户应使用电感测试仪实际测试地感线圈的电感值来确定施工的实际匝数，只要保证线圈的最终电感值在合理工作范围之内（如在100~300uH之间）即可。④输出引线。
在绕制线圈时，要留出足够长度的导线以便连接到环路感应器，又能保证中间没有接头。在绕好线圈电缆以后，必须将引出电缆做成紧密双绞的形式，要求最少1m绞合20次。否则，未双绞的输出引线将会引入干扰，使线圈电感值变得不稳定。输出引线长度一般不应超过5m。由于探测线圈的灵敏度随引线长度的增加而降低，所以引线电缆的长度要尽可能短。
⑤埋设方法。
首先要用切路机在路面上切出槽来。在4个角上进行45°倒角，防止尖角破坏线圈电缆。切槽宽度一般为4~8mm，深度30~50mm。同时还要为线圈引线切一条通到路边的槽。
但要注意，切槽内必须清洁无水或没有其他液体渗入。绕线圈时必须将线圈拉直，但不要绷得太紧并紧贴槽底。将线圈绕好后，将双绞好的输出引线通过引出线槽引出。
在线圈的绕制过程中，应使用电感测试仪实际测试地感线圈的电感值，并确保线圈的电感值在100~300uH之间。否则，应对线圈的匝数进行调整。
在线圈埋好以后，为了加强保护，可在线圈上绕一圈尼龙绳，最后用沥青或软性树脂将切槽封上。
2）车辆检测器（车辆感应器）。
车辆检测器将地感线圈与道闸控制板连接，工作时通过地感线圈探测是否有车辆，并向道闸控制板发出一个TTL信号，车辆检测器根据信号决定道闸的起落。车辆检测器外形图如图5-4所示。通常将其安装在票箱内。车辆检测器工作流程图如图5-5所示。
图5-4车辆检测器外形图
图5-5车辆检测器工作流程图
2.出入口票箱（1）入口票箱
人口票箱如图5-6所示。它通常置于入口的左侧，方便驾乘人员进入时取卡。箱内根据不同的需求，安装的设备也有所不同，入口票箱标准配置是，专用电源、读卡器、发卡器、控制器、语音提示、中文显示屏和对讲分机等模块。人口票箱的主要性能参数如下。电源：AC220V，50Hz。
工作温度：-10℃~55℃，配加热器可达-40℃。
工作湿度：10%~95%无凝露。
出卡机：取卡时间<2s，出卡即读，自动收卡。标准卡为85mm（宽）×54mm（长），厚度为0.8~1.5mm。卡仓容量为150张。
读卡器：读卡及验证时间<1s，标准配置Wiegand26接口EM近距读卡器，可选配IC读卡器。
显示：64×16点阵高亮LED显示屏，视域尺寸为256mm×64mm或240×64点阵宽温液晶显示屏，带高亮度背光，视域尺寸为135mm×42mm。
智能控制单元：微处理器；掉电保持SRAM存储器；实时日历时钟；多路RS-232接口；多路0~5V开关量输入，多路继电器输出；DC/DC全电气隔离工业CAN通信接口，兼容最先进的Peli CAN2.0B格式；防雷击电路。
车辆检测：单路谐振式地感车辆检测器，温度补偿防温漂，多级灵敏度可调。
图5-6入口票箱
1）读卡器。
票箱内的读卡器用来自动读取IC卡。卡上记载有登记在册的合法编号以及系统认为必需的某些车辆特征信息。读卡器一般通过RS-485口与停车场管理系统中的控制器相连，当读卡器每读到一张卡号时，自动把卡号发送到控制器，在控制器判断为有效卡号后，打开道闸放车通行。
读卡器有近距离刷卡与远距离刷卡之分。近距离读卡器，其刷卡距离在2.5~100cm；远距离刷卡距离通常在3~5m之间。中、远距离读卡器（如图5-7所示）往往需要配置天线，方便信号的读取。
读卡器通常有防回潜功能（即防止一张卡被多部车辆使用）。
近来国内有部分厂商推出蓝牙读卡器，与传统的读卡器相比，它具有发射功率小、抗干扰好等优点。
图5-7中、远距离读卡器
2）IC卡。
IC卡是自20世纪80年代以来发展起来的新型识别技术。它保密性好，难以伪造或非法改写，是一种理想的电子识别手段。IC卡分接触式和非接触式两大类。
接触式IC卡缺点是需要刷卡过程，因而降低了识别处理速度。同时，由于IC卡是通过卡上触点与读卡设备交换信息。一旦IC卡的触点或读卡设备的触点被污物覆盖，就会影响
正常的识别，而停车场使用环境的粉尘比较大，所以一般车场不宜采用这种IC卡。这两个缺点局限了IC卡在停车场管理系统中的使用。
目前流行的停车场管理系统，多半采用非接触式IC卡。使用时只需将非接触式IC卡在出入口票箱读卡器附近掠过，读卡器即可判断该卡的有效性。按识别范围大小，非接触式IC卡又可分为近距离射频卡和远距离射频卡。近距离射频卡的识别范围一般在3～
6cm之间，远距离射频卡识别有效距离在3cm~6m之间。当使用远距离感应卡时，只要把卡贴在汽车挡风玻璃上，每次车辆到达停车场闸口（读卡器感应区）时，即可通过读感器发过来的激发信号产生回应。读感器再将这个读取信号传递给停车场控制器，停车场控制器收到信息后，经自动核对为有效卡后，道闸自动开启，因此固定用户车辆可以不必停车，极大地提高了车辆的通行效率，在停车库（场）频繁的地方，可有效地防止出/入口阻塞现象。
3）发卡机（又称为卡机或出卡机）。
图5-8发卡机
发卡机如图5-8所示，是感应式IC、ID卡在停车场收费管理系统中的临时卡自动发卡子系统，通常由输卡机、储卡器、车辆感应器、驱动板、专用线性电源、支架等组成，所有设备均被安装于票箱内，主要用于临时停车进场时发放临时卡。发卡机分有磁卡式、条形码、可回收感应卡等。
磁卡或条形码设备造价较高，但条形码具有不怕变形、不怕遗失、容量大（5500张/卷），无磨损、界面友好、成本低等特点，适合商场、车站等大量临时车辆场所使用。
可回收感应卡设备较便宜，适合临时车辆较少的写字楼、小区公寓等地方。对发卡机和读卡器有联动关系的设备，发卡时自动感应读取信息，吐卡后即升闸，因此司机无需再次刷卡。
对于少量临时停车的车辆管理，可考虑采用人工入口发卡的方式，免去自动发卡机，但用户持卡后必须在票箱读卡处刷卡，系统才能记录下该车辆的进入时间。
图5-9LED显示屏
4）显示屏。
显示屏通常采用LED显示，其显示屏如
图5-9所示。一般将其安装在出/入口票箱上，主要用于时间、礼貌用语、操作方式及刷卡信息的提示；还可以根据需求设定的独立于票箱之外的大型显示屏车位数量、停车区域和停车
位引导的提示信息。
5）语音系统。
语音系统是与显示屏配合使用的，以达到视听双重效果。它由票箱内语音控制板管理，接收并播放由管理中心计算机提供的语音信息。
另外，票箱还可配置内藏式对讲机，驾驶人可直接通过对讲机咨询管理中心相关问题，管理中心也可及时向出/人口传达信息。
（2）出口票箱
出口票箱与入口票箱不同的是，出口票箱内部不设发卡机，只设有读卡器，显示屏的文字内容和语音提示也不同，如提示收费金额、告别语言等。
3.道闸（挡车器）道闸系统主要由电动机（含减速机构）与电动机控制电路、栏杆与传动机构（安装在箱体内）组成。道闸通常被安装在出/入口处，受箱内电动机控制电路的驱动，只有车到和刷卡，道闸才会升起或降落，缺少其中任一环节，系统控制都不会打开电动栏杆，以防止车辆非法进出停车场。
另外，为了防止车辆在通过道闸时栏杆意外落下砸车，通常还由道闸起落机构、地感线圈、车辆探测器组成一个防砸车系统（下面将详细介绍）。
（1）栏杆与传动机构
栏杆多由铝合金材料制成，外表涂有显目的条纹（如黄、黑或红、白相间），用于警示驾乘人员的注意。臂长根据入口的宽度而定，多半在1~6m之间，起落杆的速度有低速（6s左右）和高速之分（1.2s左右）。常用的道闸（如图5-10所示）有直杆、折杆和栅栏型3种。
图5-10道闸
a）直杆型b）折杆型c）栅栏型
这3种道闸栏杆的功能和技术参数基本相同，它们之间不同之处是，直杆型通常杆的长度可达6m；折杆型杆长通常小于4.5m，升降时间一般为6s，属低速型，折杆型升起时主动杆与地垂直，副杆呈水平状，适合安装在地下车库等有限制高度的通道上；栅栏型栏杆杆长小于4m，升降时间一般为6s，栅栏杆升起时栅栏收紧，降落时张开，可防止人员穿越，适合安装在客户有特殊要求的场所。
栏杆升降方式有手动、遥控、地感、计算机多种控制模式。
为防止栏杆起落过程的抖动，栏杆的悬臂上通常还安装有平衡弹簧。
（2）防砸车功能
道闸防砸车功能可通过几种方式实现，即地感检测、车辆检测（与读卡模块共用）、光电检测、压力波检测。市面使用较多的是地感检测器。
地感检测装置主要由地感线圈和车辆检测器及相关电路组成。地感线圈被埋于栏杆前后地下约30~50mm处，当路面上有车辆经过（相当于铁质材料切割线圈）时，线圈感生的电流就会传给车辆检测器，由车辆检测器将信号至道闸控制板，只要车辆还在栏杆下，栏杆就不会落下，直至车辆驶离道闸2~3m后才会落杆，这样就可达到防止栏杆落下意外砸车的目的。
压力波开关检测器被安装在起落机构箱体内，对道闸的运行起到缓冲作用，而且可以给出开关信号停止道闸电动机工作或者让电动机反转，在使用中往往与车辆探测器组合构成防砸车双重保险。
道闸通常具有车过自动落闸、防砸车或冲闸自动抬杆的功能。
（3）道闸主要性能指标
其主要参数有：
①工作电压：220V/50Hz。②环境温度：-25°~+85°。
③额定功率：150W。④遥控距离：≥30m。
⑤闸杆长度：3~6m可选（根据拉簧数量而定）。
⑥落杆时间：3~6s可选。
⑦停电应急手动控制。
4.图像比对系统
图像比对系统的作用是将入库车辆与统一持卡人的出库车辆进行拍照对比。其工作过程如下所述。
（1）工作过程
1）入口处。
车主将有效的月租卡在入口刷卡或取卡（时租）入场，系统自动拍摄车辆图像并保存于系统中；自动道闸杆升起，车辆入场。
2）出口处。①收费处。
车主在出口验卡机上刷卡，读卡器进行读卡，收费处的计算机快速地调出对应编号的此车在入口时抓拍的图像资料，并与现时出口车辆的即时图像进行对比。
②出口处。
车主在出口验卡机上刷卡，或将时租卡交给保安读卡；计算机会快速地调出对应编号的此车在入口时抓拍的图像资料与现时出口车辆的即时图像进行对比。若相符，则时租车主缴费后出口道闸机升杆放行；否则，道闸机不升杆放行。
③图像资料的保存系统自动将拍摄车辆入场、出场时的图像存入计算机，供调用对比和查询；图像的清晰度使管理者能看清车牌号码、车辆颜色。各出、入口在计算机中的图像，除了入车拍摄和出车对比的时间外，在其他时间还可显示各自出、入口24h全过程监控的图像（不间断）。
（2）分类。
图像比对系统分为半自动图像对比和全自动图像对比两种类型。
1）半自动图像对比（自动拍照，人工对比）。
当车辆入场时，图像对比系统对车辆及驾驶员进行摄像，并将与之对应的车票号一同存入数据库中；当车辆离场时，图像对比系统读取出口车辆及驾驶员图像资料，并与该车辆进入时摄像机、图像捕捉卡及软件组成图像进行对比。当车辆进场刷卡时，摄像机自动启动，并将所摄制的照片和车主所持IC卡的信息存储到计算机里；当车辆出场读卡时，摄像系统再次工作，摄下出场车辆，计算机自动将新照片和该车最后一次入场时的照片同时显示在计算机屏幕上，以帮助值班人员对图像资料进行人工对比，如有效，系统收到管理员的放行确认后，栅栏机将自动升起，放行车辆；如与进口数据不相符，则拒绝放行，管理员可出面盘查处理。半自动图像对比系统界面如图5-11所示。
图5-11半自动图像对比界面
2）全自动图像对比（系统自动识别对比）。
全自动图像对比系统界面如图5-12所示。当车辆入场时，图像对比系统对车辆及车牌号进行摄像，并将其进场时间一同存入数据库中。当车辆离场时，图像对比系统读取出口车辆及车牌号图像资料，并与该车辆进入时的图像资料进行自动对比，如一致，栅栏机将自动
升起，放行车辆；如与进口数据不相符，则系统发出报警信号，栅栏机关闭，拒绝放行。
全自动图像对比系统识别率高，图像清晰度高，图像角度可人工调整图512全自动图像对比界面（便于更好的识别车辆），操作简单。
图5-12全自动图像对比界面
3）图形对比系统的作用。
①解决丢票争议，当车主遗失停车凭证时，可以通过进场图像解决争端。
②验证免费车辆，作为免费车辆处理的出场记录，事后可以通过查询对应的图像来验证免费车辆的真实性。
5.2.2控制管理设备1.控制模块（控制器）控制模块是位于现场设备与管理中心计算机设备之间的一个中间层控制设备，是出入口票箱和出入口道闸与管理中心计算机相互通信的神经中枢。图5-13所示为控制模块电路。
控制模块电路的主要接口如下。
1）通信接口，RS-485、RS-422、RS-232。
图5-13控制模块电路
2）输入接口，多路TTL（车辆检测器、压力电波、出卡器、中心控制）。
3）输出接口，开闸、落闸、音频信号、指示灯等。
2.通信模块、通话模块
目前比较流行的有RS-485总线或RS-232总线的通信方式。同时，有一部分厂商采用现场总线CAN的总线方式。CAN总线是德国BOSCH公司在20世纪80年代初为解决现代汽车中众多控制与测试仪器之间的数据交换问题而开发的一种串行通信协议。CAN总线具备脱机（终端设备与计算机脱离）与联机（终端设备与计算机实时通信）自动切换的功能，当计算机通信发生故障时，系统自动转换成脱机模式工作，临时卡收费，非临时卡进出，语音提示、自动发卡、中文电子显示等功能均可正常工作。
5.2.3车位引导系统1.车位检测与显示系统
随着车辆的增加，停车场建设得越来越大，导致客户驾驶车辆进入一个大型停车场后，满眼是车，不能快速地找到空车位，造成停车场道路拥堵，使用效率低下。同时停车场使用大量的管理人员进行疏导，既浪费人力，又容易造成管理人员与客户以及客户与客户间的矛盾。
图5-14车流量检测系统示意图
同样，当客户消费完毕、返回停车场时，由于停车场楼层多、空间大、车辆多，场景和标志物类似，使得客户不容易找到车，会感觉不方便，浪费时间，停车场也降低了周转速度和使用效率。
智能车位引导系统可以引导客户迅速找到理想的空车位，还可以帮助客户找到车辆停放的位置，这两个系统都可以提高顾客的满意度，同时加快停车场的车辆周转，提高停车场的使用率和营业收入。
图5-15车位检测系统示意图
（1）车流量检测系统
车流量检测系统用于检测停车场出入口和各
停车区域出入口的进出车辆数，通过数据采集器和节点控制器将数据实时发送到主控器，由主控器通过运算及时更新各个入口引导屏的空车位数，指引客户停车车流量检测系统示意图如图5-14所示。
（2）车位检测系统
车位检测系统实时检测车位上是否有车辆停
放，通过数据采集器和节点控制器将数据实时发送到主控器和管理计算机上，由主控器及时更新各个交叉路口的引导屏指示的空车位数，指引客户停车。
常用的检测方式有超声波车位探测器。通常将它安装在停车场每一车位的上方，分别检测车顶和地面的反射波，以侦测每个车位是否停车。将侦测到的信息传输给计算机，由区位显示屏和区位引导屏实时显示，还可通
过系统控制入场道闸栏杆的起落。除了超声波外还采用地感线圈检测
方式，其原理与前面谈及的车流量检测系统的工作原理相同。对于小型停车场也可用管理计算机中的管理软件，通过进出车辆的刷卡信息，自动统计剩余车
位数。车位检测系统示意图如图5-15所示。
图5-16信息显示系统示意图
（3）信息显示系统
信息显示系统动态实时显示停车场车位数的变化，主入口引导屏显示整个车场空车位数，区位引导屏显示该区域的空车位数，交叉路口引导屏显示行车方向上的空车位数。驾车人在进入停车场时根据主入口的引导屏，可立刻了解想去的停车区域有没有空车位，在到达停车区域后根据车位指示灯可以非常方便地找到停车位，无须再茫然地来回找停车位，大大减少了停车时间。信息显示系统示意图如图5-16所示。
（4）控制系统
控制系统是整个引导系统的核心，它完成所有数据的采集、传输、控制，计算车位数的变化，实时更新各个引导屏的车位数，并将数据实时上传到管理计算机上，在电子地图上直观反映车位的使用情况。
（5）系统结构
车位引导系统结构图如图5-17所示。
2.车位通道引导设备
车位通道引导设备主要有路标（如图5-18所示）、转角后视镜等。
图5-17车位引导系统结构图
图5-18路标
5.2.4管理中心设备
管理中心设备主要由计算机、打印机、读卡器和管理软件组成。管理软件主要用于车辆用户管理、设备管理、数据记录、IC卡挂失和恢复、图像对比、车牌识别及停车场引导等。
