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车库门智能控制系统设计浅析

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摘要:

针对车库门智能化水平不高的问题,在车牌识别技术、传感技术、自动控制技术和无线通信技术的基础上,分别从系统功能、系统硬件和系统软件对智能控制系统进行了设计。首先给出了控制系统的车牌识别、双模式控制、遥控及报警功能,其次对设备的型号进行了选择,最后从车牌识别软件和PLC控制流程图两大主要方面对系统软件进行了设定。

关键词:

系统设计;智能控制;车库门

0引言

随着我国经济的迅速发展、消费水平的提高,汽车已经成为人们的必需品[1-2]。车库的数量也随之得以迅速增长,越来越多的单位和家庭都拥有自己的车库。车库主要还是依靠人工或者遥控器遥控等控制方式进行库门的开和关,显然这些控制方式已不能适应时代的发展,车库门的自动化、智能化及安全水平亟需提高[3-4]。为此本文综合采用先进的车牌识别技术、传感技术、自动控制技术和无线通信技术对车库门的智能控制系统进行了设计。

1系统主要功能车库门智能控制系统示意图

如图1所示。1为高清摄像头,2为压力传感器区域,3是库门上升上限位置传感器,4是库门下降下限位置传感器,5为人工调节控制装置,6和8为两组对射式传感器,7是数据传输和处理和信号接收发射集成装置,9是烟雾浓度探测器。

1.1车辆识别功能

汽车准备驶入车库时会首先进入区域2等待车库开门。在区域2设置压力传感器,对车辆的车重进行计量,当驶入车辆在事先设定的车重范围内时,触发摄像头1进行拍照,提取车辆牌照信息,进行车辆识别。当车牌号与录入信息一致时启动电机开始打开车库门。

1.2自动与人工双控制功能

自动模式:车辆识别,库门打开,升到上限位置传感器3时库门保持现有状态。当车驶入车库时触及使对射式传感器6产生一个信号,定时器开始计时,到达设定的时间后库门自动下降至位置下限。人进入车库取车。当车驶出车库时根据传感器6和8的信号判断车是否已驶离车库,进而完成关库门动作。人工模式:可以通过人工输入指纹和密码获取人工操作权限后选用手动操作模式进入人工控制状态,此时所有的控制将通过人工调节控制装置5来实现。

1.3遥控及报警功能通

过装置7与智能手机进行连接,在距离车库较近时,通过手机即可以操作库门的开启与闭合,达到提前打开车门的目的。在人员接近车库时通过判断传感器2的取值来决定是否进行拍照,并保存图片信息至装置7中。当9烟雾浓度探测器超限时也会发出报警信号,提高了车库的安全性。

2系统硬件设计

PLC具有可靠性高、使用方便灵活等特点,在工控领域得到了广泛的使用[5]。各种传感器可用来代替人们的五官,感知现场环境,采集现场信息。计算机作为数据的处理单元可以在现场实时处理采集的信息,可以与远端控制设备进行互联互通,实现信息的共享和远程操控的功能。电机作为控制系统的执行器可将计算机处理后的指令经PLC传输给电机,从而实现对车库门的控制。系统的硬件组成如图2所示,由计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、各种传感器及人工调节装置等组成[6]。PLC选用西门子公司的S7-200作为下位机,具有结构紧凑、扩展性良好、指令功能强大及价格低廉等优点。压力传感器选用BWJ-CYB-605S式传感器,它具有量程宽、结构紧凑、精度高、抗扭及抗偏能力强等特点。对射式传感器选用远距离对射式红外光电传感器E-18-8MNK0-8M,距离可调,5V驱动。烟雾浓度探测器采用SN-828-3P型,具有环境适应性强、自动报警、稳定性强等特点。位置传感器选择ZYE33S型光电传感器,此型号的传感器具有功耗低、响应时间短、工作环境温度变化大等优点。此外,人工调节装置主要由开关和汉王智能识别设备组合而成。

3系统软件设计

车库门智能控制系统软件设计主要包括车牌识别软件设计和PLC控制流程图设计两个部分。

3.1车牌识别软件设计

使用MATLAB编程进行车牌识别的软件设计。车牌识别的过程主要分为图像采集、车牌定位、车牌校正、字符分割、字符识别和结果处理灯光等步骤[7-8]。具体过程如下:(1)读入图像,通过图像真彩色增强对图像进行早期预处理,如图3所示。(2)将彩色图像转换为灰度图像并依次进行线性灰度变换和中值滤波处理,如图4所示。(3)为了更好地提取车牌信息需对进行完灰度处理的图像依次进行边缘检测、腐蚀、平滑及小对象去除等预处理所得的图像,如图5所示。

(4)确定车牌的位置,裁剪图像,将车牌区域从图像中分离出来,车牌提取图如图6所示。

(5)为准确分割和识别车牌字符将对裁剪后的车牌图像进行灰度变换、线性灰度处理、车牌二值化、中值滤波以及膨胀和腐蚀处理,结果如图7所示。

(6)对处理后的车牌进行字符分割识别,然后和录入的车牌信息进行比对。

3.2PLC控制流程图设计

PLC控制流程图设计如图9所示。为提高智能车库门的可靠性,将车库门的控制模式分为手动和自动控制。手动控制就是使用库门内外的人工操作装置或智能遥控终端进行的控制。在正常情况下,系统默认的状态是自动控制模式。若人工操作模式选用后在规定时间内无操作,系统也将转为自动模式。

4结束语

本文综合采用车牌识别技术、传感技术、自动控制技术和无线通信技术,设计了一套具有车辆识别、自动与人工双控制、遥控及报警功能的车库门智能控制系统,在兼顾可靠性的同时也提高了车库门的智能化水平。此系统将为实时在线监控车库状态提供方便,也将是物联网和互联网+时代车库的发展趋势。

参考文献:

[1]杜菲,张新.基于MCGS组态软件的自动车库门控制系统设计[J].起重运输机械,2009(2):47-49.

[2]郭平,韦乐,陈平.基于S7-300智能立体车库控制系统的设计[J].自动化与仪器仪表,2015(5):27-28.

[3]杨艳章,丁黎明,张尊扬.智能车库安全系统[J].信息与电脑:理论版,2013(3):86-87.

[4]邹华.智能车库防盗系统设计[J].微计算机信息,2009(35):116-117.

[5]汪岚.基于PLC和MCGS的车库自动门监控系统设计[J].通化师范学院学报,2013(6):36-37.

[6]姚娜,赵晓芳,李仪.基于MCGS和PLC的自动车库门组态仿真实验设计[J].东莞理工学院学报,2012(3):35-38.

[7]孙启星.车牌识别系统的研究与实现[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2005.

[8]李波,曾致远,周建中,等.车牌识别系统研究与实现[J].计算机技术与发展,2006(6):10-11.

作者:房汉鸣 宗福兴 沈林 路申易 吴宇恒 单位:后勤工程学院后勤信息与军事物流工程系 后勤工程学院管理科学与工程系

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