机动车区域智能控制管理系统.doc

第1章 机动车区域智能控制管理系统概述
随着社会经济的发展，各种高档住宅社区如雨后春笋般涌出。盗窃事件频发，因此人们对居住环境的安全规定日益提高，物业质量的高低成为人们购房的考虑因素之一。现在社区中的车辆日益增多，增长了社区物业对车辆进行管理的难度，为了提高社区物业的管理水平，针对当前社区防盗中出现的问题特别设计了一套机动车区域智能控制管理系统，此系统能通过指纹辨认以及社区门卫系统实现对进入和驶出社区车辆的管理。有效防止非本社区车辆的非法进入和社区被盗车辆的驶出。该系统成本低，仅需在现有较普遍社区大门上做少许改动即可完毕，可以大大提高工作效率，方便业主出入和物业管理，是一套极具人性化的管理系统。
第2章 方案设计
§2-1 重要结构
机动车区域智能控制管理系统重要结构： 指纹遥控器、车辆管理数据库系统、大门开关系统。
指纹遥控器由两部分结构组成：1、手持指纹遥控发射器2、大门信号接受器。
车辆管理数据库系统分为车辆管理和监控两个子系统。
大门开关系统由道闸-挡车器和控制单元组成。
§2-2系统工作过程
工作过程：
车主通过指纹启动遥控器，指纹遥控发射启动控制信号，大门信号接受器接受信号后，通过度析验证后，运营车辆管理数据库系统，记录下车辆的进出时间，并进行车辆牌照视频拍摄辨认，核算该车主社区物业缴费情况，并语音提醒，同时控制大门开关系统启动大门。
非社区车辆进入社区时，值班人员需人工记录到车辆管理系统中并操作启动大门，并有视频监控。

物业费未缴清
物业费已缴清
开门并语音提醒
门开
全程视频监控
启动遥控器
门口指纹信号接受
系统分析并记录
车主指纹检测

图2.1 机动车区域智能控制管理系统工作过程图
§2-3 指纹遥控器的方案设计
2-3-1 指纹遥控器信号流程
社区专职人员采集车主指纹并收集有关资料录入数据库，车主进出门时门口接受器接受遥控器信号记录并控制道闸打开。
2-3-2 手持指纹遥控发射器设计
1、工作原理
指纹遥控器预先存入指纹，当车主使用指纹遥控器时，通过指纹辨认打开遥控器，门口接受装置辨认并控制开门。
2、硬件组成
手持指纹遥控发射器以MSP430F12X解决器为核心，对刮擦式活体指纹传感器MBF310、无线发射/接受芯片nRF401、参数配置芯片 AT93C46等进行工作状态配置，涉及指纹数据读取、指纹数据和加密数据无线发射，以及控制指令的无线发射等
3、具体设计
AT93C46中保存有256位的参数配置数据，用于对发射的数据进行加密运算；nRF401工作在无线发射模式MBF310选用SPI工作模式和MSP430F12X解决器的SPI总线相连，MSP430F12X通过SPI总线对MBF310传感器进行工作状态初始化，配置为使能FIFO中断的SPI模式当手指在MBF310上滑过时，MBF310采集指纹数据并存到FIFO缓冲区内；当FIFO缓冲区满时产生一中断信号，MSP430F12X解决器收到FIFO缓冲区满中断信号后立即通过SPI总线读取MBF310采集的指纹数据；并把读取的指纹数据和AT93C46 内的配置字进行“或”运算加密，把加密好的数据通过nRF401发射出去，从而实现指纹的采集，指纹数据的读取、加密和无线发射，以及控制指令的无线发射等功能[1]。
指纹遥控发射器的电路连接图如图1所示

图2.4 指纹遥控发射器的电路连接图
nRF401无线收发芯片，采用FSK技术，遥控距离可达800 m指纹遥控发射器和指纹遥控接受器中，AT93C46是编解码配置芯片，存有256位的编解码数据遥控发射器发射数据时采用256位编码加密算法，可以防止遥控发射的数据被截获破解以及遥控发射器被仿制，只有遥控发射器和遥控接受器的编解码数据相同时，才干进行遥控操作，提高了安全等级指纹遥控接受器中的指纹模板存储器采用了8 KB的高速铁电存储器FM24C64，可以无端障读写1 010次，掉电情况下保持数据2023不丢失
2-3-3大门信号接受器设计
1、工作原理：
接受器接受遥控发射器信号，自动核对并录入数据库中。
2、接受器的设计：
1、硬件组成
指纹遥控接受器由MSP430F12X解决器、无线发射/接受芯片nRF401、参数配置芯片AT93C46、指纹模板存储器FM24C64、按键和指示灯等硬件组成
2、具体设计
指纹遥控接受器的电路连接图如图2所示

图2.5  指纹遥控接受器的电路连接图
当指纹遥控接受器正常工作时，MSP430F12X解决器选择nRF401为无线接受模式，以适时接受指纹遥控发射器发射的数据和指令当接受到指纹数据时，MSP430F12X解决器用AT93C46内的256位配置字对接受到的加密指纹进行解码，得到指纹遥控发射器内的 MBF310采集到的真实活体指纹数据然后把解码后的指纹数据与指纹模板存储器FM24C64内预存的指纹模板数据进行比对，假如比对结果为真，表白得到合法身份验证，那么指纹遥控接受器可以接受指纹遥控发射器的控制指令(指纹遥控发射器上按键设定的指令)，否则不响应指纹遥控发射器发射的指令数据指纹遥控接受器按键用于建立指纹模板，指示灯指示指纹遥控接受器的当前工作状态输出端口1～6是根据遥控指令产生的输出控制信号
§2-4车辆管理数据库系统设计
1、 车辆管理数据库系统的重要作用是记录车辆的出入时间，辨认车辆拍照，方便社区物业收费管理。

时间次数 记录
车辆管理数据库系统
监控子系统
视频拍摄
视频传输
车牌辨认
车辆管理
社区车辆
管理
非社区车辆
管理
时间记录及清除
缴费
核对

图2.6车辆管理数据库系统的组成图
2、具体过程：车辆管理数据库系统在接受到大门信号接受器发出的信号后根据指纹信息，自动找到相应的车主或资料数据库，将时间、驾驶次数记录到数据库里面，然后车辆管理系统会核对车主最近的缴费记录，看其是否存在欠费的记录，假如没有则控制大门开关系统启动大门，假如有则会通过扩音系统进行语音提醒，提醒三次以后，假如车主仍然存在欠费记录，则车主无法遥控打开车门。
当非社区车辆规定进入时，值班人员要将车辆，司机的信息以及要访问的业主或其家人姓名，访问时间输入到车辆管理数据库系统中。车辆管理数据库系统会在数据库里面临时开辟空间保存车辆的信息。当车辆在访问时间内驶出社区，则将车辆管理数据库系统将其信息从数据库中删除，假如在超过访问时间后不能驶出社区，则车辆管理系会提醒。门卫会致电业主或其家人询问具体情况，并对数据库中的信息进行修改。
2-4-1车辆管理数据库系统的技术设计
1、 硬件结构组成：
车辆管理数据库系统由摄像头、视频辨认仪、数据传输线、计算机、服务器组成。
2、数据库基本组成设计：
数据库
车主1
……

车主信息：
车牌号：
车位：
驾驶时间：
驶出次数
车主缴费情况
驶入次数
车主信息：
车牌号：
车位：
驾驶时间：
驶出次数
车主缴费情况
车主1
车主信息：

车牌号：
车位：
驾驶时间：
驶出次数
车主缴费情况
驶入次数
车主1
在服务器上通过access软件等建立数据库，数据库里包含各个车主子数据库。

图2.8数据库结构
2-5大门开关系统的设计

大门是机动车区域智能控制管理系统的重要设计对象， CAD规划图如下：

图2.9大门CAD规划图
考虑到上下班高峰期进出车辆较多，在出入社区时车辆间距小，规定大门开关系统具有较快的开关反映速度，因此大门开关系统采用技术成熟的PS-206道闸-挡车器，性能参数见附录。
道闸-挡车器采用的是机电传动控制方式，重要基于一下两点考虑：
1， 机电传动方式具有较高的稳定性，液压方式虽然容易控制但稳定性不高易出现故障。
2， 机电传动方式较液压控制更易于清洁，液压传动在一段时间后容易泄油。

图2.8道闸挡车器示意图
产品型号：PS-206
产品规格：1048×358×218（mm）
可配颜色：红白色、蓝白色、黄白色
技术参数：
输入电源：交流220V / 50HZ
电机功率： 90W
运营速度：3 - 6S
最大杆长：1-6m（或折杆、栅栏杆可选）
机身重量：71KG
功能特点：
无线遥控控制起落杆，
可外接红外警示灯、红外保护、地感
外部控制信号接口（如收费系统、紧急开闸信号等），
电机能连续运营不会热保护，
停电时可快速离合,手动起落杆，
在强冷天气下能照常启动
重要功能及调整
1）、本机采用315MHz全无线控制方法，即安全又方便，只要将电源线接至指定的接线端子和将外壳保护接地，就可即进入工作状态，避免繁杂的布线、配线工作。
2）、主控制器PIC等微解决设计制作，系统集成度高，逻辑功能强。
3）、具有多种损毁口，可接入红外线，车辆检测器（地感）等附件，满足道闸安全面的规定，也可接入收费系统实现自动管理。
4）、采用正弦机构设计，选用免维护轴承，保证机件磨损小。
5）、选择堵转高效率电机，并采用直齿齿轮传动，使整个机芯运营噪声低，运营平稳久耐用，无惯性等优点。
6）、快速离合功能：该项道闸系列都配有快速离合装置，当停电需要升落杆时，打开机箱门，找到减速器上的离合转柄，转至尽头，便能手动操作挡杆。
控制器重要功能：
2）、开、关阀门限位：限位采用常开限位方式。
3）、红外保护：当在落杆的运营过程中，红外发射器发生的红外线被物体阻挡，红外接受器收不到红外线就发出信号给主控制器，主控制器立即控制电机停机再开闸运营。
4）、地感：控制器有车辆检测器接口，假如在道闸杆的正下方埋有车辆检测器线圈时，当有车辆通过时，车辆检测器感应到金属材料时，传递信号给主控制器，主控制器会作出相应的控制，可防止砸车，并且可在车辆离开后自动关闸。
结束语：
目前，国内许多发达城市的住宅社区的智能化限度较高，但是重要是一卡通的应用，虽然一卡通的优点很多，如缴费方便，控制门禁，但是它侧重于对缴费的应用，并且一卡通系统较为复杂，在实际使用和维护方面成本较高，普遍使用行不太好。此外现在虽有指纹辨认的出现，但是它需要通过接触才采集指纹，指纹采集的辨认率也不高。对社区车辆的监管方面还存在空白。机动车区域智能控制管理系统的针对性强—加强对社区车辆的管理，通过信号无线传输和指纹加密实现对门禁的控制，有效克服了普通控制信号如红外线的随意控制缺陷，它还能记录车辆的使用情况，真正做到有历史记录可查。所以，一旦此机动车区域智能控制管理系统应用于实际，会受到业主的认同，提高社区物业的安全管理水平，具有很大的市场空间。

参考文献：
[1] 胡大可.MSP430系列FLASH型超低功耗16位单片机[M].北京:北京航空航天大学出版社2023.
[2] 胡大可.MSP430系列单片机C语言程序设计与开发 [M].北京:北京航空航天大学出版社2023.
[3] 魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统涉及实例[M].北京:北京航空航天大学出版社2023.