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摘要:

針對車庫門智能化水平不高的問題，在車牌識別技術、傳感技術、自動控制技術和無線通信技術的基礎上，分別從系統功能、系統硬件和系統軟件對智能控制系統進行了設計。首先給出了控制系統的車牌識別、雙模式控制、遙控及報警功能，其次對設備的型號進行了選擇，最后從車牌識別軟件和PLC控制流程圖兩大主要方面對系統軟件進行了設定。

關鍵詞:

系統設計;智能控制;車庫門

0引言

隨著我國經濟的迅速發展、消費水平的提高，汽車已經成為人們的必需品［1－2］。車庫的數量也隨之得以迅速增長，越來越多的單位和家庭都擁有自己的車庫。車庫主要還是依靠人工或者遙控器遙控等控制方式進行庫門的開和關，顯然這些控制方式已不能適應時代的發展，車庫門的自動化、智能化及安全水平亟需提高［3－4］。為此本文綜合采用先進的車牌識別技術、傳感技術、自動控制技術和無線通信技術對車庫門的智能控制系統進行了設計。

1系統主要功能車庫門智能控制系統示意圖

如圖1所示。1為高清攝像頭，2為壓力傳感器區域，3是庫門上升上限位置傳感器，4是庫門下降下限位置傳感器，5為人工調節控制裝置，6和8為兩組對射式傳感器，7是數據傳輸和處理和信號接收發射集成裝置，9是煙霧濃度探測器。

1．1車輛識別功能

汽車準備駛入車庫時會首先進入區域2等待車庫開門。在區域2設置壓力傳感器，對車輛的車重進行計量，當駛入車輛在事先設定的車重范圍內時，觸發攝像頭1進行拍照，提取車輛牌照信息，進行車輛識別。當車牌號與錄入信息一致時啟動電機開始打開車庫門。

1．2自動與人工雙控制功能

自動模式:車輛識別，庫門打開，升到上限位置傳感器3時庫門保持現有狀態。當車駛入車庫時觸及使對射式傳感器6產生一個信號，定時器開始計時，到達設定的時間后庫門自動下降至位置下限。人進入車庫取車。當車駛出車庫時根據傳感器6和8的信號判斷車是否已駛離車庫，進而完成關庫門動作。人工模式:可以通過人工輸入指紋和密碼獲取人工操作權限后選用手動操作模式進入人工控制狀態，此時所有的控制將通過人工調節控制裝置5來實現。

1．3遙控及報警功能通

過裝置7與智能手機進行連接，在距離車庫較近時，通過手機即可以操作庫門的開啟與閉合，達到提前打開車門的目的。在人員接近車庫時通過判斷傳感器2的取值來決定是否進行拍照，并保存圖片信息至裝置7中。當9煙霧濃度探測器超限時也會發出報警信號，提高了車庫的安全性。

2系統硬件設計

PLC具有可靠性高、使用方便靈活等特點，在工控領域得到了廣泛的使用［5］。各種傳感器可用來代替人們的五官，感知現場環境，采集現場信息。計算機作為數據的處理單元可以在現場實時處理采集的信息，可以與遠端控制設備進行互聯互通，實現信息的共享和遠程操控的功能。電機作為控制系統的執行器可將計算機處理后的指令經PLC傳輸給電機，從而實現對車庫門的控制。系統的硬件組成如圖2所示，由計算機、可編程邏輯控制器(PLC)、各種傳感器及人工調節裝置等組成［6］。PLC選用西門子公司的S7-200作為下位機，具有結構緊湊、擴展性良好、指令功能強大及價格低廉等優點。壓力傳感器選用BWJ-CYB-605S式傳感器，它具有量程寬、結構緊湊、精度高、抗扭及抗偏能力強等特點。對射式傳感器選用遠距離對射式紅外光電傳感器E-18-8MNK0-8M，距離可調，5V驅動。煙霧濃度探測器采用SN-828-3P型，具有環境適應性強、自動報警、穩定性強等特點。位置傳感器選擇ZYE33S型光電傳感器，此型號的傳感器具有功耗低、響應時間短、工作環境溫度變化大等優點。此外，人工調節裝置主要由開關和漢王智能識別設備組合而成。

3系統軟件設計

車庫門智能控制系統軟件設計主要包括車牌識別軟件設計和PLC控制流程圖設計兩個部分。

3．1車牌識別軟件設計

使用MATLAB編程進行車牌識別的軟件設計。車牌識別的過程主要分為圖像采集、車牌定位、車牌校正、字符分割、字符識別和結果處理燈光等步驟［7－8］。具體過程如下:(1)讀入圖像，通過圖像真彩色增強對圖像進行早期預處理，如圖3所示。(2)將彩色圖像轉換為灰度圖像并依次進行線性灰度變換和中值濾波處理，如圖4所示。(3)為了更好地提取車牌信息需對進行完灰度處理的圖像依次進行邊緣檢測、腐蝕、平滑及小對象去除等預處理所得的圖像，如圖5所示。

(4)確定車牌的位置，裁剪圖像，將車牌區域從圖像中分離出來，車牌提取圖如圖6所示。

(5)為準確分割和識別車牌字符將對裁剪后的車牌圖像進行灰度變換、線性灰度處理、車牌二值化、中值濾波以及膨脹和腐蝕處理，結果如圖7所示。

(6)對處理后的車牌進行字符分割識別，然后和錄入的車牌信息進行比對。

3．2PLC控制流程圖設計

PLC控制流程圖設計如圖9所示。為提高智能車庫門的可靠性，將車庫門的控制模式分為手動和自動控制。手動控制就是使用庫門內外的人工操作裝置或智能遙控終端進行的控制。在正常情況下，系統默認的狀態是自動控制模式。若人工操作模式選用后在規定時間內無操作，系統也將轉為自動模式。

4結束語

本文綜合采用車牌識別技術、傳感技術、自動控制技術和無線通信技術，設計了一套具有車輛識別、自動與人工雙控制、遙控及報警功能的車庫門智能控制系統，在兼顧可靠性的同時也提高了車庫門的智能化水平。此系統將為實時在線監控車庫狀態提供方便，也將是物聯網和互聯網+時代車庫的發展趨勢。

參考文獻:

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［3］楊艷章，丁黎明，張尊揚．智能車庫安全系統［J］．信息與電腦:理論版，2013(3):86－87．

［4］鄒華．智能車庫防盜系統設計［J］．微計算機信息，2009(35):116－117．

［5］汪嵐．基于PLC和MCGS的車庫自動門監控系統設計［J］．通化師范學院學報，2013(6):36－37．

［6］姚娜，趙曉芳，李儀．基于MCGS和PLC的自動車庫門組態仿真實驗設計［J］．東莞理工學院學報，2012(3):35－38．

［7］孫啟星．車牌識別系統的研究與實現［D］．哈爾濱:哈爾濱工程大學，2005．

［8］李波，曾致遠，周建中，等．車牌識別系統研究與實現［J］．計算機技術與發展，2006(6):10－11．

作者:房漢鳴 宗福興 沈林 路申易 吳宇恒 單位:后勤工程學院后勤信息與軍事物流工程系 后勤工程學院管理科學與工程系