(Tiểu luận) báo cáo bài tập lớn môn chuyên đề hệ thống giao thông thông minh đồ án hệ thống bãi xe thông minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ THƠNG TIN - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ HỆ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH ĐỒ ÁN HỆ THỐNG BÃI XE THƠNG MINH STT NHĨM HỌ VÀ TÊN CÙ MINH PHÚC NGUYỄN ANH TUẤN NGUYỄN HỒNG NGỌC NGUYÊN THỊ PHÚC VÕ THỊ NY …., tháng… năm h MSSV 2051150170 2051150196 2051150156 2051150173 2051150153 MỤC LỤC I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ĐẶT VẤN ĐỀ II SƠ LƯỢC MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHÀ GIỮ XE 1 Giải pháp “Xếp chồng” (Auto Stacker)(Hình 1.2) Giải pháp “Nhà gửi xe nhiều tầng” (Drive-in Parking)(Hình 1.3) Giải pháp “Nhà gửi xe tự động lộ thiên” (Above-ground Automated Parking) Giải pháp “Nhà gửi xe tự động dạng ngầm” (Underground Automated Parking) III HỆ THỐNG CHỈ DẪN TRONG BÃI ĐỖ XE Tổng quan hệ thống dẫn thông minh Nguyên tắc hoạt động hệ thống Các tính hệ thống Các thành phần hệ thống IV DEMO CHO HỆ THỐNG BÃI XE THÔNG MINH .10 V KẾT LUẬN 17 h I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ĐẶT VẤN ĐỀ Trong năm gần với phát triển kinh tế Việt Nam, số lượng phương tiện giao thông tăng cách nhanh chóng Phương tiện cá nhân tăng lên, địi hỏi diện tích đất dành cho bãi đậu xe phải tăng theo Tuy nhiên, thành phố lớn Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng, Cần Thơ việc đáp ứng yêu cầu đất ngày tỏ không khả thi giá trị đất tăng nhanh, nhu cầu đất cho mục đích quan trọng khác thiếu Giải pháp "chữa cháy" sử dụng phần diện tích mặt đường làm chỗ đậu xe mang tính chất tạm thời không đáp ứng đủ nhu cầu Hiện khu vực trung tâm thành phố Hồ Chí Minh Hà Nội, số ôtô thường xuyên dừng đậu, phần lớn dừng đậu vỉa hè, lòng đường gây cản trở giao thông Để giải vấn đề chỗ đậu xe đô thị, nhiều nước giới sử dụng hệ thống nhà đậu xe nhiều tầng tự động, trở thành phổ biến Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ, Singapore, Trung Quốc, Mỹ nước Châu Âu Tại nước có nhiều cơng ty chun kinh doanh bãi đậu tơ nhiều loại, hệ thống đậu nhiều tầng tự động sử dụng phổ biến Các công ty sản xuất hệ thống đậu xe tự động nhà chế tạo, không trực tiếp kinh doanh bãi đậu xe mà cung cấp lắp đặt thiết bị cho nhà đầu tư Ngồi ra, cịn hệ thống cơng ty sản xuất thiết bị phụ trợ như: hệ thống lấy vé tự động đọc thẻ, trả tiền tự động So với bãi đỗ xe kiểu truyền thống, lợi ích bãi đỗ xe tự động khơng nhanh chóng tiện lợi Bạn khơng cịn phải lo lắng xe bị xơ xát, va đụng, trầy xước nơi đậu xe cách ly hoàn toàn với bên Hệ thống dẫn thông minh nhà đỗ xe tự động không giúp người quản lý nhà xe kiểm soát vận hành nhà xe cách dễ dàng mà giúp cho người gửi xe dễ dàng việc gửi lấy xe II SƠ LƯỢC MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHÀ GIỮ XE Sau số giải pháp triển khai nước khác: Giải pháp “Xếp chồng” (Auto Stacker)(Hình 1.2) Sử dụng hệ thống thủy lực để nâng tối đa bốn ôtô xếp cạnh lên tầm cao, để dành chỗ cho xe khác bên Tu y nhiên, giải pháp có hiệu kinh tế khơng cao, phù hợp với qui mô nhỏ (một vài hộ gia h đình) Ưu điểm: hệ thống gọn nhẹ, dễ vận chuyển, lắp đặt nhanh Hình 1.2 Giải pháp đậu xe “xếp chồng” (Auto Stracker) Giải pháp “Nhà gửi xe nhiều tầng” (Drive-in Parking)(Hình 1.3) Một nhà gửi xe nhiều tầng với đường dốc để khách tự lái xe vào khỏi khu gửi xe Mức độ tự động hóa tương đối khơng cao (thường gồm máy bán vé hệ thống đóng/ mở cổng tự động) Giải pháp phổ biến chưa thỏa đáng mặt sử dụng không gian, số yêu cầu khác (an tồn cho xe người, nhiễm khói thải từ ơtơ ) Hình 1.3 Mơ hình nhà gửi xe nhiều tầng (Drive-in Parking) Giải pháp “Nhà gửi xe tự động lộ thiên” (Above-ground Automated Parking) Đây bước cải tiến so với giải pháp nhà gửi xe nhiều tầng Sức chứa tăng gấp hai lần so với kiểu drive-in parking có diện tích sàn nhờ: loại bỏ đường dốc lối chạy ơtơ nhà Bố trí xe sát thu hẹp khoảng cách tầng (Hình 1.4) h Hình 1.4 Giải pháp nhà gửi xe tự động Sở dĩ làm nhờ khâu nhận, bảo quản trả xe hoàn toàn tự động hóa Việc gửi nhận xe mà đơn giản trước Tùy thuộc thiết kế, tiến trình thay đổi đơi chút, nói chung khách gửi xe khơng phải tự (hoặc nhờ nhân viên bãi xe) lái xe vào khu vực đậu xe Tại ngõ vào khách nhận thẻ gửi xe Sau cho thẻ vào máy đọc, khách lái xe đến đậu vào cabin, pa-lét (pallet) Các hình video kiểm tra xe đậu vị trí chưa (Hình 1.5) Hình 1.5 Mơ hình nhà giữ xe tự ñộng Khách tắt máy rời khỏi xe Sau cửa cabin đóng lại, máy tính lệnh cho hệ thống băng tải thang máy đưa xe vào vị trí đậu xe cịn trống thích hợp tầng Thơng tin vị trí máy tính ghi nhận Khi người khách trở lại, cần toán quầy thu tiền cho thẻ vào máy đọc Chiếc xe hệ thống tự động định vị giao trả ngõ thời gian ngắn ( khoảng 2ph) Ngoài thiết kế theo dạng hình trụ để tăng thêm diện tích để xe tiết kiệm thời gian lấy xe vào (Hình 1.6) h Hình 1.6 Mơ hình nhà gửi xe tự động hình trụ Giải pháp “Nhà gửi xe tự động dạng ngầm” (Underground Automated Parking) Tương tự giải pháp nhà để xe tự động hóa lộ thiên, sử dụng cấu trúc giếng (silo) tạo thành hệ thống đậu ôtô nhiều tầng đặt ngầm đất (Hình 1.7) Hình 1.7 Mơ hình nhà gửi xe tự động dạng ngầm Khách lái xe vào điểm tiếp nhận, tắt máy khỏi xe Chiếc xe chuyển vào khu đậu xe có cấu trúc dạng giếng thang máy quay 3600 di chuyển theo phương thẳng đứng, để xếp vào vị trí an tồn Các hệ thống phịng cháy, ngập nước, thơng gió bảo vệ theo dõi máy tính từ trung tâm điều hành Khách phát thẻ từ để nhận lại xe sau trả tiền gửi xe Thời gian nhận xe tối đa phút h Quá trình xây dựng bãi đỗ xe dạng ngầm Hình 1.9 Cảnh quan phía nhà gửi xe tự động dạng ngầm III HỆ THỐNG CHỈ DẪN TRONG BÃI ĐỖ XE Tổng quan hệ thống dẫn thông minh Đối với nhà để xe thông minh hệ thống dẫn nhà xe vơ quan trọng Hiện nay, việc quản lý, sử dụng, hướng dẫn phương tiện bãi đỗ ô tô phần nhiều cịn mang tính thủ cơng, cịn nhiều điểm bất cập mang lại khơng phiền tối gây lãng phí thời gian tiền bạc cho nhà quản lý người sử dụng phương tiện: Người quản lý khơng biết số lượng chỗ cịn trống bãi đỗ xe, mà dựa vào nhân cơng thủ cơng để tìm chỗ trống Các phương tiện ô tô sử dụng bãi đỗ tìm chỗ để xe cịn trống cách nhanh chóng sau vào bãi đỗ Điều không làm xuất nhiều xe bãi đỗ xe mà gây ách tắc giao thơng, lãng phí thời gian lái xe h Cần số lượng lớn nhân viên quản lý ngày bãi đỗ xe để hướng dẫn xe đỗ biện pháp thủ cơng, điều làm tăng chi phí cho việc quản lý bãi đỗ xe Người quản lý đếm lượng xe thời điểm, bố trí cách tối ưu chỗ trống, dẫn đến hiệu sử dụng bãi đỗ xe thấp Hệ thống hướng dẫn đỗ xe thông minh giúp giải vấn đề bất cập nói Hệ thống cho phép tự động hướng dẫn phương tiện vào chỗ trống bãi đỗ cách nhanh chóng, chi phí quản lý thấp, giúp tiết kiệm thời gian cho người quản lý chủ xe, nhà quản lý biết tình trạng bãi đỗ xe hình máy tính thơng qua phần mềm giúp nâng cao hiệu sử dụng bãi đỗ xe Nguyên tắc hoạt động hệ thống Hệ thống tự động thu thập trạng thái vị trí đậu xe bãi thơng qua thiết bị cảm biến gắn trần vị trí đậu xe Bộ điều khiển kết nối với thiết bị cảm biến nhận liệu gửi điều khiển trung tâm Bộ điều khiển trung tâm xử lý liệu tín hiệu tới hệ thống đèn hướng dẫn LED hiển thị thông tin số chỗ trống thời điểm bãi đồng thời việc hướng dẫn phương tiện đậu xe vị trí cịn trống Hệ thống thực đếm số lượng xe vào bãi đỗ xe so sánh số lượng với số xe bãi thu cảm biến vị trí xe, số lượng không khớp đưa cảnh báo cho người quản lý Các tính hệ thống Chức thống kê lượng xe vào ra: Hệ thống cảm biến vị trí xe cho biết vị trí để xe cịn trống hay khơng, thơng qua người vận hành biết số lượng xe có bãi đỗ xe Ngồi cửa bãi đỗ xe có cảm biến cho phép đếm số lượng xe vào bãi đỗ Chức hướng dẫn đỗ xe: Hệ thống hướng dẫn cho lái xe đường cổng bãi xe vị trí chỗ để xe cịn trống cách nhanh nhất, thơng qua tín hiệu đèn mũi tên - Chức bảo vệ chỗ để xe cố định: Hệ thống cho phép người quản lý can thiệp vào vị trí đỗ xe Ví dụ, bãi đỗ xe có một vài vị trí khách hàng đặt trước, người quản lý cho vị trí đỗ xe trạng thái kín (để chờ người đặt trước) cách điều khiển phần mềm máy tính - Giám sát thực trạng bãi đỗ xe: Hệ thống phần mềm cho phép hiển thị số lượng, vị trí chỗ đỗ xe cịn trống, thống kê lượng phương tiện vào - Chức thống kê: Cho phép thống kê liệu số lượng xe, vị trí đỗ xe theo mốc thời gian hàng ngày, hàng tháng khoảng thời gian ngắn bãi để xe, giúp người quản lý biết tình trạng sử dụng bãi đỗ xe - Chức nhận biết thời gian đỗ xe: Hệ thống tính thời gian sau xe vào chỗ để xe Người quản lý bãi đỗ biết thơng tin đỗ xe phòng điều khiển thời điểm giúp thuận tiện cho việc quản lý thu phí gửi xe h Các thành phần hệ thống Cảm biến vị trí để xe: Các cảm biến chỗ để xe cung cấp thơng tin tình trạng chỗ để xe theo thời gian thực hệ thống Cảm biến đếm số lượng xe vào nhà xe: Cảm biến giúp thống kê lượng xe vào nhà xe, giúp đối chiếu với thông tin số lượng xe thu nhờ cảm biến vị trí để xe nhằm đưa cảnh báo hai số liệu không khớp Bộ điều khiển trung tâm: Bộ điều khiển trung tâm có nhiệm vụ thu thập xử lý liệu từ tất cảm biến từ hệ thống, tính tốn xử lý để đưa thống kê, dẫn cảnh báo cho toàn hệ thống Hệ thống hiển thị dẫn: Hệ thống hiển thị dẫn cho phép người quản lý nắm bắt tồn thơng tinh trạng thái nhà xe (số xe, số chỗ trống, vị trí chỗ trống, cảnh báo), đồng thời hướng dẫn cho người gửi xe vị trí thích hợp để đỗ xe nhằm tiết kiệm thời gian quãng đường gửi, lấy xe Một số hình ảnh mô hệ thống: h h h 10 h IV DEMO CHO HỆ THỐNG BÃI XE THƠNG MINH Viết theo ngơn ngữ python Là ví dụ cách sử dụng lập trình hướng đối tượng để tạo class Python cho việc quản lý bãi đỗ xe Cách thức chạy: mô cách tạo bãi xe có số lượng định sau cho xe vào bãi bãi Sau xe vào bãi bãi hiển thị vị trí cịn trống vị trí có xe để thông báo cho xe khác biết để thuận tiện cho việc đổ xe vào bãi Khi có xe đậu bãi hiển thị biển số vị trí đỗ xe đó.chương trình nhận biết chổ trống xe khác muốn vào bãi biết báo tình trạng bãi xe khơng chổ dư chổ khách hàng biết import tkinter as tk from tkinter import messagebox class CarPark:     def init (self, capacity):         self.capacity = capacity         self.spaces = [None] * capacity                         def                     park_car(self, car): for i in range(self.capacity):     if not self.spaces[i]:         self.spaces[i] = car         return i return -1                     def                 remove_car(self, space): if self.spaces[space]:     self.spaces[space] = None     return True return False 11 h class App(tk.Tk):     def init (self, car_park):         super(). init ()         self.car_park = car_park         self.title("Bãi đỗ xe tự động")         self.geometry("800x450")         self.create_widgets()     def         bold")                         create_widgets(self): self.input_label = tk.Label(self, text="Nhập biển số xe:",font="Arial 20 self.input_label.grid(row=0,column=0) self.input_entry = tk.Entry(self, font="Arial 20 bold") self.input_entry.grid(row=0,column=1)         self.park_button = tk.Button(self, text="Đỗ xe",bg="#00ff00",font="Arial 20 bold", command=self.park_car)         self.park_button.grid(row=1,column=1)         self.remove_button = tk.Button(self, text="Lấy xe",bg="#ff0000",font="Arial 20 bold", command=self.remove_car)         self.remove_button.grid(row=2,column=1)         self.status_button = tk.Button(self, text="Trạng thái bãi đỗ",bg="#ffff00",font="Arial 20 bold", command=self.show_status)         self.status_button.grid(row=3,column=1)         count_none = self.car_park.spaces.count(None)         self.status_lb = tk.Label(self, text="số chỗ lại bãi:"+str(count_none),font="Arial 20 bold")         self.status_lb.place(x=20, y=300)                                 n"+                 def park_car(self):     car = self.input_entry.get()     if car:         space = self.car_park.park_car(car)         if space >= 0:             count_none = self.car_park.spaces.count(None)             status = "Số chỗ lại bãi "+str(count_none)             self.status_lb["text"] = f"Xe {car} đỗ vào vị trí {space} \ status         else:             messagebox.showerror("Lỗi", "Bãi đỗ xe đầy vui lịng tìm bãi khác")     else:         messagebox.showerror("Lỗi", "Vui lòng nhập biển số xe")             def                                 remove_car(self): car = self.input_entry.get() if car:     for i, c in enumerate(self.car_park.spaces):         if c == car:             self.car_park.remove_car(i) 12 h             n"+                                     count_none = self.car_park.spaces.count(None)                 status = "Số chỗ lại bãi "+str(count_none)                 self.status_lb["text"] = f"Xe {car} lấy khỏi vị trí {i} \ status                 break         else:             messagebox.showerror("Lỗi", f"Khơng tìm thấy xe {car} bãi đỗ")     else:         messagebox.showerror("Lỗi", "Vui lòng nhập biển số xe")           def                           show_status(self): status = "" for i, car in enumerate(self.car_park.spaces):     status += f"Vị trí {i}: {'Trống' if not car else car}\n" messagebox.showinfo("Trạng thái bãi đỗ", status) if name == " main ":     car_park = CarPark(5)     app = App(car_park)     app.mainloop() Chương trình chương trình Python mơ bãi đỗ xe sử dụng thư viện đồ họa giao diện người dùng (GUI) Tkinter Chương trình định nghĩa hai lớp, CarPark App, tạo thể App đưa thể CarPark làm tham số Lớp CarPark có thuộc tính capacity định tổng số chỗ đậu xe bãi đỗ danh sách spaces đại diện cho trạng thái bãi đỗ xe Mỗi phần tử danh sách spaces None (chỉ chỗ đậu xe trống) chuỗi đại diện cho biển số xe đỗ Lớp CarPark có hai phương thức, park_car remove_car, cho phép đỗ xe vào bãi đỗ lấy xe khỏi bãi đỗ Phương thức park_car tìm kiếm chỗ đậu xe trống danh sách spaces gán biển số xe đỗ vào chỗ Nếu khơng cịn chỗ trống, phương thức trả -1 để bãi đỗ xe đầy Phương thức remove_car có tham số space định mục chỗ đậu xe mà xe bị lấy Nếu chỗ khơng trống, phương thức xóa chỗ trả True để việc lấy xe thành cơng Nếu chỗ trống, phương thức trả False Lớp App lớp lớp Tk, cửa sổ ứng dụng Lớp App có thuộc tính car_park tham chiếu đến thể lớp CarPark mà ứng dụng sử dụng Lớp App định nghĩa phương thức create_widgets tạo phần tử giao diện người dùng (GUI) ứng dụng, bao gồm nhãn, nút trường nhập văn Lớp App định nghĩa ba phương thức, park_car, remove_car, show_status, xử lý kiện kích hoạt nút "Park Car", "Remove Car", "Show Status" GUI Phương thức park_car lấy biển số xe muốn đỗ từ trường nhập văn GUI truyền làm đối số cho phương thức park_car thể CarPark Nếu phương thức 13 h park_car trả giá trị không âm, xe đỗ thành công, phương thức hiển thị hộp thoại thông báo thành công bao gồm biển số xe số chỗ đậu xe Nếu phương thức park_car trả -1, bãi đỗ xe đầy, phương thức hiển thị hộp thoại thông báo lỗi báo bãi đỗ xe đầy Phương thức remove_car lấy số chỗ đậu xe muốn lấy xe từ trường nhập văn GUI truyền làm đối số cho phương thức remove_car thể CarPark Nếu phương thức remove_car trả True, xe lấy thành công, phương thức hiển thị hộp thoại thông báo thành công bao gồm biển số xe lấy Nếu phương thức remove_car trả False, chỗ trống khơng hợp lệ, phương thức hiển thị hộp thoại thông báo lỗi báo việc lấy xe thất bại Phương thức show_status hiển thị trạng thái bãi đỗ xe hộp thoại thông báo 14 h Khi xe AAA-123 vào bãi đỗ Trạng thái bãi xe có xe AAA- 123 vào bãi đỗ 15 h Khi xe AAA-123 rời bãi đỗ Trạng thái bãi xe có xe AAA- 123 rời bãi đỗ 16 h Báo lỗi xe khơng có bãi đỗ Mơ hình Khi xe vào chổ -> thơng báo ví trí có xe đổ -> xe rời -> thơng báo vị trí trống cho xe khác vào đạu vào vị trí xe vừa rời V KẾT LUẬN So với bãi đỗ xe kiểu truyền thống, lợi ích bãi đỗ xe tự động khơng nhanh chóng tiện lợi Bạn khơng cịn phải lo lắng xe bị xơ xát, va đụng, trầy xước nơi đậu xe cách ly hoàn toàn với bên ngồi Hệ thống dẫn thơng minh nhà đỗ xe tự động không giúp người quản lý nhà xe kiểm sốt vận hành nhà xe cách dễ dàng mà giúp cho người gửi xe dễ dàng việc gửi lấy xe 17 h