BÁO cáo bài tập lớn môn CHUYÊN đề hệ THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH đồ án hệ THỐNG bãi XE THÔNG MINH

Hệ thống chỉ dẫn thông minh trong nhà đỗ xe tự động không chỉ giúp người quản lý nhà xe có thể kiểm soát vận hành nhà xe một cách dễ dàng mà còn giúp cho người gửi xe dễ dàng trong việc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG BÃI XE THÔNG MINH

NHÓM 1

…., tháng… năm BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN CHUYÊN ĐỀ HỆ

THỐNG GIAO THÔNG THÔNG MINH

MỤC LỤC

I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

II SƠ LƯỢC MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHÀ GIỮ XE 1

1 Giải pháp “Xếp chồng” (Auto Stacker)(Hình 1.2) 1

2 Giải pháp “Nhà gửi xe nhiều tầng” (Drive-in Parking)(Hình 1.3) 2 3 Giải pháp “Nhà gửi xe tự động lộ thiên” (Above-ground Automated Parking) 2

4 Giải pháp “Nhà gửi xe tự động dạng ngầm” (Underground Automated Parking) 4

III HỆ THỐNG CHỈ DẪN TRONG BÃI ĐỖ XE 5

Tổng quan về hệ thống chỉ dẫn thông minh 5

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống 6

Các tính năng của hệ thống 6

Các thành phần của hệ thống 6

IV DEMO CHO HỆ THỐNG BÃI XE THÔNG MINH 10

V KẾT LUẬN 17

I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong những năm gần đây với sự phát triển kinh tế của Việt Nam, số lượng phương tiện giao thông đã tăng một cách nhanh chóng Phương tiện cá nhân tăng lên, đòi hỏi diện tích đất dành cho bãi đậu xe cũng phải tăng theo Tuy nhiên, tại các thành phố lớn như Hồ Chí Minh, Hà Nội, Đà Nẵng, Cần Thơ việc đáp ứng yêu cầu đất này ngày càng tỏ ra không khả thi do giá trị đất đang tăng nhanh, và nhu cầu đất cho các mục đích quan trọng khác cũng đang thiếu Giải pháp "chữa cháy" là sử dụng một phần diện tích mặt đường làm chỗ đậu xe chỉ mang tính chất tạm thời và cũng không đáp ứng đủ nhu cầu

Hiện nay tại khu vực trung tâm thành phố Hồ Chí Minh và Hà Nội, số ôtô thường xuyên dừng đậu, phần lớn dừng đậu trên vỉa hè, lòng đường gây cản trở giao thông

Để giải quyết vấn đề chỗ đậu xe trong đô thị, nhiều nước trên thế giới sử dụng hệ thống nhà đậu xe nhiều tầng tự động, và đã trở thành phổ biến như Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ, Singapore, Trung Quốc, Mỹ và các nước Châu Âu Tại các nước này có nhiều công ty chuyên kinh doanh bãi đậu ô tô nhiều loại, trong đó hệ thống đậu nhiều tầng tự động được sử dụng rất phổ biến Các công ty sản xuất hệ thống đậu xe tự động là các nhà chế tạo, không trực tiếp kinh doanh bãi đậu xe mà chỉ cung cấp và lắp đặt thiết bị cho các nhà đầu tư Ngoài ra, còn các hệ thống các công ty sản xuất các thiết bị phụ trợ như: hệ thống lấy vé tự động đọc thẻ, trả tiền

tự động

So với các bãi đỗ xe kiểu truyền thống, những lợi ích của một bãi đỗ xe tự động không chỉ là nhanh chóng và tiện lợi Bạn sẽ không còn phải lo lắng chiếc xe của mình bị xô xát, va đụng, trầy xước bởi nơi đậu xe được cách ly hoàn toàn với bên ngoài Hệ thống chỉ dẫn thông minh trong nhà đỗ xe tự động không chỉ giúp người quản lý nhà xe có thể kiểm soát vận hành nhà xe một cách dễ dàng mà còn giúp cho người gửi xe dễ dàng trong việc gửi và lấy xe ra

II. SƠ LƯỢC MỘT SỐ GIẢI PHÁP NHÀ GIỮ XE

Sau đây là một số giải pháp đã được triển khai ở các nước khác:

1 Giải pháp “Xếp chồng” (Auto Stacker)(Hình 1.2)

Sử dụng một hệ thống thủy lực để nâng tối đa bốn ôtô xếp cạnh nhau lên một

đình) Ưu điểm: hệ thống gọn nhẹ, dễ vận chuyển, lắp đặt nhanh.

Hình 1.2 Giải pháp đậu xe “xếp chồng” (Auto Stracker)

2 Giải pháp “Nhà gửi xe nhiều tầng” (Drive-in Parking)(Hình 1.3).

Một nhà gửi xe nhiều tầng với các đường dốc để khách tự lái xe vào và ra khỏi khu gửi xe Mức độ tự động hóa tương đối không cao (thường chỉ gồm các máy bán vé và hệ thống đóng/ mở cổng tự động) Giải pháp này tuy phổ biến nhưng chưa thỏa đáng lắm về mặt sử dụng không gian, cũng như đối với một số yêu cầu khác (an toàn cho xe và người, ô nhiễm vì khói thải từ ôtô )

Hình 1.3 Mô hình nhà gửi xe nhiều tầng (Drive-in Parking)

3 Giải pháp “Nhà gửi xe tự động lộ thiên” (Above-ground Automated Parking).

Đây là một bước cải tiến so với giải pháp nhà gửi xe nhiều tầng Sức chứa có thể tăng gấp hai lần so với kiểu drive-in parking có cùng diện tích sàn nhờ: loại bỏ các đường dốc và lối chạy ôtô trong nhà Bố trí các xe sát nhau và thu hẹp khoảng cách giữa các tầng (Hình 1.4)

Hình 1.4 Giải pháp nhà gửi xe tự động

Sở dĩ làm được như vậy là nhờ các khâu nhận, bảo quản và trả xe hoàn toàn được tự động hóa Việc gửi và nhận xe cũng vì thế mà đơn giản hơn trước Tùy thuộc thiết kế, tiến trình có thể thay đổi đôi chút, nhưng nói chung khách gửi xe không phải tự mình (hoặc nhờ nhân viên bãi xe) lái xe vào khu vực đậu xe Tại ngõ vào khách được nhận thẻ gửi xe Sau khi cho thẻ vào máy đọc, khách lái

xe đến đậu vào một cabin, hoặc một pa-lét (pallet) Các màn hình video sẽ kiểm tra xe đã đậu đúng vị trí chưa (Hình 1.5)

Hình 1.5 Mô hình nhà giữ xe tự ñộng

Khách tắt máy và rời khỏi xe Sau đó cửa cabin đóng lại, các máy tính ra lệnh cho

hệ thống băng tải và thang máy đưa xe vào một vị trí đậu xe còn trống thích hợp ở các tầng Thông tin về vị trí này được máy tính ghi nhận Khi người khách trở lại, chỉ cần

thanh toán ở quầy thu tiền và cho thẻ vào máy đọc Chiếc xe sẽ được hệ thống tự động định vị và giao trả ở ngõ ra trong thời gian ngắn nhất ( khoảng 2ph)

Ngoài ra có thể thiết kế theo dạng hình trụ để tăng thêm diện tích để xe và tiết kiệm được thời gian lấy xe ra vào (Hình 1.6)

Hình 1.6 Mô hình nhà gửi xe tự động hình trụ

4 Giải pháp “Nhà gửi xe tự động dạng ngầm” (Underground Automated Parking).

Tương tự như giải pháp nhà để xe tự động hóa lộ thiên, nhưng sử dụng cấu trúc giếng (silo) tạo thành một hệ thống đậu ôtô nhiều tầng đặt ngầm dưới đất (Hình 1.7)

Hình 1.7 Mô hình nhà gửi xe tự động dạng ngầm

Khách lái xe vào điểm tiếp nhận, tắt máy và ra khỏi xe Chiếc xe sẽ được chuyển vào khu đậu xe có cấu trúc dạng giếng bằng một thang máy quay

3600 di chuyển theo phương thẳng đứng, để xếp vào một vị trí an toàn

Các hệ thống phòng cháy, ngập nước, thông gió và bảo vệ đều được theo dõi bằng máy tính từ một trung tâm điều hành Khách được phát một thẻ từ để nhận lại xe sau này và trả tiền gửi xe Thời gian nhận xe tối đa là một phút

Quá trình xây dựng một bãi đỗ xe dạng ngầm.

Hình 1.9 Cảnh quan phía trên của nhà gửi xe tự động dạng ngầm

III HỆ THỐNG CHỈ DẪN TRONG BÃI ĐỖ XE

Tổng quan về hệ thống chỉ dẫn thông minh.

Đối với một nhà để xe thông minh thì hệ thống chỉ dẫn trong nhà xe là vô cùng quan trọng Hiện nay, việc quản lý, sử dụng, hướng dẫn phương tiện trong các bãi đỗ ô tô phần nhiều còn mang tính thủ công, còn nhiều điểm bất cập mang lại không ít phiền toái gây lãng phí cả thời gian và tiền bạc cho cả nhà quản lý cũng như người sử dụng phương tiện:

Người quản lý không biết về số lượng chỗ còn trống trong bãi đỗ xe, mà chỉ dựa vào các nhân công thủ công để tìm chỗ trống

Các phương tiện ô tô sử dụng bãi đỗ không thể tìm ra chỗ để xe còn trống một cách nhanh chóng sau khi vào bãi đỗ Điều này không chỉ làm xuất hiện nhiều làn xe trong bãi đỗ xe mà còn gây ra ách tắc giao thông, lãng phí thời gian của lái xe

Cần một số lượng lớn nhân viên quản lý cả ngày trong bãi đỗ xe để hướng dẫn các

xe đỗ bằng biện pháp thủ công, điều này sẽ làm tăng chi phí cho việc quản lý bãi đỗ xe

Người quản lý không thể đếm được lượng xe tại từng thời điểm, không thể bố trí một cách tối ưu các chỗ trống, dẫn đến hiệu quả sử dụng của bãi đỗ xe thấp

Hệ thống hướng dẫn đỗ xe thông minh sẽ giúp giải quyết các vấn đề bất cập nói trên

Hệ thống sẽ cho phép tự động hướng dẫn các phương tiện vào các chỗ còn trống trong bãi đỗ một cách nhanh chóng, chi phí quản lý thấp, giúp tiết kiệm thời gian cho người quản lý và cả chủ xe, nhà quản lý có thể biết được tình trạng của bãi đỗ xe của mình trên màn hình máy tính thông qua phần mềm giúp nâng cao hiệu quả sử dụng của bãi đỗ xe

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống.

Hệ thống tự động thu thập trạng thái tại các vị trí đậu xe trong bãi thông qua thiết bị cảm biến được gắn trên trần tại mỗi vị trí đậu xe Bộ điều khiển được kết nối với các thiết bị cảm biến nhận dữ liệu và gửi về bộ điều khiển trung tâm Bộ điều khiển trung tâm xử lý dữ liệu và tín hiệu tới hệ thống đèn hướng dẫn LED hiển thị thông tin về số chỗ trống tại mọi thời điểm trong bãi đồng thời việc hướng dẫn các phương tiện đậu xe tại các vị trí còn trống Hệ thống thực hiện đếm số lượng xe vào bãi đỗ xe

và so sánh số lượng này với số xe trong bãi thu được do cảm biến trên mỗi vị trí xe, nếu số lượng không khớp sẽ đưa ra cảnh báo cho người quản lý

Các tính năng của hệ thống.

Chức năng thống kê lượng xe vào ra: Hệ thống cảm biến trên mỗi vị trí xe sẽ cho biết vị trí để xe đó còn trống hay không, thông qua đó người vận hành sẽ biết được số lượng xe có trong bãi đỗ xe Ngoài ra thì ngay tại cửa bãi đỗ xe cũng sẽ

có cảm biến cho phép đếm số lượng xe vào ra bãi đỗ.

Chức năng hướng dẫn đỗ xe: Hệ thống sẽ hướng dẫn cho lái xe đi đường đi bắt đầu

từ cổng bãi xe cho tới các vị trí chỗ để xe còn trống một cách nhanh nhất, thông qua

- Chức năng bảo vệ chỗ để xe cố định: Hệ thống cho phép người quản lý can thiệp

vào các vị trí đỗ xe Ví dụ, khi bãi đỗ xe có một hoặc một vài vị trí đã được khách hàng đặt trước, người quản lý có thể cho các vị trí đỗ xe này ở trạng thái đã kín (để chờ người đã đặt trước) bằng cách điều khiển trên phần mềm máy tính

- Giám sát thực trạng của bãi đỗ xe: Hệ thống phần mềm sẽ cho phép hiển thị số

lượng, vị trí các chỗ đỗ xe còn trống, thống kê lượng phương tiện vào và ra

- Chức năng thống kê: Cho phép thống kê các dữ liệu về số lượng xe, vị trí đỗ của

các xe theo mốc thời gian hàng ngày, hàng tháng cũng như trong khoảng thời gian ngắn của bãi để xe, giúp người quản lý biết được tình trạng sử dụng của bãi đỗ xe

- Chức năng nhận biết thời gian đỗ xe: Hệ thống sẽ tính thời gian sau khi xe đi vào

chỗ để xe Người quản lý bãi đỗ có thể biết thông tin đỗ xe trong phòng điều khiển tại bất cứ thời điểm nào giúp thuận tiện cho việc quản lý và thu phí gửi xe

Các thành phần của hệ thống.

Cảm biến trên mỗi vị trí để xe: Các cảm biến trên mỗi chỗ để xe sẽ cung cấp thông

tin về tình trạng chỗ để xe theo thời gian thực về hệ thống

Cảm biến đếm số lượng xe vào ra nhà xe: Cảm biến này giúp thống kê lượng xe

vào ra nhà xe, giúp đối chiếu với thông tin số lượng xe thu được nhờ cảm biến trên mỗi vị trí để xe nhằm đưa ra cảnh báo khi hai số liệu trên không khớp nhau

Bộ điều khiển trung tâm: Bộ điều khiển trung tâm có nhiệm vụ thu thập và xử lý

dữ liệu từ tất cả các cảm biến từ hệ thống, tính toán và xử lý để đưa ra những thống

kê, những chỉ dẫn và những cảnh báo cho toàn hệ thống

Hệ thống hiển thị và chỉ dẫn: Hệ thống hiển thị và chỉ dẫn cho phép người quản lý

nắm bắt được toàn bộ thông tinh về trạng thái nhà xe (số xe, số chỗ trống, vị trí chỗ trống, các cảnh báo), đồng thời nó hướng dẫn cho người gửi xe vị trí thích hợp nhất

để đỗ xe nhằm tiết kiệm thời gian cũng như quãng đường gửi, lấy xe ra

Một số hình ảnh mô phỏng của hệ thống:

IV DEMO CHO HỆ THỐNG BÃI XE THÔNG MINH

Viết theo ngôn ngữ python Là một ví dụ về cách sử dụng lập trình hướng đối tượng

để tạo ra một class Python cho việc quản lý bãi đỗ xe

Cách thức chạy: mô phỏng bằng cách tạo ra bãi xe có 1 số lượng nhất định sau đó

cho xe vào bãi và ra bãi Sau khi xe vào bãi và ra bãi sẽ hiển thị vị trí còn trống và

vị trí có xe để thông báo cho các xe khác biết để thuận tiện cho việc đổ xe vào bãi Khi có xe đậu trong bãi thì sẽ hiển thị biển số và vị trí đỗ của xe đó.chương trình

có thể nhận biết được chổ nào trống và chỉ xe khác muốn vào bãi biết có thể báo tình trạng bãi xe không còn chổ hoặc dư chổ để cho 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 in range ( self capacity ):

if not self spaces [ ]:

self spaces [ ] = car

return

return - 1

def remove_car ( self , space ):

if self spaces [ space ]:

self spaces [ space ] = None

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 create_widgets ( self ):

self input_label = tk Label ( self , text = "Nhập biển số xe:" , font = "Arial 20 bold" )

self input_label grid ( row = , column = )

self input_entry = tk Entry ( self , font = "Arial 20 bold" )

self input_entry grid ( row = , column = )

self park_button = tk Button ( self , text = "Đỗ xe" , bg = "#00ff00" , font = "Arial 20 bold" , command = self park_car )

self park_button grid ( row = , column = )

self remove_button = tk Button ( self , text = "Lấy xe" , bg = "#ff0000" , font = "Arial

20 bold" , command = self remove_car )

self remove_button grid ( row = , column = )

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 = , column = )

count_none = self car_park spaces.count(None)

self status_lb = tk Label ( self , text = "số chỗ còn lại trong

bãi:" + str ( count_none ), font = "Arial 20 bold" )

self status_lb place ( = 20 , y 300 )

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 còn lại trong bãi là " + str ( count_none )

self status_lb [ "text" ] = f "Xe { car } đã được đỗ vào vị trí { space } \

n + status

else :

messagebox showerror ( "Lỗi" , "Bãi đỗ xe đã đầy vui lòng 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 , c in enumerate ( self car_park spaces):

if == car :

self car_park remove_car( i

count_none = self car_park spaces.count(None)

status = "Số chỗ còn lại trong bãi là " + str ( count_none )

self status_lb [ "text" ] = f "Xe { car } đã được lấy khỏi vị trí { } \

n + status

break

else :

messagebox showerror ( "Lỗi" , f "Không tìm thấy xe { car } trong bãi đỗ" ) else :

messagebox showerror ( "Lỗi" , "Vui lòng nhập biển số xe" )

def show_status ( self ):

status = ""

for , car in enumerate ( self car_park spaces):

status += f "Vị trí { } : { 'Trống' if not car else car } \n "

messagebox showinfo ( "Trạng thái bãi đỗ" , status )

if name == " main " :

car_park = CarPark ( )

app = App ( car_park )

app mainloop ()

Chương trình trên là một chương trình Python mô phỏng một bãi đỗ xe sử dụng thư viện đồ họa giao diện người dùng (GUI) Tkinter Chương trình định nghĩa hai lớp,

CarPark và App, và tạo một thể hiện của App đưa một thể hiện của CarPark làm tham số.

Lớp CarPark có một thuộc tính capacity chỉ định tổng số chỗ đậu xe trong bãi đỗ và một danh sách spaces đại diện cho trạng thái hiện tại của bãi đỗ xe Mỗi phần tử trong danh sách spaces có thể là None (chỉ ra một chỗ đậu xe trống) hoặc một chuỗi đại diện cho biển số xe đã đỗ.

Lớp CarPark có hai phương thức, park_car và remove_car, lần lượt cho phép đỗ xe vào bãi đỗ và lấy xe ra khỏi bãi đỗ Phương thức park_car tìm kiếm chỗ đậu xe trống đầu tiên trong danh sách spaces và gán biển số xe đã đỗ vào chỗ đó Nếu không còn chỗ trống, phương thức trả về -1 để chỉ ra rằng bãi đỗ xe đã đầy Phương thức remove_car

có một tham số space chỉ định chỉ mục của chỗ đậu xe mà xe sẽ bị lấy ra Nếu chỗ đó không trống, phương thức xóa chỗ đó và trả về True để chỉ ra rằng việc lấy xe thành công Nếu chỗ đó đã trống, phương thức trả về False.

Lớp App là một lớp con của lớp Tk, đó là cửa sổ chính của ứng dụng Lớp App có một thuộc tính car_park tham chiếu đến thể hiện của lớp CarPark mà ứng dụng đang sử dụng Lớp App định nghĩa phương thức create_widgets tạo các phần tử giao diện người dùng (GUI) của ứng dụng, bao gồm nhãn, nút và trường nhập văn bản Lớp App cũng định nghĩa ba phương thức, park_car, remove_car, và show_status, lần lượt xử lý các sự kiện được kích hoạt bởi các nút "Park Car", "Remove Car", và "Show Status" trong GUI.