黃信兵，劉偉杰，盧偉業(yè)，陳鋌

（廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510800）

綠色裝備技術(shù)

基于現(xiàn)代傳感技術(shù)的車(chē)位引導(dǎo)及反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

黃信兵，劉偉杰，盧偉業(yè)，陳鋌

（廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東廣州510800）

針對(duì)目前傳統(tǒng)大型停車(chē)場(chǎng)存在車(chē)位尋找困難、尋車(chē)?yán)щy等問(wèn)題，應(yīng)用現(xiàn)代傳感技術(shù)和單片機(jī)控制技術(shù)構(gòu)建了車(chē)位引導(dǎo)及反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)，車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)管理中心進(jìn)行通信，完成與停車(chē)卡卡號(hào)對(duì)應(yīng)的車(chē)位信息分配，并引導(dǎo)車(chē)輛達(dá)到指定位置；反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)采集停車(chē)卡卡號(hào)信息，并完成與卡號(hào)對(duì)應(yīng)的車(chē)位信息查詢(xún)及報(bào)告。測(cè)試結(jié)果表明，該系統(tǒng)可有效節(jié)省車(chē)主停車(chē)和尋車(chē)時(shí)間，提高停車(chē)場(chǎng)信息化水平。

傳感技術(shù)；單片機(jī)；車(chē)位引導(dǎo)；反向?qū)ぼ?chē)；車(chē)位燈

中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，居民汽車(chē)保有量急劇增加，作為重要配套設(shè)施的停車(chē)場(chǎng)在使用過(guò)程中存在如下問(wèn)題，一方面泊車(chē)者入場(chǎng)后無(wú)法迅速地進(jìn)入泊車(chē)位置停放車(chē)輛，只能在場(chǎng)內(nèi)無(wú)序流動(dòng)中人工尋找空余車(chē)位，不但占用場(chǎng)內(nèi)出入主車(chē)道資源，甚至造成場(chǎng)內(nèi)交通擁堵[1]；另一方面在車(chē)主返回停車(chē)場(chǎng)取車(chē)時(shí)，由于對(duì)停車(chē)場(chǎng)太大地形不熟悉，只能根據(jù)記憶中的大概停車(chē)位置在停車(chē)場(chǎng)內(nèi)尋車(chē)，車(chē)主無(wú)法及時(shí)、有效地尋找到車(chē)輛，既浪費(fèi)了車(chē)主的時(shí)間，又不利于車(chē)位的利用率[2]。在調(diào)研和查詢(xún)相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于現(xiàn)代傳感和信息技術(shù)的停車(chē)場(chǎng)智能化車(chē)位引導(dǎo)及反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)輛快速進(jìn)入空車(chē)位，離開(kāi)時(shí)能幫助車(chē)主快速尋找到車(chē)輛，消除尋車(chē)位和尋車(chē)的煩惱，節(jié)省時(shí)間，使停車(chē)場(chǎng)形象更加完美[3]。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要由車(chē)位誘導(dǎo)系統(tǒng)、反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)管理中心等組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

數(shù)據(jù)管理中心與車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)、反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互相進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。預(yù)先給每張停車(chē)卡進(jìn)行編號(hào)，當(dāng)車(chē)主進(jìn)入車(chē)庫(kù)入口時(shí)，按下卡機(jī)上的取卡鍵，車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)將讀取的欲分配的停車(chē)卡序列號(hào)發(fā)給數(shù)據(jù)管理中心，數(shù)據(jù)管理中心在車(chē)位數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)并分配一個(gè)空余車(chē)位號(hào)，然后將此車(chē)位號(hào)發(fā)給車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)，并更新數(shù)據(jù)庫(kù)信息?？C(jī)在吐卡的同時(shí)通過(guò)語(yǔ)音單元告知車(chē)主所停車(chē)位位置，同時(shí)開(kāi)啟車(chē)庫(kù)入口柵欄，當(dāng)車(chē)主進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)通道時(shí)，懸掛在停車(chē)場(chǎng)通道上方的顯示屏?xí)嵝衍?chē)主所停車(chē)位的通道信息，并在每個(gè)停車(chē)位上有車(chē)位號(hào)標(biāo)識(shí)信息。當(dāng)車(chē)主將車(chē)輛停發(fā)在對(duì)應(yīng)位置后，懸掛在車(chē)位上方的車(chē)位指示燈將由綠色變?yōu)榧t色，并將該信息告知數(shù)據(jù)中心，表明該車(chē)位已被占用。

當(dāng)車(chē)主需要取車(chē)時(shí)，將停車(chē)卡在反向?qū)ぼ?chē)終端讀卡口，終端的讀卡器將讀取停車(chē)卡序列號(hào)信息，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)到數(shù)據(jù)管理中心查詢(xún)匹配的車(chē)位號(hào)，并通過(guò)語(yǔ)音系統(tǒng)告知車(chē)主車(chē)位號(hào)，車(chē)主可徑直到所停車(chē)位，縮短尋車(chē)時(shí)間。

2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)管理中心硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)管理中心主要接收車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)出的停車(chē)卡卡號(hào)信息，并根據(jù)車(chē)庫(kù)使用情況將具體的車(chē)位號(hào)與卡序列號(hào)進(jìn)行匹配，同時(shí)記錄車(chē)輛入場(chǎng)時(shí)間，并將該車(chē)位信息發(fā)送給車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)[4]。當(dāng)反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)發(fā)出車(chē)位查詢(xún)信息時(shí)，接收該信息并將查詢(xún)到的車(chē)位號(hào)信息發(fā)給反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)管理中心采用STC15W1K20S-LQFP64單片機(jī)作為控制核心，該單片機(jī)是STC公司生產(chǎn)的寬電壓/高速/高可靠/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)。系統(tǒng)采用美國(guó)DALLAS公司推出低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片DS1302作為停車(chē)卡發(fā)放時(shí)間時(shí)鐘。由于只有數(shù)字的存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)管理中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用ATMEL公司生產(chǎn)的64 KB串行電可擦的可編程存儲(chǔ)器AT24C512.STC15W1K20S-LQFP64單片機(jī)與時(shí)鐘芯片、存儲(chǔ)芯片和串行通信芯片的連接電路圖如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)管理中心電路圖

2.2 車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)主要是引導(dǎo)車(chē)輛快速進(jìn)入預(yù)分配的空余車(chē)位，主要由讀卡單元、發(fā)卡單元、取卡按鍵、語(yǔ)音單元和液晶顯示單元及車(chē)位狀態(tài)指示燈等部分組成。

車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)的控制核心為STC15W1K20SLQFP64單片機(jī)，當(dāng)有人按下取卡按鍵時(shí)，單片機(jī)收到一個(gè)信號(hào)，單片機(jī)給步進(jìn)電機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，將一張停車(chē)卡取出，單片機(jī)讀取停車(chē)卡序列號(hào)信息，發(fā)送給數(shù)據(jù)管理中心的單片機(jī)，并接收數(shù)據(jù)管理中心單片機(jī)發(fā)出的車(chē)位號(hào)信息，通過(guò)語(yǔ)音單元告知車(chē)主所停車(chē)位位置，并將停車(chē)卡吐出，車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)車(chē)位分配流程如圖3所示，原理圖如圖4所示。

圖3 車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)車(chē)位分配流程圖

圖4 車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)車(chē)位分配電路原理圖

當(dāng)車(chē)主進(jìn)入車(chē)庫(kù)通道后，懸掛在通道上方液晶屏顯示的車(chē)位指示進(jìn)入相應(yīng)的區(qū)域，并進(jìn)入相應(yīng)的停車(chē)位，當(dāng)懸掛在車(chē)位上方的光電傳感器檢測(cè)到車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)位后，傳感器將此信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)處理器，單片機(jī)處理器發(fā)出信號(hào)將該車(chē)位的狀態(tài)指示燈由綠色變?yōu)榧t色[5，6]。車(chē)位檢測(cè)傳感器和狀態(tài)指示燈與單片機(jī)的接線如圖5所示。

圖5 車(chē)位狀態(tài)電路圖

2.3 反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)的主要目的是告知車(chē)主所停車(chē)輛位置，幫助盡快找到車(chē)輛，避免無(wú)緒找車(chē)[7]。當(dāng)將停車(chē)卡放置到讀卡端，該系統(tǒng)的控制核心單片機(jī)將讀卡器獲取的停車(chē)卡序列號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)管理中心單片機(jī)，單片機(jī)在數(shù)據(jù)庫(kù)中將查詢(xún)到的與該序列號(hào)匹配的車(chē)位號(hào)發(fā)送給反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)，在反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)中通過(guò)語(yǔ)音單元播放車(chē)位號(hào)，其流程如圖6所示，控制線路圖如圖7所示。

圖6 反向?qū)ぼ?chē)流程圖

圖7 反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)接線圖

2.4 數(shù)據(jù)通信方式設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)管理中心、車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)和反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)等處于不同的空間位置，相互之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換需要采用網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行，根據(jù)通訊數(shù)據(jù)量的大小及空間布線，本系統(tǒng)采用信采用485通信方式，與單片機(jī)STC15W1K20S的串行通信接口芯片采用Maxim公司的MAX485，其電路圖如圖8所示。

圖8485 通信電路圖

3 軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 數(shù)據(jù)管理中心軟件結(jié)構(gòu)

根據(jù)數(shù)據(jù)管理中心的工作流程和控制要求，其軟件結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9 數(shù)據(jù)管理中心軟件結(jié)構(gòu)

3.2 車(chē)位引導(dǎo)引導(dǎo)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

根據(jù)車(chē)位引導(dǎo)引導(dǎo)系統(tǒng)的工作流程和控制要求，其軟件結(jié)構(gòu)如圖10所示。

圖10 車(chē)位引導(dǎo)引導(dǎo)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

3.3 反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

根據(jù)反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)的工作流程和控制要求，其軟件結(jié)構(gòu)如圖11所示。

圖11 反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

4 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)大型停車(chē)場(chǎng)實(shí)際情況，搭建了系統(tǒng)測(cè)試裝置，以模型玩具車(chē)代替實(shí)際車(chē)輛，經(jīng)過(guò)測(cè)試，可以達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。隨著中國(guó)制造2025的不斷深入，將智能化、信息化技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)大型停車(chē)場(chǎng)，對(duì)提高停車(chē)場(chǎng)車(chē)位的周轉(zhuǎn)利用率，節(jié)省車(chē)主停車(chē)和尋車(chē)時(shí)間等方面將發(fā)揮積極作用，本系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)對(duì)大型停車(chē)場(chǎng)的智能化升級(jí)具有現(xiàn)實(shí)意義。

[1]鄭姝君.車(chē)位引導(dǎo)及反向查詢(xún)系統(tǒng)案例分析[J].智能建筑，2014（4）：47-49.

[2]劉媛媛.大型停車(chē)場(chǎng)內(nèi)車(chē)位誘導(dǎo)系統(tǒng)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2010.

[3]付輝.智慧城市建設(shè)從智慧停車(chē)開(kāi)始[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2014（7）：86-90.

[4]肖燕.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大城市停車(chē)誘導(dǎo)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2013.

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Design Research of Parking Guidance System and Reverse Seeking System Based on Modern Sensing Technology

HUANG Xin-bing，LIU Wei-jie，LU Wei-ye，CHEN Ting
（Guangdong Communication Polytechnic，Guangzhou Guangdong 510800，China）

For the difficulties of finding parking spaces，the difficulty of locating vehicles and other problems in the traditional large-scale parking lots.Based on the modern sensing technology and single-chip microcomputer control technology，this paper constructed the parking guidance and reverse-seeking car system.Communicated with the data management center，the parking guidance system completed the allocation of parking spaces information which was corresponded to the parking card number，and guided the vehicle to reach the designated location.The reverse-seeking car system collected the card number，and query and report the corresponding parking information.Test results showed that the system can effectively save the time of parking and reverseseeking car，and improved the information level of parking lot.

sensing technology；single-chip microcomputer；parking guidance；reverse seeking；parking light

TP203

A

1672-545X（2017）03-0153-04

2016-12-25

2016年廣東大學(xué)生科技創(chuàng)新培育專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（編號(hào)：pdjh2016b0609）

黃信兵（1982－），男，河南濮陽(yáng)人，工程師，碩士研究生，主要研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化技術(shù)開(kāi)發(fā)。