外部引導(dǎo)式停車場(chǎng)泊車引導(dǎo)系統(tǒng)

鐘新華，楊艷

（攀枝花學(xué)院 智能制造學(xué)院，四川攀枝花，617000）

0 引言

隨著5G 網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)世，在停車場(chǎng)智能化方向的停車場(chǎng)泊車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了實(shí)現(xiàn)的可能性。無(wú)論是寶鶴鵬[1]所提出的利用多傳感器標(biāo)定與融合數(shù)據(jù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)泊車功能。還是孫康康[2]所提出的利用物聯(lián)網(wǎng)與Dijkstra 結(jié)合識(shí)別車牌引導(dǎo)停車的方法。都是新時(shí)代的產(chǎn)物，但卻普遍存在著局限性，智能化程度高，但因?yàn)樾藿ǔ杀靖甙海瑹o(wú)法實(shí)際運(yùn)用到干擾信號(hào)強(qiáng)的復(fù)雜停車場(chǎng)景中。韓浩然[3]利用手機(jī)APP 和車位傳感器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)智能泊車成本低廉。但從車主心理學(xué)角度分析，無(wú)法實(shí)現(xiàn)，且僅適用于小區(qū)等停車庫(kù)。從車主和停車場(chǎng)管理方利益最優(yōu)化，則需要一種改造成本低廉、適用于所有用戶群體、不對(duì)車輛改造、適用于各種復(fù)雜停車場(chǎng)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)。在智能化的基礎(chǔ)上，只借助停車場(chǎng)現(xiàn)有設(shè)施實(shí)現(xiàn)車輛智能泊車智能引導(dǎo)?；谝陨蠁?wèn)題，提出了一種外部引導(dǎo)式停車場(chǎng)管理系統(tǒng)，來(lái)解決車輛在停車場(chǎng)入口處或在停車場(chǎng)內(nèi)停車尋找車位時(shí)，造成路口堵車排隊(duì)形成的問(wèn)題。

1 總體概述

■1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念

目前停車系統(tǒng)過(guò)于繁雜，智能化程度隨成本上升導(dǎo)致實(shí)用性降低。各場(chǎng)所系統(tǒng)不同，多數(shù)停車場(chǎng)存在信號(hào)差，干擾強(qiáng)的問(wèn)題，導(dǎo)致APP、車聯(lián)網(wǎng)等需要用戶進(jìn)行接入式的系統(tǒng)存在局限性，無(wú)法大規(guī)模進(jìn)行普及。

本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于，在智能引導(dǎo)泊車的基礎(chǔ)上，設(shè)備全外部接入。即無(wú)APP、無(wú)信號(hào)、無(wú)感引導(dǎo)，具有高普及性，針對(duì)現(xiàn)有老舊停車場(chǎng)進(jìn)行智能化改造，實(shí)現(xiàn)減少人工成本的效果。通過(guò)單片機(jī)控制的顯示屏與車位車牌結(jié)合，實(shí)現(xiàn)無(wú)信號(hào)引導(dǎo)，避免了因地下停車場(chǎng)導(dǎo)致的手機(jī)引導(dǎo)無(wú)信號(hào)、系統(tǒng)復(fù)雜成本高昂的缺點(diǎn)。

■1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架

如圖1 所示，該系統(tǒng)由電源供電部分、車位檢測(cè)部分、單片機(jī)接收信息處理反饋部分和顯示牌引導(dǎo)部分組成。

圖1 總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖

1.2.1 車位檢測(cè)部分

由各單車位的磁感應(yīng)檢測(cè)器構(gòu)成的集合體，通過(guò)信息處理反饋部分單片機(jī)程序，劃分成N 個(gè)控制區(qū)域，減輕信息處理反饋部分壓力。當(dāng)車位有車輛進(jìn)入后，該車位檢測(cè)器發(fā)射的0 信號(hào)改變?yōu)? 信號(hào)，傳輸至單片機(jī)處理過(guò)后信息傳輸?shù)斤@示牌。需要檢修的特定車位，由反饋信息發(fā)射0 信號(hào)控制單車位檢測(cè)器信號(hào)始終為0，實(shí)現(xiàn)特定車位不使用，不干擾系統(tǒng)程序判斷。

1.2.2 信息處理反饋部分

內(nèi)部程序通過(guò)89C52 單片機(jī)進(jìn)行編寫，其程序核心內(nèi)容由三大部分構(gòu)成：

一是區(qū)域空余車位數(shù)檢測(cè)，通過(guò)接收車位檢測(cè)部分信號(hào)，將運(yùn)行檢測(cè)結(jié)果通過(guò)數(shù)顯信號(hào)傳輸至特定區(qū)域的顯示牌達(dá)到外部式引導(dǎo)的核心目的；

二是控制器集成程序，將各車位檢測(cè)部分的傳感器集成體電路進(jìn)行區(qū)域劃分，與區(qū)域中引導(dǎo)顯示牌結(jié)合；

三是車位啟用程序，在信息處理部分外部輸入口控制車位檢測(cè)部分信號(hào)關(guān)閉，特定位置車位檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)檢修、預(yù)定等局部控制的功能。

1.2.3 顯示牌引導(dǎo)部分

由四種類型的數(shù)位顯示牌和控制信號(hào)燈共同組成：

①安裝在特定區(qū)域部分的提示引導(dǎo)車牌，接收信號(hào)后，顯示該控制區(qū)域空余車位數(shù)。當(dāng)控制區(qū)域位滿時(shí)，信號(hào)燈由常綠變?yōu)槌＜t，引導(dǎo)車位繼續(xù)行駛。

②為放置在停車場(chǎng)上下層處數(shù)位顯示牌，該數(shù)位顯示牌由下層單片機(jī)處理反饋部分控制，對(duì)下層空余車位進(jìn)行計(jì)數(shù)。

③為入口處數(shù)位顯示牌，對(duì)停車位內(nèi)所有車位數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，判斷停車場(chǎng)能否繼續(xù)容納車輛，達(dá)到車位實(shí)時(shí)信息傳輸和引導(dǎo)的目的。

④位于停車場(chǎng)道路交叉口死角，顯示牌內(nèi)含方向指示器，顯示距離該牌最近控制區(qū)域。

1.2.4 電源供電部分

選用接入380V 工業(yè)電壓，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓源。通過(guò)2200W 電源逆變器和電子點(diǎn)火變壓器控制，為每個(gè)部分通過(guò)不同且穩(wěn)定的電源。

■1.3 系統(tǒng)大致工作情況

當(dāng)有車輛進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)，流程如圖2 所示。停車場(chǎng)入口處，顯示空余車位數(shù)，車主在辨別空余車位數(shù)后進(jìn)入停車場(chǎng)，若入口處車位空余數(shù)為0，停車駕駛汽車第一時(shí)間離開(kāi)。車主進(jìn)入停車場(chǎng)后，觀察各劃分區(qū)域內(nèi)空余停車位數(shù)，選擇區(qū)域進(jìn)行進(jìn)入，通過(guò)綠燈指示燈前往空余車位。紅燈代表該區(qū)域位置已滿，通過(guò)指示燈，前往其他區(qū)域。當(dāng)該層區(qū)域已滿時(shí)，指示燈為全紅，駕駛員控制車輛前往下層停車場(chǎng)。下層停車場(chǎng)入口處統(tǒng)計(jì)顯示空余車位數(shù)。車主獲取下層信息后駛?cè)胂聦涌臻g，進(jìn)行泊車。最終完成泊車達(dá)到行駛路徑無(wú)重復(fù)的效果。

圖2 系統(tǒng)流程圖

本系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)控制，將停車場(chǎng)每層按照停車位數(shù)劃分為N 個(gè)控制區(qū)域。單個(gè)控制區(qū)由單個(gè)單片機(jī)控制引導(dǎo)牌，每層入口處由單片機(jī)收集各區(qū)域單片機(jī)信息后控制層引導(dǎo)牌。停車場(chǎng)入口處單片機(jī)收集各層數(shù)據(jù)最后控制入口引導(dǎo)牌，如圖3 所示，引導(dǎo)牌位于停車場(chǎng)道路上方，在四邊形定義區(qū)域雙向環(huán)繞分布。引導(dǎo)牌顯示該環(huán)繞定義區(qū)域空余車位數(shù)，信號(hào)指示燈位于指示牌右側(cè)。狀態(tài)分別為置1紅燈禁止和置0 綠燈可以通行兩種。

圖3 停車場(chǎng)引導(dǎo)牌布局圖

對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行模擬，設(shè)置停車場(chǎng)僅有4 個(gè)規(guī)劃控制區(qū)域。

當(dāng)車輛入口進(jìn)入后會(huì)出現(xiàn)以下情況：

①當(dāng)ABCD 指示燈均置0，引導(dǎo)指示牌顯示車位數(shù)，用戶根據(jù)實(shí)際需求隨意選擇停車位。

②當(dāng)ABCD 指示燈有一位兩位或三位停車場(chǎng)置1，其余置0，123456 引導(dǎo)指示燈不工作。由控制區(qū)域內(nèi)引導(dǎo)牌顯示車位數(shù)，置1 停車場(chǎng)，指示牌內(nèi)容顯示為指向箭頭，就近有空余車位停車區(qū)域。

③當(dāng)ABCD 指示燈均置1，則啟動(dòng)123456 指示燈。當(dāng)位于停車場(chǎng)底層其內(nèi)容為指示箭頭指示停車場(chǎng)出口位置。否則指示箭頭指示停車場(chǎng)下層位置。下層指示牌開(kāi)放，下層空余車位數(shù)。指示燈置0。

④當(dāng)ABCD 均置1，下層未滿時(shí)，停車場(chǎng)入口關(guān)閉。入口處指示燈顯示為0，停車場(chǎng)內(nèi)部12345 指示燈指示箭頭指向停車場(chǎng)出口位置。

2 子系統(tǒng)組成

■2.1 顯示牌引導(dǎo)部分

顯示屏引導(dǎo)部分其目的在于引導(dǎo)駕駛員查看顯示屏數(shù)據(jù)，通過(guò)引導(dǎo)指示燈引導(dǎo)駕駛員進(jìn)行泊車操作。顯示牌引導(dǎo)部分作為外部介入式系統(tǒng)核心部分，共有四種指示牌類型。通過(guò)指示牌精確指示達(dá)到，達(dá)到泊車引導(dǎo)智能化的效果。

顯示牌引導(dǎo)部分，由四種類型的數(shù)位顯示牌和控制信號(hào)燈共同組成，其一安裝在擬定劃分的停車區(qū)域內(nèi)。功能為顯示該擬定劃分的停車區(qū)域的空余車位數(shù)。其二安裝在停車場(chǎng)行駛道路口上方，該處顯示屏顯示離該顯示屏最近停車場(chǎng)區(qū)域空余車位數(shù)和前往該區(qū)域的指示箭頭。其三安裝在停車場(chǎng)上下兩層和停車場(chǎng)入口處，該顯示屏顯示下層上層空余車位數(shù)或停車場(chǎng)總空余車位數(shù)。其四安裝停車場(chǎng)外路口處，其顯示內(nèi)容為禁止路口停車、該停車場(chǎng)空余車位數(shù)、指示方向箭頭。

通過(guò)該四種顯示屏，實(shí)現(xiàn)①車輛預(yù)駛?cè)胪＼噲?chǎng)時(shí)知曉空余車位數(shù)，無(wú)車位時(shí)能夠直接駛離；②車輛能夠提前知曉路口禁止停車。通過(guò)交警部門監(jiān)察，實(shí)現(xiàn)路口無(wú)違停；③車輛進(jìn)入停車場(chǎng)后能夠指導(dǎo)，哪個(gè)區(qū)域內(nèi)有車，能夠第一時(shí)間獲取前往該區(qū)域的方向；④車輛進(jìn)入?yún)^(qū)域后，能夠通過(guò)指示燈第一時(shí)間尋找到停車位。最終通過(guò)指示牌精確指示達(dá)到泊車引導(dǎo)智能化的效果。

根據(jù)付裕[4]文所述要求，為便于美觀和查看顯示牌引導(dǎo)系統(tǒng)均采用40×160 的LED 顯示牌，右側(cè)為200 型WDM-JD200-01-RG 紅綠燈雙色合一的停車場(chǎng)區(qū)域內(nèi)指示燈，該指示燈優(yōu)點(diǎn)在于擁有著高亮度燈珠，具有良好的可視效果，采用L 形狀的支架能完美貼合停車場(chǎng)內(nèi)壁。如圖4所示，LED 顯示牌陣列僅當(dāng)顯示未滿和位滿兩種狀態(tài)，指示燈根據(jù)LED 顯示狀態(tài)控制通行或禁止通行。

圖4 停車場(chǎng)顯示引導(dǎo)牌

■2.2 車位檢測(cè)部分

車位檢測(cè)部分運(yùn)用應(yīng)時(shí)彥[5]提出設(shè)想，運(yùn)動(dòng)電磁式傳感器進(jìn)行停車位檢測(cè)。通過(guò)電磁效應(yīng)，檢測(cè)停車位未滿，該設(shè)計(jì)的有著檢測(cè)成本低、易于更換、耐用性強(qiáng)的特點(diǎn)，便于停車場(chǎng)內(nèi)大面積普及，電磁式傳感器易于購(gòu)買，能快速地對(duì)車位進(jìn)行改裝，可忽略檢測(cè)器成本。

■2.3 信息處理反饋部分

如圖5 所示，該信息反饋部分共分為四大控制級(jí)別。

圖5 控制流程圖

圖6 攀貿(mào)購(gòu)物中心與停車場(chǎng)位置地圖

A 為最高優(yōu)先級(jí)一級(jí)，為車位控制僅實(shí)現(xiàn)檢測(cè)停車位功能；B 為二級(jí)為區(qū)域內(nèi)控制，區(qū)域內(nèi)停車位匯總統(tǒng)計(jì)與顯示，受到D 四級(jí)控制級(jí)別控制，僅影響該級(jí)別空余車位增加或減少；C 為三級(jí)層間控制通過(guò)收集匯總二級(jí)車位控制信息，控制層顯示牌顯示車位數(shù)，受到D 四級(jí)控制；D 為系統(tǒng)內(nèi)調(diào)控，通過(guò)外部輸入控制層內(nèi)區(qū)域關(guān)閉，區(qū)域內(nèi)車位數(shù)關(guān)閉，停車場(chǎng)開(kāi)放關(guān)閉等功能。

3 系統(tǒng)驗(yàn)證

■3.1 復(fù)雜路段停車場(chǎng)選擇

炳草崗街攀貿(mào)購(gòu)物中心地下車庫(kù)位于炳草崗街與文暢崗交匯處。該T 字形交叉口，炳草崗街道為東西走向，文暢路口為南北走向，文暢路向攀草崗方向街道為雙向單車道，設(shè)計(jì)車道寬度僅為3.5m。該T 交匯口向南文暢路方向行駛為小吃街，因此主干道上右轉(zhuǎn)行人與車輛較多；攀草崗街道為雙向雙車道，沿著炳草崗大街方向上左右兩邊有攀枝花攀茂購(gòu)物中心和攀枝花市中心廣場(chǎng)，導(dǎo)致該路段車流量較大。若有車輛在該拐角位置進(jìn)行停車，則外部車輛無(wú)法進(jìn)入停車庫(kù)，內(nèi)部車輛無(wú)法駛出停車場(chǎng)。停車違停時(shí)間不斷加長(zhǎng)，最后就導(dǎo)致車輛在停車場(chǎng)出口處排隊(duì)。最后停車隊(duì)伍沿著到路口，在路口排隊(duì)，最后堵塞交通。

■3.2 仿真驗(yàn)證

為了分析停車場(chǎng)對(duì)路口的影響，對(duì)該路口進(jìn)行交通流特性調(diào)研。

根據(jù)調(diào)研信息作為模型創(chuàng)建信息，通過(guò)Vissim 仿真軟件創(chuàng)建該路口停車仿真模型。模型反映出停車場(chǎng)路外擁堵長(zhǎng)度與路口擁堵率與停車場(chǎng)進(jìn)口速度成正相關(guān)，該設(shè)計(jì)顯著優(yōu)化了停車場(chǎng)，不會(huì)再產(chǎn)生因停車場(chǎng)問(wèn)題導(dǎo)致的路口排隊(duì)問(wèn)題。通過(guò)Vissim 軟件將優(yōu)化后的路外排隊(duì)長(zhǎng)度帶入仿真模型，經(jīng)過(guò)模型自行演化得出系列優(yōu)化后數(shù)據(jù)。優(yōu)化后模型對(duì)比平面圖如圖7 所示。

圖7 炳草崗大街T 型路口停車優(yōu)化前后3Dvissim 仿真對(duì)比圖

表3.1 Vissim仿真數(shù)據(jù)對(duì)比表

從該路口調(diào)研數(shù)據(jù)使用VISSIM 軟件進(jìn)行交通仿真模擬，建立停車場(chǎng)仿真模型進(jìn)行評(píng)測(cè)。結(jié)果表明，停車場(chǎng)設(shè)計(jì)改造后大幅度改善了該路口的停車場(chǎng)排隊(duì)問(wèn)題，路口擁堵率有了顯著的下降。證明了本設(shè)計(jì)為該社會(huì)問(wèn)題解決提出一種可行有效的辦法。

4 結(jié)語(yǔ)

本文所研究的外部介入式系統(tǒng)，通過(guò)單片機(jī)與數(shù)模顯示屏的邏輯編程結(jié)合，可以應(yīng)用于停車場(chǎng)設(shè)施市場(chǎng)中，實(shí)現(xiàn)快捷式引導(dǎo)。全部采用內(nèi)接式電路，從而避免了網(wǎng)絡(luò)信號(hào)造成的停車場(chǎng)困境，易于改造、使用簡(jiǎn)單，能完美作為新智能時(shí)代停車場(chǎng)與舊時(shí)代車流量大停車場(chǎng)的過(guò)渡改造系統(tǒng)。

跟隨引導(dǎo)快速停車，減少了尋找車位的時(shí)間，從而降低排隊(duì)的概率，進(jìn)而減少因?yàn)檫M(jìn)入停車場(chǎng)路段與其他交匯路段形成排隊(duì)的概率，提高該區(qū)域的通行率。