基于工業(yè)以太網(wǎng)和超聲波技術的室內(nèi)停車誘導系統(tǒng)設計＊

商 林

（武漢交通職業(yè)學院，湖北 武漢 430065）

近年來，隨著人們擁有機動車的快速增長，各大城市修建了大量的公用停車場、規(guī)劃了許多市內(nèi)街道停車位、小區(qū)車位，停車難狀況得到很大的改善，但剛修好的路、規(guī)劃好的停車場，沒過多長時間就會出現(xiàn)堵車、停車難現(xiàn)象，然而，還有部分停車場出現(xiàn)車位閑置，停車場使用效率低，這些停車場一般分布在繁華商圈大型商場的室內(nèi)停車場。目前，很多城市大型停車場都有停車誘導系統(tǒng)，當駕駛員按照停車誘導系統(tǒng)指引行駛到停車場入口時，由于是大型的室內(nèi)車庫，駕駛員擔心室內(nèi)停車場不方便找到停車位，不愿意選擇大型室內(nèi)停車場停車，所以，如何方便駕駛員快速找到室內(nèi)停車場中的空余車位顯得十分重要。

據(jù)國外研究部門測定，每輛汽車平均每年的動態(tài)行駛時間不到500小時，尚有8000多個小時均處于靜態(tài)停放狀態(tài)。也就是說，車輛“行”的時間不到“?！钡臅r間的10%。具體到每一天，平均一輛車的開行不到3小時，其余21個小時就停在車位上［1］。隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，機動車擁有量也迅速增長，與此同時，在許多城市出現(xiàn)了“車多位少、停車難”的問題。這一問題不僅體現(xiàn)在公共場所停車位缺乏，也體現(xiàn)在許多停車場特別是大型地下車庫，缺乏信息誘導系統(tǒng)，不能引導司機快速準確地找到停車位，導致司機不愿意把車停在室內(nèi)車庫，導致室內(nèi)車庫停車位的利用率低，停車場出入口出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，進一步加劇了停車難之痛?；谏鲜銮闆r，我們選擇武昌火車站地下車庫為研究對象，利用超聲波傳感器檢測車位的占、空狀態(tài)，通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)到控制中心，控制中心處理數(shù)據(jù)后，發(fā)布到停車場內(nèi)的LED誘導屏，幫助司機快速找到停車位［2］。

1 超聲波檢測占、空車位

所謂車位檢測就是利用車位傳感器檢測出對應車位有無泊車，即車位占、空狀態(tài)檢測。文中采用超聲波技術實現(xiàn)對車位占、空的判斷。超聲波車位探頭工作原理：利用超聲波發(fā)射，通過被測物體的反射、回波接收后的時差來測量被測距離，是一種非接觸式測量設備。在停車場每個車位的正上方安裝超聲波探頭，超聲波探頭按一定的時間間隔往地面發(fā)射超聲波，遇到地面后，超聲波反射回，被超聲波探頭接收。因為超聲波探頭離地面的距離是不變的，所以超聲波往返的時間是固定的，稱為t1。如果車位被占，超聲波遇到車輛頂部返回，往返的距離縮小，導致時間也減小，稱為t2。通過比較知道t1＞t2，可以判斷車位的占空狀態(tài)。使用超聲波探頭檢測車位占空，具有造價低、不用開挖地面預埋附加反射裝置、抗靜電干擾等優(yōu)勢，所以用超聲波探測技術來檢測車位占空是廣泛使用的方法之一［3］［4］。本文選擇如圖1所示凱達爾超聲波探頭，并配合車位燈，紅燈表示車位被占有，綠燈表示車位空閑，方便司機區(qū)分占、空車位，快速泊車。

圖1 車位探測器、車位燈

2 系統(tǒng)整體設計方案

2．1 停車場頂端安裝車位探測器和車位燈

為了方便停車，管理部門已經(jīng)對停車場進行了區(qū)域劃分，并用英文字母表示，如A、B、C、D等區(qū)；在車位正上方離地面3米的天花板上鋪設鋼管骨架、24VDC電源線和超5類雙絞線，在車位的正上方中心的鋼管上固定車位探測器和車位燈［5］，如圖2所示。

圖2 車庫上方結(jié)構(gòu)

2．2 選擇通信網(wǎng)絡

由于武昌火車站地下車庫不是很大，為了節(jié)約成本提高系統(tǒng)的可靠性，可以選擇基于星型拓撲結(jié)構(gòu)的工業(yè)以太網(wǎng)為數(shù)據(jù)傳輸方式，工業(yè)以太網(wǎng)技術主要應用于工業(yè)控制領域，是傳統(tǒng)以太網(wǎng)技術的延伸，它是標準以太網(wǎng)技術和通用工業(yè)協(xié)議的結(jié)合，與IEEE802．3標準兼容。工業(yè)以太網(wǎng)具有速度快，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強，互聯(lián)性和兼容性好等優(yōu)勢［6］。

工業(yè)以太網(wǎng)總線和計算機網(wǎng)絡中的以太網(wǎng)技術是兼容的，都是采用TCP／IP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，避免了不同協(xié)議間通信要使用協(xié)議轉(zhuǎn)換設備，正是因為二者之間的兼容性，以太網(wǎng)總線上的設備可以通過交換機直接與計算機網(wǎng)絡互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效傳輸和數(shù)據(jù)資源的共享，并且可以使用瀏覽器遠程訪問工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)終端，對工業(yè)以太網(wǎng)設備進行設置。工業(yè)以太網(wǎng)通信介質(zhì)可以選擇雙絞線，成本低，工業(yè)以太網(wǎng)交換機這里選擇的是神洲數(shù)碼DCN系列產(chǎn)品，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2．3 系統(tǒng)工作流程

當有車輛進入停車場空車位時，超聲波檢測器檢測到車位被占，首先把車位燈變成紅色，然后把被占車位編號發(fā)給控制中心，控制中心接收到信息后，對信息進行處理，并把處理的信息發(fā)送到車位所在區(qū)域的LED屏，顯示本區(qū)域還有空余車位數(shù)。同時對停車場入口每個區(qū)域的空車位數(shù)同步更新，方便司機選擇停車區(qū)域，系統(tǒng)流程如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)流程

3 系統(tǒng)測試效果

在測試中，選擇停車場A區(qū)域為測試對象，A區(qū)有160個車位。當駕駛員進入停車場時，可以看到停車場入口LED屏顯示的車位信息，如圖5所示?？吹叫畔⒑篑{駛員選擇直行，可以進入A區(qū)，進入A區(qū)后，駕駛員獲取了A區(qū)有126個空車位信息，如圖6所示，駕駛員選擇一個車位燈是綠燈的車位，停好車，這時車位燈變成紅燈，說明車位已經(jīng)被占，同時A區(qū)空車位數(shù)減1，并通過以太網(wǎng)，發(fā)空車位編號到控制中心，處理后更新相關的信息。

圖5 停車場入口誘導

圖6 A區(qū)域空車位

4 結(jié)束語

系統(tǒng)利用工業(yè)以太網(wǎng)和超聲波檢測技術，自動檢測停車場車位占用情況，空車位信息在LED顯示屏上準確及時顯示，通過對停車場內(nèi)車位進行合理分區(qū)，在實時掌握各分區(qū)空車位分布數(shù)據(jù)的基礎上，引導車主迅速找到空車位。同時，在關鍵位置如路口、拐彎處等用醒目的電子標牌指示空車位方向，引導司機迅速、方便地找到停車位置。從而提供全面停車指引服務，可以極大地提高停車場服務水準，提高車位利用率。

［1］高小博．停車難題：現(xiàn)狀、原因及對策［J］．中共山西省委黨校學報，2009，（1）：88－90．

［2］王澤河，樊月珍，毛恩榮．先進的城市停車誘導系統(tǒng)的研究［J］．計算機工程與設計，2006，（2）：188－189．

［3］司春寧．基于超聲波的距離測量系統(tǒng)的研究及其應用［D］．上海：東華大學，2009：14－28．

［4］閻煥忠，王長濤，王鑫．便攜式超聲波測距儀設計［J］．科技廣場，2008，（12）：190－192．

［5］馬旭輝．城市商業(yè)中心區(qū)停車誘導管理的探討［J］．交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2006，（2）：46－49．

［6］吳炳勝，杜曉雷，張帆．基于工業(yè)以太網(wǎng)的煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)［J］．河北工程大學學報（自然科學版），2010，（3）：92－94．