城市智能候車亭的設(shè)計研究

楊昕紅

(沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110045)

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城市智能候車亭的設(shè)計研究

楊昕紅

(沈陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110045)

隨著文明進(jìn)步，城市的重新規(guī)劃改造和環(huán)境面貌的改變，候車亭作為城市的必備公共設(shè)施，除了實現(xiàn)人們等車的功能外，更賦予了城市文化內(nèi)涵的意義。從實際出發(fā)，針對北方地區(qū)四季氣候變化明顯，溫差較大的特點，對傳統(tǒng)的開放式候車亭進(jìn)行外觀和智能化的設(shè)計改造。將候車空間改造為室內(nèi)、室外兩部分，并運用C8051F060單片機、DS18B20溫度傳感器等控制模塊，對候車的室內(nèi)部分進(jìn)行監(jiān)控，以提供舒適的候車環(huán)境。候車亭的設(shè)計美觀實用易實現(xiàn)，有較好的推廣價值。

智能化；外觀；候車亭

交通出行是人們生活中的一部分，隨著生活水平的提高，雖然私家車的數(shù)量不斷增多，但選擇公共交通工具出行的人們?nèi)哉己艽蟊壤?，候車亭已成為現(xiàn)代城市規(guī)劃發(fā)展中的一個重要組成部分。隨著智能化的發(fā)展，結(jié)合北方季節(jié)特點，對傳統(tǒng)的停車亭進(jìn)行智能化改造，為人們提供便利，減少人們等車的焦慮感。讓更多的人們選擇綠色出行，給城市擁堵的交通、環(huán)境壓力、減排做出重要貢獻(xiàn)。

1　方案設(shè)計

1.1設(shè)計思路

目前的候車亭多采用開放式，不利于北方寒冷冬季的特點，設(shè)計時要加以充分考慮。主要從兩方面著手，一方面是外觀的設(shè)計，另一方面是智能化的設(shè)計，使其成為一種綜合性的候車亭。提供舒適安全、綠色環(huán)保的候車環(huán)境，解決冬天寒冷、夏天炎熱的等車現(xiàn)狀。候車亭采用半封閉式弧形設(shè)計，滿足不同季節(jié)的候車需求。半封閉式弧形的優(yōu)勢在于：弧形封閉部分的空間較大，有利于通透性和良好的采光性能。太陽能源的候車亭優(yōu)勢在于：不污染環(huán)境，使用清潔能源；可直接開發(fā)和利用，便于采集；安裝簡便；適合獨立空間使用，無須電網(wǎng)進(jìn)線；電壓設(shè)計為低壓電源，滿足電能的基本供給，有效避免觸電等安全事故。

1.2外觀設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)有候車占地面積的情況，進(jìn)行綜合設(shè)計。候車亭整體以鋼支架結(jié)構(gòu)和玻璃為主材，整個候車亭的外觀如圖1所示，分為室內(nèi)和室外2部分，滿足不同需求的候車人群。主體頂部采用太陽能板敷設(shè)，太陽能板的輸出端與蓄電池輸入端相連接，通過太陽能電池為亭內(nèi)提供電力保障。主要包括照明廣告牌、車站列表信息和實時進(jìn)車狀況信息的電子顯示屏等。封閉部分提供靠背座椅。在開放空間部分，設(shè)計環(huán)形座椅，環(huán)形柱上提供LED車站列表顯示。與封閉空間通過弧線設(shè)計連接，顏色采用紅與灰的結(jié)合，既改善了候車條件又美觀大方。

圖1　候車室總體效果

1.3智能化設(shè)計

整個候車亭的電能由太陽能電池提供，供電系統(tǒng)的原理如圖2所示。

圖2　太陽能供電系統(tǒng)原理

考慮到封閉的候車環(huán)境不利于對車輛進(jìn)站情況的觀察，采用簡便快捷的高清攝像頭對來車狀況進(jìn)行實時播放，方便乘客提前做好上車準(zhǔn)備。圖3為設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1為環(huán)形座椅；2為第一LED車站列表；3為高清攝像頭；4為中央控制單元；5為蓄電池；6為太陽能板；7為LED照明廣告牌；8為室內(nèi)座椅；9，10為液晶顯示屏；11為鋼支架；12為第二LED車站列表；13為卷動幕簾；14為吸熱玻璃；15為小型電機；16為溫度傳感器。

圖3候車亭設(shè)計結(jié)構(gòu)

各部分連接工作過程：主體由鋼支架11和吸熱玻璃14組成。太陽能提供電力裝置包括：頂部敷設(shè)太陽能板6、中央控制單元4、蓄電池5，與太陽能板連接；小型電機15與卷動幕簾13，通過溫度傳感器16與中央控制單元4連接；室內(nèi)的LED照明廣告牌7、液晶顯示屏9、10和LED車站列表12安裝在頂部支架上，與中央控制單元4連接，高清攝像頭3與液晶顯示屏9連接。開放部分以支柱為中心安裝環(huán)形座椅1，在支柱上安裝LED車站列表2并與中央控制單元4連接。其中，中央控制單元采用C8051F060單片機，溫度傳感器采用DS18B20傳感器。太陽能板的輸出端與蓄電池輸入端相連接，蓄電池的輸入端與中央控制單元的輸出端相連接，通過鋼支架的線槽與室內(nèi)的LED照明廣告牌、液晶顯示屏和LED車站列表相連接。

電力由太陽能電池提供，以保證攝像頭、廣告牌和LED車站列表的正常供電。候車亭正常使用時，由高清攝像頭采集道路車輛信息，傳遞到室內(nèi)液晶顯示屏上，為室內(nèi)候車提供實時車輛信息情況。

夏季天氣炎熱時，候車亭內(nèi)溫度若高于28 ℃，由中央控制單元控制，根據(jù)溫度傳感器的數(shù)據(jù)反饋，利用太陽能為小電機提供電能，帶動卷動幕簾遮擋弧形玻璃，防止陽光照射。

2　參數(shù)設(shè)計

太陽能的能源提供是設(shè)計過程中的重點之一，通過參數(shù)設(shè)計計算，能夠保證基本供給，實現(xiàn)清潔能源的智能化候車亭應(yīng)用。

2.1候車亭參數(shù)

候車亭的主要系統(tǒng)能耗如下：

1)LED廣告牌的能耗分析

P1=每平方米的功率×面積，LED廣告牌的面積約2.4 m2,采用P10模組單元板，單色像素點為32×16，計算模組尺寸為320 mm×160 mm單元板，按此LED屏模組板計算，其功率約為15 W/m2。因此計算損耗功率P1=15×2.4=36 W。

2)LED車站列表能耗分析

P2=LED數(shù)碼管的數(shù)量×功率，車站列表主要以紅、綠2色顯示，一般小功率的如5 mm草帽形、5 mm聚光型、3528封裝的功率約0.06 W,設(shè)計中采用此種類型的燈珠組合，選用燈珠的功率為0.06 W，每個數(shù)碼管大約8×64個燈珠，P2=8×64×0.06=30.72 W。

3)其它設(shè)備能耗分析

單片機、傳感器、攝像頭等其它設(shè)備能耗約30 W。

4)工作時間計算

LED廣告牌的工作時間為凌晨4時至晚上12時，LED信息提示牌的工作時間為全天。系統(tǒng)的日能耗量為LED廣告牌20 h的能耗，LED車站列表提示牌24 h的能耗和其它設(shè)備24 h能耗的總和P=0.036×20+0.030 72×24+0.03×24=2.177 28 kWh。轉(zhuǎn)換為容量為2 177.28/24=90.72 Ah。

2.2智能化參數(shù)

1)蓄電池的容量

對于連續(xù)的陰雨天氣，系統(tǒng)設(shè)計過程中給予了考慮，選用蓄電池提供電能，使負(fù)載能夠在連續(xù)陰雨天中持續(xù)工作5 d，為保證蓄電池的正常工作和使用壽命，設(shè)置平均的放電深度為60%。

C=日耗電量×連續(xù)工作天數(shù)/放電深度，系統(tǒng)經(jīng)過計算，C=90.72×5/0.6=752 Ah，于是選用6臺24 V/150 Ah的蓄電池就可以滿足要求。當(dāng)然若根據(jù)負(fù)載設(shè)計匹配不同型號的蓄電池，可有效減少蓄電池的數(shù)量。

2) 蓄電池的總充電電流

IC=日耗電量/(系統(tǒng)效率系數(shù)×全年平均日照時間)。根據(jù)光伏組件計算相關(guān)公式可知，系統(tǒng)效率系數(shù)主要包括蓄電池充電效率90%，逆變器轉(zhuǎn)換效率85%，組件功率衰減等90%，系統(tǒng)效率的總系數(shù)約為90%。根據(jù)北方天氣的特點，查閱全國主要城市平均日照時間的相關(guān)資料，以沈陽為例，年平均日照時間為4.6 h。計算IC=90.72/(0.9×24.6)=21.91 A

3) 太陽能板組數(shù)計算

根據(jù)光伏組件計算公式，N=蓄電池總充電電流×工作電壓/太陽能電池的最大輸出功率，設(shè)計中工作電壓最大為24 V，選用的太陽能電池最大輸出功率為240 W，N=21.91×24/240=2.2，取3塊。但為了保證在冬天的電能供給，系統(tǒng)可配備4塊太陽能板并聯(lián)對蓄電池充電，保證電力的基本供給。

設(shè)計符合實際太陽能在候車亭系統(tǒng)的基本參數(shù)要求，實現(xiàn)了智能化的改造，有利于推廣和應(yīng)用。

3　結(jié)　語

利用太陽能對傳統(tǒng)的候車亭進(jìn)行智能化改造，這種設(shè)計可以節(jié)約耗能，提高候車的舒適性，室內(nèi)室外2部分的設(shè)計適合北方地區(qū)的季節(jié)變化。作為城市中必備的一個公共設(shè)施，在提供便利舒適的環(huán)境同時，對外觀的重新設(shè)計賦予了候車亭新的內(nèi)涵意義，符合城市發(fā)展的需求。

[1]張曉俊.太陽能公交車站系統(tǒng)的設(shè)計及分析[J].信息化研究，2011，37(1)：55-58.

[2]蘇小定.試談城市公共標(biāo)志環(huán)境設(shè)計——以中外城市公交車站標(biāo)志環(huán)境設(shè)計為例研討[J].美術(shù)大觀，2010(8)：242-243.

[3]賀娜.我國寒地城市公交車站設(shè)計研究[D].長春：吉林建筑大學(xué)，2014.

[4]劉磊.城市公交客車人性化界面設(shè)計[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008(11) ：200.

[5]薛慧聰.體現(xiàn)城市特色的公交候車亭設(shè)計[J]. 四川建筑，2012，32(3) ：288-289.

[6]閆云飛.太陽能利用技術(shù)及其應(yīng)用[J].太陽能學(xué)報，2012，33(S1) ：47-56.

[7]李柯,何凡能.中國陸地太陽能資源開發(fā)潛力區(qū)域分析[J].地理科學(xué)進(jìn)展，2010，29(9) ：1049-1054.

[8]王崢,任毅.我國太陽能資源的利用現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J].資源與產(chǎn)業(yè)， 2010，12(2) ：89-92.

[9]楊昕紅.Design and research of underground parking intelligent monitoring system[C]//ICCMCEE.Xian,2015.

(責(zé)任編輯佟金鍇校對魏靜敏)

Design and Research of City Intelligent Bus Shelter

YANG Xin-hong

(Institute of Civil Engineering and Architecture,Shenyang Polytechnic College,Shenyang 110045,Liaoning Province)

Along with the civilization progress,the re-planning and reform of the city and the change of environment,the bus shelters,as the essential public facilities of the city,contain cultural implications of the city in addition to provide shelters for people to wait for the buses.This paper put forth the design for the traditional bus shelter in appearance and intelligent function,the waiting space was transformed into indoor and outdoor two parts,and C8051F060 SCM and DS18B20 temperature sensor were used for controlling module to monitor the indoor waiting space aiming to provide excellent circumstances and service for people by overcoming the trouble caused by the variable climate in the northern region.The bus shelter in question is beautiful in design and practical in utilization,which can be easily implemented and thus has high spreading value.

Intelligence;appearance;bus Shelter

2016-05-18

楊昕紅(1973-)，女，遼寧沈陽人，副教授，碩士，高級工程師。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.03.001

TU248

A

1673-1603(2016)03-0193-04