停車誘導系統(tǒng)中泊位信息采集子系統(tǒng)設計

徐運武+李艷

摘 要：通過智能停車誘導系統(tǒng)能有效提高停車設施的利用率，緩解路網(wǎng)的交通壓力。準確可靠的信息采集是停車誘導系統(tǒng)實現(xiàn)誘導功能的重要前提，文中提出了以地感式采集器為主，PC式采集器為輔的信息采集方式，同時介紹了采集器的硬軟件組成及工作原理，并給出了流程圖，從而為停車誘導系統(tǒng)提供實時、準確的泊位信息。

關(guān)鍵詞：停車誘導系統(tǒng)；地感式采集器；PC式采集器；泊位信息

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）06-00-03

0 引 言

通過智能停車誘導系統(tǒng)項目的實施，引導駕駛員由盲目行駛選擇停車泊位變?yōu)橛心康牡男旭傔x擇停車泊位，在一定程度上提高了停車泊位的利用率[1]，可緩解路網(wǎng)的交通壓力，為交通參與者提供更高水平的交通管理服務。同時也為智能交通（ITS）的進一步研究與實施打下堅實基礎[2]。

停車誘導系統(tǒng)可從功能上劃分為泊位信息采集部分、泊位信息發(fā)布部分、無線通訊部分和停車誘導中央控制系統(tǒng)。泊位信息采集設備在停車場各出入口實時檢測進出車輛，采集停車場車位變化數(shù)據(jù)。此車位變化數(shù)據(jù)通過無線公用通訊網(wǎng)絡由停車場誘導系統(tǒng)傳送，經(jīng)停車誘導控制系統(tǒng)進行處理，生成對應于各停車場的空余泊位數(shù)據(jù)，并對相應信息顯示牌進行劃分。對應停車場的空余泊位數(shù)據(jù)再通過無線通訊網(wǎng)絡下達到相應信息顯示牌顯示空余泊位，可向駕駛員提供各停車場的有效空位信息。

1 地感式采集器

地感式采集器是采集停車場空車位變化數(shù)的設備。將其安裝在停車場出入口，通過車輛檢測器探測是否有車輛通過出入口，并通過單片機統(tǒng)計單位時長內(nèi)車輛進出停車場的相對變化數(shù)，將該變化數(shù)上發(fā)給中控服務器，統(tǒng)計出該停車場的剩余空車位數(shù)[3]。

1.1 地感式采集器結(jié)構(gòu)示意

圖1所示為地感式采集裝置。這是一種典型的信息采集設備，微控制器控制整個設備協(xié)調(diào)工作，數(shù)字鍵盤用于輸入初始化現(xiàn)有空車位數(shù)、停電恢復數(shù)據(jù)和消除累計誤差。該方案的特點是可靠性高、成本適中、適用性廣（各種停車場均可裝備，包括無任何機電設備的全人工管理的停車場）[4]。

1.2 地感式采集器硬件組成

1.2.1 無線通信模塊

無線通信模塊能夠?qū)⒉杉O備、發(fā)布設備與位于交警局的中控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，確保整個停車場誘導系統(tǒng)正確可靠、及時快速、經(jīng)濟可行地協(xié)調(diào)運行。本停車誘導系統(tǒng)采用4G通信模式，故在此采用LTE通信模塊[5]。

1.2.2 地感檢測

一個進口或出口設兩個線圈，可依靠觸發(fā)順序判斷車輛的進出方向。產(chǎn)生中斷信號輸入，實現(xiàn)車位信息的實時采集。

1.2.3 鍵盤

用于輸入初始化現(xiàn)有空車位數(shù)、停電恢復數(shù)據(jù)和消除累計誤差。

1.2.4 LED

LED為四位數(shù)碼管，用來顯示人工所進行的操作及正常運行時由中控所回傳的與發(fā)布牌一致的空車位信息。

1.2.5 時鐘

可以在每條信息上附加時間屬性，便于中控系統(tǒng)統(tǒng)計分析，協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)工作。

1.2.6 存儲器

存儲系統(tǒng)參數(shù)、當前累計數(shù)和發(fā)生通信錯誤后的未發(fā)累計數(shù)等信息。如發(fā)生停電、異常掉電或通信失敗等情況，存儲器能夠保存信息，異常情況恢復后立即接續(xù)工作[6]。

1.2.7 固定車位消除按鍵

用于人工向中控發(fā)送抵消信息，消除固定車位所引起的累計計數(shù)。

1.3 地感式采集器軟件組成

軟件部分與硬件模塊對應，分為主模塊、LTE模塊、RTC模塊、存儲模塊、鍵盤及顯示模塊和地感檢測模塊。主模塊實現(xiàn)采集設備操作的全流程，可把其它幾個模塊按照特定邏輯關(guān)系聯(lián)接起來實現(xiàn)采集功能。采集設備實現(xiàn)的工作流程如圖2所示。使用 TCP/IP業(yè)務前必須確定模塊并找到網(wǎng)絡，且信號值大于14，業(yè)務前必須執(zhí)行的指令有AT+CPIN？，查找是否找到卡，AT+NETMODE查詢第7個參數(shù)是否為2，為2則代表網(wǎng)絡正常，再用AT+CSQ查詢信號強度，基本狀況良好就可以執(zhí)行數(shù)據(jù)業(yè)務。上電后初始化硬件端口，進行硬件自檢和數(shù)據(jù)初始化，然后打開中斷，復位LTE模塊并與中控服務器建立連接，把本設備的模塊號上傳給中控服務器，根據(jù)服務器的應答校準本地時鐘，設定進出口模式，然后程序進入主循環(huán)；主循環(huán)依次定時空車位變動數(shù)、接收空車位總數(shù)并通過LED顯示，定時檢查是否與中控服務器保持可靠連接，根據(jù)地感檢測器的中斷信號累計出入場車輛，根據(jù)鍵盤輸入的車位數(shù)修正空車位數(shù)；通過發(fā)送AT+CIPSTATUS”指令查詢LTE的連接狀態(tài)，若LTE模塊返回狀態(tài)為“TCP CONNECT”，則表明終端已與SERVER建立TCP連接，若沒有返回上述信息，則調(diào)用連接指令AT^IPCALL=1發(fā)起呼叫，返回OK[7]， AT^IPOPEN=1，1200，“123.245.213.012”，1234，0//進行TCP連接，連接成功后便可進行數(shù)據(jù)收發(fā)，終端上傳LTE模塊的序列號給中控系統(tǒng)，由中控服務器返回包含時間信息及停車場類型信息的握手成功協(xié)議，采集設備再對RTC進行初始化，到此為止采集設備進入了正常工作的狀態(tài)；“AT+CIPSTATUS”指令執(zhí)行動作，若LTE模塊返回狀態(tài)為“TCP CONNECT”，則表明終端已確認LTE模塊與中控連接成功，系統(tǒng)將根據(jù)預定的定時器時間定時上傳空車位變動數(shù)，并檢查是否與中控服務器保持可靠連接，將接收到的空車位總數(shù)傳送給LED顯示。同時根據(jù)地感中斷響應和出入口類型累計空車位數(shù)，出場增加，入場減少。此外，還根據(jù)鍵盤中斷修正空車位變動數(shù)，并立即上傳給中控服務器。傳感式采集器軟件工作流程如圖2所示。地感數(shù)據(jù)處理流程圖如圖3所示[8]。

1.4 地感式采集器出入口設定

地感式采集器主板如圖4所示。由圖可知，在印刷電路板上有2組4位的撥碼開關(guān)，可設置各地感檢測線圈的出入性質(zhì)，指定對應的線圈檢測到的車輛觸發(fā)信號是代表有車出場還是有車入場。每個地感式采集器能同時連接4組地感檢測信號，左邊撥碼開關(guān)的第1～4位分別代表4路信號是單線圈口（只能檢測是否有車輛通過，無法辨別行駛方向）還是雙線圈口（既可檢測是否有車輛通過，又可辨別車輛行駛方向）。當左邊撥碼開關(guān)的第1～4位被設定為單線圈口時，右邊撥碼開關(guān)的第1～4位分別代表4路信號是入口還是出口；當左邊撥碼開關(guān)的第1～4位被設定為雙向口時，右邊撥碼開關(guān)的第1～4位分別代表4路信號是內(nèi)地感線圈（安裝在該口靠停車場內(nèi)的位置）還是外地感線圈（安裝在該口靠停車場外的位置）。由這2組撥碼開關(guān)共同確定4路檢測信號是導致空車位變動數(shù)遞增還是遞減。第1路信號由2組撥碼開關(guān)的第1位共同確定，第2路信號由2組撥碼開關(guān)的第2位共同確定，第3路信號由2組撥碼開關(guān)的第3位共同確定，第4路信號由2組撥碼開關(guān)的第4位共同確定[9]。

2 PC式信息采集設備

2.1 PC式采集器連接示意

對于有空車位信息搜集或發(fā)布的停車場，可以利用其搜集的空車位信息修改管理軟件，由PC機通過RS 232串口驅(qū)動LTE模塊，將信息發(fā)送到移動局，通過專線連接到移動局的中央控制系統(tǒng)便可立即接收上傳的空車位信息。PC式采集器連接示意圖如圖5所示。

這種模式的信息采集設備其實質(zhì)是一個LTE模塊（必要時加一個便攜式電源），充分利用現(xiàn)有資源，極大地降低了成本，方便推廣。然而，其不足之處在于，要求現(xiàn)有停車場具備空車位信息搜集功能，同時，為將信息傳出去，還需要修改管理軟件，而停車場早已建成，再與供應商協(xié)商修改軟件較為麻煩。

2.2 PC式采集器硬件組成

PC式采集器的硬件原理框圖如圖6所示。PC式采集設備是地感式采集設備的簡化版本，可直接接收來自PC機的數(shù)據(jù)，通過MSP430數(shù)據(jù)處理后按照與中控的通信協(xié)議從LTE模塊發(fā)送，其中所用芯片及LTE模塊與地感式采集系統(tǒng)一致。PC式采集器的軟件部分與地感式采集器的軟件部分相似，不同之處在于PC式采集器沒有地感信號檢測部分、鍵盤輸入部分、LED顯示部分。此外，地感式采集器上發(fā)的數(shù)據(jù)是車位變動數(shù)，而PC式采集器上發(fā)的是空車位總數(shù)[10]。

3 泊位信息采集模式選擇

一般停車場都有兩個以上出入口，由此帶來了設備的共用問題。配置原則考慮經(jīng)濟性、技術(shù)實現(xiàn)難度、信息采集的可靠性、信息傳送的準確性、施工難度。綜合考慮以上因素，建議信息采集設備配置如下：

對于PC式，由于已有整個停車場的空位信息，所以只需配置1個LTE通信模塊和相應的附屬電源即可。

對于地感式，如果2個口（無論是出口還是入口）的距離小于5 m，則可用1個一拖二（1個檢測器、2個線圈）的地感，其余部分可共用1套設備。如果2個口的距離大于5 m，則需要用2個獨立的設備，盡管可以用通信線連接后共享部分部件（地感、LTE模塊、圖像捕捉卡等），也可簡化1個控制器使之成為從機，但由此帶來的可靠性問題、布線材料和施工費用等因素會在很大程度上抵消所節(jié)省的費用。對于多于2個口的其它口，靠近的仍然可以共享部分部件，但遠離的便只能獨立成套。

4 信息采集設備的功能

信息采集設備的功能和優(yōu)點如下：

（1）以地感式采集器方式為主，采集空車位信息，準確可靠。

（2）以PC式采集器為輔，節(jié)省造價。

（3）初始化：用數(shù)字鍵盤和LED數(shù)碼管實現(xiàn)空車位次的人工初始化。

（4）信息存儲：可存儲系統(tǒng)參數(shù)、當前累計數(shù)和發(fā)生通信錯誤后的未發(fā)累計數(shù)等。

（5）實時時鐘：可在每條信息上附加時間屬性，便于中控系統(tǒng)統(tǒng)計分析。

（6）車輛進出判斷：1個口設2個線圈，可以靠觸發(fā)順序判斷車輛的進出。

（7）LTE通信模塊：實現(xiàn)停車誘導系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡的無線通信。

（8）存儲保護：若發(fā)生停電、異常掉電或通信失敗等情況，能夠保存信息，異常情況恢復后可立即接續(xù)工作。

（9）定期或隨機自檢。

（10）異常情況報警。

5 結(jié) 語

泊位信息采集子系統(tǒng)是整個停車誘導系統(tǒng)的信息來源點，其數(shù)據(jù)的準確性和傳送方式直接決定所發(fā)布信息的真實性。因此本設計信息采集設備配置以地感式采集器為主，采集空車位信息；以PC式采集器為輔，以保證信息的采集方式、準確率、傳送方式、控制方式、設備工作的可靠性，為智能交通（ITS）的進一步研究與實施打下堅實基礎。

參考文獻

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