基于可見光通信的智能車庫定位導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計

閆偉

摘要：針對城市車輛日益增多，導(dǎo)致停車位緊缺的問題。提出一種停車定位系統(tǒng)，在系統(tǒng)硬件設(shè)計中，對可見光通信原理的智能車庫所需的紅外線光電傳感開關(guān)和目標(biāo)車輛傳感器進(jìn)行設(shè)計，S7-300PLC是智能車庫在現(xiàn)場調(diào)整控制系統(tǒng)的操作中心，通過系統(tǒng)各信息的輸入輸出，引導(dǎo)整個智能車庫的運轉(zhuǎn)和準(zhǔn)確定位，減小誤差。

關(guān)鍵詞：通信原理；智能車庫；定位導(dǎo)航；精確值

中圖分類號：TP18文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1008-1739（2019）01-69-3

0引言

隨著各個城市車輛的增多，交通狀況也越來越差，國家交通部門對此做了許多調(diào)研[1]，并意識到需要加大對交通狀態(tài)管理的同時，也要加強(qiáng)對車輛的管理。根據(jù)相關(guān)部門的統(tǒng)計，2008年以來，我國市內(nèi)車輛數(shù)量已突破2 000萬輛，截止到2020年將達(dá)到5 000萬輛[2]。就北京而言，車輛擁有量己超過了530萬輛。如此數(shù)量超額的車輛停放，對一個城市的交通狀況和環(huán)境保護(hù)有著非常重要的影響[3]。我國傳統(tǒng)的停車場還只停留在平面停車場和自助停車場，即便器械式停車及其相關(guān)設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，但是也只限制在對垂直類和升降類等低端設(shè)備的使用，占地不僅廣，還遠(yuǎn)不能滿足都市停車的迫切需要。

1系統(tǒng)硬件設(shè)計

1.1光電傳感開關(guān)

光電傳感開關(guān)大致可以分為可見光傳感開關(guān)、紅外線光電傳感開關(guān)及紫外線光電傳感開關(guān)等。紅外線光電傳感的專門傳送器是唯一接近開關(guān)的設(shè)備，是利用被檢查車輛對紅外線光感的反射或散射，通過統(tǒng)一回路光感進(jìn)而對物體進(jìn)行檢測，被檢測物體不只是金屬物品，還包括所有對光線進(jìn)行反射的物體[4-5]。

由于檢測手段的不一致，紅外線光感開關(guān)可分為光散射開關(guān)，這是一種集發(fā)射和接收于一體的設(shè)備，當(dāng)被檢測車輛通過的時候，將其發(fā)射器開關(guān)打開，發(fā)射出足夠光線再反射，于是就產(chǎn)生了光感信號。而瓦式光電傳媒開關(guān)一般是正規(guī)的W型結(jié)構(gòu)，其發(fā)射、接收都分別位于W瓦槽的兩邊，并形成傳感光軸，當(dāng)被檢測車輛經(jīng)過W瓦槽的時候，借機(jī)阻斷光軸，其開關(guān)就產(chǎn)生了信號。光感式光電傳感開關(guān)則是利用玻璃、塑料來傳達(dá)光線，實現(xiàn)了對不在監(jiān)測區(qū)域車輛的檢測[6]。

1.2停車室內(nèi)檢測傳感器及顯示屏

在智能車庫內(nèi)設(shè)定傳感器，其傳感器用來對進(jìn)入智能車庫的車輛進(jìn)行檢測，檢測其是否滿足智能車庫的停車要求。根據(jù)傳感器的具體檢測項目和功能可以確定，安全門的設(shè)定開關(guān)有2個，左右各有1個，是用于檢測其左右行程是否做到位。智能車庫定位導(dǎo)航系統(tǒng)的停車設(shè)置提示牌是LED顯示屏，顯示屏是安裝在智能車庫出入車輛的鏡面上方。

顯示屏的主要功能是對車輛的出入狀態(tài)向司機(jī)進(jìn)行提示，其屏幕大小尺寸為500 mm×600 mm，顯示方式為滾動循環(huán)播放，顯示內(nèi)容是打開安全門，車輛進(jìn)出的時候，播放企業(yè)名稱和時間；車輛靜止，顯示車輛超時，請退出；車輛向前，顯示車輛向前，請靠后；車輛靠后，顯示車輛靠后，請向前；車輛超出，顯示車輛超出，請退出；車輛靠左，顯示車輛靠左，請退出；車輛靠右，顯示車輛靠右，請退出；車輛高度，顯示車輛超出，請退出；當(dāng)車輛適合位置，顯示一切良好，拉緊手閘，關(guān)好車門。

1.3控制提升機(jī)

提升機(jī)是由發(fā)動機(jī)、減速裝置、制動機(jī)及底座等組成，提升機(jī)控制停車場之間的運行升降，轎廂在各部分單元的運轉(zhuǎn)是由轎廂內(nèi)部的檢查開關(guān)來確定的，提升機(jī)由變速器控制，保持運行存取車過程當(dāng)中的平穩(wěn)狀況，以低能、減躁為安全前提，在提升機(jī)上安裝雙層制動發(fā)動機(jī)，而其中的發(fā)動機(jī)會執(zhí)行運行機(jī)制，輔助制動機(jī)檢測智能車庫內(nèi)是否有車輛進(jìn)出或移動。

根據(jù)垂直式車庫的使用環(huán)境及工作狀況，提升機(jī)應(yīng)該包含如下的性能：①電動機(jī)的額定電量是短速重復(fù)機(jī)制；②要具備起動高力矩臂，從而能夠承載轎廂發(fā)動。減少大額量移動電流，以免對電網(wǎng)、電壓和電量造成影響，引起系統(tǒng)照明的電壓相關(guān)波動；③具備發(fā)電機(jī)性能，由其本身的性質(zhì)決定車輛運速、加載的速度；④電動機(jī)還應(yīng)具備優(yōu)秀的調(diào)整性能，保證運轉(zhuǎn)過程的質(zhì)量、準(zhǔn)確度。然而，上述提升機(jī)性能要依靠傳感器的檢測來實現(xiàn)，傳感器的有關(guān)檢測功能及項目描述如表1所示。

可見，提升限動傳感器和平級定位的傳感器是安裝在轎廂上方的，這是和平級定位的傳感器配套使用的金屬片安裝在垂直庫各平級架構(gòu)上。

1.4控制轎廂

轎廂是由模板移動設(shè)備、轉(zhuǎn)盤設(shè)備及鎖定液壓設(shè)備等組成，轎廂通過橫向移動設(shè)備進(jìn)行車輛交換，從而實現(xiàn)車輛出入。在垂直式升降轎廂的時候，轉(zhuǎn)盤的操作必須被液壓鎖設(shè)備鎖定，以免發(fā)生事故。轎廂上的模板橫向移動設(shè)備的發(fā)電機(jī)是由變速器控制的，連接模板的時候，模板在轎廂里面的定位裝置是由轎廂下面兩邊的鏡面反射開關(guān)檢測光電的，模板轉(zhuǎn)動的時候，載人車輛的模板在停車位的原始定位位置會無限接近開關(guān)，并進(jìn)行車輛檢測，轎廂的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤設(shè)備的發(fā)電機(jī)由變速器控制，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動到定位位置，再由配套的傳感器進(jìn)行檢測，進(jìn)而對判斷項目進(jìn)行檢測。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 S7-300PLC出入編號及其信號的配置

S7-300PLC是智能車庫在現(xiàn)場調(diào)整控制系統(tǒng)的操作中心，它通過系統(tǒng)中各信息的輸入輸出，引導(dǎo)整個智能車庫的運轉(zhuǎn)。對S7-300PLC信息進(jìn)行編號并將其輸入輸出進(jìn)行配置，這樣智能車庫現(xiàn)場的模擬系統(tǒng)的各板塊信息的出入點，在S7-300PLC中就有了相對應(yīng)的軟件原始地址，再進(jìn)行模擬分配，參照這些軟件的原始地址的信號輸出。

編號在控制編碼中用于對數(shù)據(jù)模擬的接收和顯示，S7-300PLC信息在向外輸入、阻斷的時候，采用輸入信號（Y），S7-300PLC向外進(jìn)行信息輸出、通斷的時候，采用輸出信號（X）。面板上裝置的板塊，如果是在輸入板塊上顯示，那么在其編號的開頭就附加/X0L；如果是在輸出板塊上顯示，那么則在編號的開頭附加/Y0L，主要基礎(chǔ)板面的插口數(shù)據(jù)線是根據(jù)其模板數(shù)額的變化而變動。

2.2平級定位裝置

在對定位精確度要求低或者是系統(tǒng)在停車前對速度要求很低的場所，即便是通過一個檢測開關(guān)，也可以把停車場所的定位誤差控制在可控范圍。在改變裝置上設(shè)定2個距離相同的接近開關(guān)52/59，地面長度設(shè)置為J的鐵片定位，鐵片定位是同時作用在52/59時，表示機(jī)構(gòu)移動己經(jīng)停止。但在其接收到52/59的波動信號時，為停車信息。

3實驗結(jié)果

為保證提出的基于可見光通信原理的智能車庫定位導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計的有效性，實驗采用相同地區(qū)的、具有相同停車位的廣場進(jìn)行實驗。作為實驗對比，對誤差以及定位精準(zhǔn)度進(jìn)行統(tǒng)計，實驗結(jié)果曲線如圖1所示。

通過實驗結(jié)果，可以明確看到實驗檢測開關(guān)的定位開關(guān)，誤差分值越接近，其定位數(shù)據(jù)的精確度就越高，誤差越小。

4結(jié)束語

基于可見光通信原理的智能車庫定位導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行分析研究，依托可見光通信原理的理論系統(tǒng)機(jī)制，根據(jù)智能車庫定位和停車等各種數(shù)據(jù)的取樣分析，對系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行一定調(diào)整，實現(xiàn)本文設(shè)計。實驗論證表明，本文設(shè)計的方法具備極高的有效性，能夠為可見光通信原理下的智能車庫定位導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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