智能車位鎖的設(shè)計與實現(xiàn)

李翔

摘? 要：近年來，隨著我國私家車數(shù)量的迅猛增長，城市公共空間急劇減少。寸土寸金，停車位數(shù)量少，停車難問題的持續(xù)惡化將帶來一系列的道路交通問題。人們可以依靠互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將現(xiàn)有停車位實行共享管理，提高共享率將是緩解城市停車難問題的重要途徑。該文基于智能車位鎖的共享停車位管理系統(tǒng)，將城市傳統(tǒng)車位鎖智能化進行聯(lián)網(wǎng)管理，實現(xiàn)了城市停車位的分時共享管理，增加現(xiàn)有資源利用率。

關(guān)鍵詞：智能化? 車位鎖? 共享經(jīng)濟

中圖分類號：TP391.44;U491.71 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（b）-0054-02

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計顯示，我國的民用汽車擁有量從1995年的1040萬輛到2016年已經(jīng)突破1.9個億，汽車擁有量的年均增長率高達14.96%[1]。目前，大城市市中心的停車場已經(jīng)接近飽和?；谝陨锨闆r，我們提出了一種基于共享經(jīng)濟理念的解決措施，配合智能車位鎖的投入使用，讓車位主在車位空閑時得以將車位租出，實現(xiàn)城市停車位的分時共享功能。

1? 智能車位鎖電路設(shè)計

1.1 微控制單元核心電路設(shè)計

微控制單元是整個智能車位鎖設(shè)計的核心組成部分，其主要作用是將采集的數(shù)據(jù)進行接收、解析和發(fā)送。微控制單元中的核心電路主要由控制器電路、供電電路、調(diào)試接口電路、上電復(fù)位電路以及手動復(fù)位電路和時鐘電路組成。

1.2 RTC實時時鐘電路

控制器處于正常運行的狀態(tài)時，采取3.3V電源作為RTC模塊的供電電源裝置。此種情況下，如果存在掉電情況，紐扣電池可以及時進行輔助供電，以確保RTC計時器的供電穩(wěn)定性，從而保障計時穩(wěn)定性，避免缺時、漏時等誤差計時的出現(xiàn)。

1.3 電機控制電路驅(qū)動模塊

可以通過控制永磁有刷直流電動機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)實現(xiàn)傳統(tǒng)車位鎖鎖臂的升降。目前，直流電動機正反轉(zhuǎn)的控制電路有控制電路由2個繼電器組成開關(guān)電路以及控制電路由4個MOS管組成的開關(guān)電路兩種情況。第一種開關(guān)電路的繼電器機械觸點使用壽命周期相對于第二種來說較短，且工作過程產(chǎn)生的電火花會為電路帶來一定的安全隱患，所以這里采用了第二種方案組成電機的控制電路驅(qū)動電路。這種電機驅(qū)動方式的優(yōu)點是不會產(chǎn)生火花、無觸點，且工作性能更加穩(wěn)定、使用壽命更持久[2]。

1.4 電源管理模塊

一個可靠的電源系統(tǒng)，可以為整個控制系統(tǒng)的正常運行保駕護航。我們生活中常見的供電方式有以下兩種，第一種是電網(wǎng)供電，第二種就是電池供電?？紤]到智能車位鎖位置分布分散多受室外環(huán)境影響，且目前電網(wǎng)供電的條件不成熟、施工不便，因此在該系統(tǒng)中選擇使用蓄電池供電方式，保障電力系統(tǒng)的安全運行。

1.5 控制器選擇

該系統(tǒng)的智能車位鎖選用Cortex-M3內(nèi)核的STM32作為控制器，其可有效實現(xiàn)系統(tǒng)控制性能的需求，同時為后期的系統(tǒng)升級提供有力的硬件保障。該控制器支持在線調(diào)試是此款控制器的亮點，所以在軟件開發(fā)的過程中可便捷地設(shè)置斷點，實時觀測程序的工作狀態(tài)，可對程序變量進行相應(yīng)的設(shè)置調(diào)控，達到在線二次編程的效果，這將大幅度提升軟件開發(fā)的工作效率，擴大軟件的使用周期。

1.6 車位鎖開關(guān)控制方案的選擇

供電方式選取蓄電池，相關(guān)配套的驅(qū)動電機則選擇直流電機。車位鎖鎖臂的升降控制由直流電機進行操控。其升降位置檢測用對射式光電開關(guān)取代了傳統(tǒng)的機械型接近開關(guān)檢測辦法。

1.7 車位鎖聯(lián)網(wǎng)方式

物聯(lián)網(wǎng)通信選用GSM/GPRS的模塊M800C，實現(xiàn)云服務(wù)器與車位鎖之間的聯(lián)網(wǎng)功能，達到雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)男Ч?。該系統(tǒng)中應(yīng)用了GPRS的聯(lián)網(wǎng)方式進行通信。通過GPRS基站實現(xiàn)了智能車位鎖的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)功能，有效實現(xiàn)其與云服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸。

2? 智能車位鎖控制系統(tǒng)測試與優(yōu)化

2.1 控制系統(tǒng)軟件檢測

在智能車位鎖控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計過程中，首先根據(jù)功能需求進行整體架構(gòu)劃分，理清功能模塊間的通信關(guān)系;其次進行逐一開發(fā)測試及優(yōu)化;最后將各功能模塊整合應(yīng)用。根據(jù)運營方式設(shè)計了支付服務(wù)網(wǎng)站，建立了停車位管理系統(tǒng)軟件和停車位信息數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)通過支付服務(wù)網(wǎng)站連接多方支付服務(wù)器，用戶通過掃碼方式生成訂單，根據(jù)自己的停車需求完成支付環(huán)節(jié)。停車位管理系統(tǒng)與智能車位鎖操作系統(tǒng)，還有支付服務(wù)網(wǎng)站以及停車位數(shù)據(jù)庫相互聯(lián)系，更好地為用戶提供服務(wù)，也為管理者工作帶來便捷。

2.2 GPRS通信編程實現(xiàn)與優(yōu)化

智能車位鎖接收云服務(wù)器數(shù)據(jù)過程如下，首先，GPRS模塊發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，STM32進行數(shù)據(jù)的接收處理，對相關(guān)數(shù)據(jù)來源進行有效判定。如判定數(shù)據(jù)來源于云服務(wù)器，則對數(shù)據(jù)傳送的有效信息進行解析，進而實現(xiàn)車位鎖的操作;如判定數(shù)據(jù)并非來源于云服務(wù)器，則判定為無效數(shù)據(jù)。另外，為了増強網(wǎng)絡(luò)通信的安全性，在STM32收到命令后，將指令信息的信息源的IP地址與端口號進行比對，只有在信息源正確的情況下才執(zhí)行后續(xù)操作。

2.3 RTC時鐘程序設(shè)計

該系統(tǒng)利用RTC時鐘程序?qū)崿F(xiàn)日期/時鐘的功能，RTC時鐘程序的應(yīng)用，可以為GPRS數(shù)據(jù)包通信提供準確的時間點，為智能車位鎖與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)核對與查詢帶來便利。初次使用車位鎖的RTC功能時，需要首先給予初始化設(shè)置。RTC的相關(guān)寄存器資料都在備份區(qū)域進行備份，系統(tǒng)復(fù)位后，計數(shù)寄存器以及配置寄存器受到備份儲存干預(yù)，相關(guān)數(shù)值不會隨系統(tǒng)復(fù)位而變動，因此初次使用時需要進行一次初始化配置。

2.4 車位鎖開關(guān)控制程序設(shè)計

相關(guān)的開鎖指令傳達發(fā)送后，車位鎖的控制器接收到開鎖的指令，其電動機自動反轉(zhuǎn)，從而使車位鎖的車臂下調(diào)，車位鎖的車臂回轉(zhuǎn)下調(diào)到水平狀態(tài)時，其對射式光電開關(guān)可以感應(yīng)到車臂位置，則開鎖過程完成。當車輛傳感器接收到相關(guān)關(guān)鎖的指令后，電動機自動的正向轉(zhuǎn)動。車位鎖的車臂開始自動上調(diào)轉(zhuǎn)動，當其轉(zhuǎn)動到垂直位置后，對射式光電開關(guān)可檢測到其垂直所在位置，則整個關(guān)鎖過程完成。

2.5 車位鎖開關(guān)功能檢測

通過云服務(wù)器，向智能車位鎖的相關(guān)停車管理軟件進行開鎖指令的發(fā)送，檢查受遙控的車位鎖是否在接收到相關(guān)指令后自動進行鎖臂下降，實現(xiàn)開鎖功能。然后將車輛模型駛?cè)?，放置在停車位上，檢測智能車位鎖的車輛檢測感應(yīng)器是否能在車輛駛離時接收信號，自動實現(xiàn)鎖臂升起的功能。

2.6 電池剩余電量檢測

較為簡便且實施可行性高的電池電量檢測方法即為放電電壓檢測法，鉛酸蓄電池電量與電壓間的關(guān)系可從其放電曲線中提取。當電機轉(zhuǎn)動，電池單體端電壓介于1800～1900mV時，說明電池的余電量已經(jīng)不夠20%，此時則會依靠GPRS服務(wù)器發(fā)送出電量不足的警告，以便于相關(guān)人員及時進行處理維護。若電池單體端電壓介于1700～1800mV時，代表電池電量剩余不足5%，通過GPRS通知相關(guān)人員必須更換電池，否則設(shè)備不能正常工作。

3? 結(jié)語

該文從多方位、多角度闡述了城市停車難的現(xiàn)狀，并提供了解決上述問題的計劃方案，即基于智能停車鎖的停車位共享管理系統(tǒng)，文中涉及系統(tǒng)的整體運行模式、關(guān)鍵技術(shù)與理論支撐等，以期為緩解城市停車難問題帶來參考價值。

參考文獻

[1] 孫凱特，趙華.一種基于物聯(lián)網(wǎng)的新型智能車位鎖[J].內(nèi)燃機與配件，2019（2）：192-194.

[2] 王彬，于云峰.APP遠程遙控智能車位鎖的創(chuàng)新設(shè)計與實現(xiàn)[J].科技經(jīng)濟市場，2018（12）：14-16.