徐運(yùn)武+李艷

摘 要：通過(guò)智能停車誘導(dǎo)系統(tǒng)能有效提高停車設(shè)施的利用率，緩解路網(wǎng)的交通壓力。準(zhǔn)確可靠的信息采集是停車誘導(dǎo)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)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(shí)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(dǎo)系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的泊位信息。

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

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2017）06-00-03

0 引 言

通過(guò)智能停車誘導(dǎo)系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施，引導(dǎo)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(wù)。同時(shí)也為智能交通（ITS）的進(jìn)一步研究與實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[2]。

停車誘導(dǎo)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(wú)線通訊部分和停車誘導(dǎo)中央控制系統(tǒng)。泊位信息采集設(shè)備在停車場(chǎng)各出入口實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)出車輛，采集停車場(chǎng)車位變化數(shù)據(jù)。此車位變化數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線公用通訊網(wǎng)絡(luò)由停車場(chǎng)誘導(dǎo)系統(tǒng)傳送，經(jīng)停車誘導(dǎo)控制系統(tǒng)進(jìn)行處理，生成對(duì)應(yīng)于各停車場(chǎng)的空余泊位數(shù)據(jù)，并對(duì)相應(yīng)信息顯示牌進(jìn)行劃分。對(duì)應(yīng)停車場(chǎng)的空余泊位數(shù)據(jù)再通過(guò)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)下達(dá)到相應(yīng)信息顯示牌顯示空余泊位，可向駕駛員提供各停車場(chǎng)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(chǎng)空車位變化數(shù)的設(shè)備。將其安裝在停車場(chǎng)出入口，通過(guò)車輛檢測(cè)器探測(cè)是否有車輛通過(guò)出入口，并通過(guò)單片機(jī)統(tǒng)計(jì)單位時(shí)長(zhǎng)內(nèi)車輛進(jìn)出停車場(chǎng)的相對(duì)變化數(shù)，將該變化數(shù)上發(fā)給中控服務(wù)器，統(tǒng)計(jì)出該停車場(chǎng)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(shè)備，微控制器控制整個(gè)設(shè)備協(xié)調(diào)工作，數(shù)字鍵盤(pán)用于輸入初始化現(xiàn)有空車位數(shù)、停電恢復(fù)數(shù)據(jù)和消除累計(jì)誤差。該方案的特點(diǎn)是可靠性高、成本適中、適用性廣（各種停車場(chǎng)均可裝備，包括無(wú)任何機(jī)電設(shè)備的全人工管理的停車場(chǎng)）[4]。

1.2 地感式采集器硬件組成

1.2.1 無(wú)線通信模塊

無(wú)線通信模塊能夠?qū)⒉杉O(shè)備、發(fā)布設(shè)備與位于交警局的中控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，確保整個(gè)停車場(chǎng)誘導(dǎo)系統(tǒng)正確可靠、及時(shí)快速、經(jīng)濟(jì)可行地協(xié)調(diào)運(yùn)行。本停車誘導(dǎo)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(cè)

一個(gè)進(jìn)口或出口設(shè)兩個(gè)線圈，可依靠觸發(fā)順序判斷車輛的進(jìn)出方向。產(chǎn)生中斷信號(hào)輸入，實(shí)現(xiàn)車位信息的實(shí)時(shí)采集。

1.2.3 鍵盤(pán)

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

1.2.4 LED

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

1.2.5 時(shí)鐘

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

1.2.6 存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)、當(dāng)前累計(jì)數(shù)和發(fā)生通信錯(cuò)誤后的未發(fā)累計(jì)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(chǔ)器能夠保存信息，異常情況恢復(fù)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(jì)計(jì)數(shù)。

1.3 地感式采集器軟件組成

軟件部分與硬件模塊對(duì)應(yīng)，分為主模塊、LTE模塊、RTC模塊、存儲(chǔ)模塊、鍵盤(pán)及顯示模塊和地感檢測(cè)模塊。主模塊實(shí)現(xiàn)采集設(shè)備操作的全流程，可把其它幾個(gè)模塊按照特定邏輯關(guān)系聯(lián)接起來(lái)實(shí)現(xiàn)采集功能。采集設(shè)備實(shí)現(xiàn)的工作流程如圖2所示。使用 TCP/IP業(yè)務(wù)前必須確定模塊并找到網(wǎng)絡(luò)，且信號(hào)值大于14，業(yè)務(wù)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(gè)參數(shù)是否為2，為2則代表網(wǎng)絡(luò)正常，再用AT+CSQ查詢信號(hào)強(qiáng)度，基本狀況良好就可以執(zhí)行數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。上電后初始化硬件端口，進(jìn)行硬件自檢和數(shù)據(jù)初始化，然后打開(kāi)中斷，復(fù)位LTE模塊并與中控服務(wù)器建立連接，把本設(shè)備的模塊號(hào)上傳給中控服務(wù)器，根據(jù)服務(wù)器的應(yīng)答校準(zhǔn)本地時(shí)鐘，設(shè)定進(jìn)出口模式，然后程序進(jìn)入主循環(huán)；主循環(huán)依次定時(shí)空車位變動(dòng)數(shù)、接收空車位總數(shù)并通過(guò)LED顯示，定時(shí)檢查是否與中控服務(wù)器保持可靠連接，根據(jù)地感檢測(cè)器的中斷信號(hào)累計(jì)出入場(chǎng)車輛，根據(jù)鍵盤(pán)輸入的車位數(shù)修正空車位數(shù)；通過(guò)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(méi)有返回上述信息，則調(diào)用連接指令A(yù)T^IPCALL=1發(fā)起呼叫，返回OK[7]， AT^IPOPEN=1，1200，“123.245.213.012”，1234，0//進(jìn)行TCP連接，連接成功后便可進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)，終端上傳LTE模塊的序列號(hào)給中控系統(tǒng)，由中控服務(wù)器返回包含時(shí)間信息及停車場(chǎng)類型信息的握手成功協(xié)議，采集設(shè)備再對(duì)RTC進(jìn)行初始化，到此為止采集設(shè)備進(jìn)入了正常工作的狀態(tài)；“AT+CIPSTATUS”指令執(zhí)行動(dòng)作，若LTE模塊返回狀態(tài)為“TCP CONNECT”，則表明終端已確認(rèn)LTE模塊與中控連接成功，系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)定的定時(shí)器時(shí)間定時(shí)上傳空車位變動(dòng)數(shù)，并檢查是否與中控服務(wù)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(shí)根據(jù)地感中斷響應(yīng)和出入口類型累計(jì)空車位數(shù)，出場(chǎng)增加，入場(chǎng)減少。此外，還根據(jù)鍵盤(pán)中斷修正空車位變動(dòng)數(shù)，并立即上傳給中控服務(wù)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(shè)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(kāi)關(guān)，可設(shè)置各地感檢測(cè)線圈的出入性質(zhì)，指定對(duì)應(yīng)的線圈檢測(cè)到的車輛觸發(fā)信號(hào)是代表有車出場(chǎng)還是有車入場(chǎng)。每個(gè)地感式采集器能同時(shí)連接4組地感檢測(cè)信號(hào)，左邊撥碼開(kāi)關(guān)的第1～4位分別代表4路信號(hào)是單線圈口（只能檢測(cè)是否有車輛通過(guò)，無(wú)法辨別行駛方向）還是雙線圈口（既可檢測(cè)是否有車輛通過(guò)，又可辨別車輛行駛方向）。當(dāng)左邊撥碼開(kāi)關(guān)的第1～4位被設(shè)定為單線圈口時(shí)，右邊撥碼開(kāi)關(guān)的第1～4位分別代表4路信號(hào)是入口還是出口；當(dāng)左邊撥碼開(kāi)關(guān)的第1～4位被設(shè)定為雙向口時(shí)，右邊撥碼開(kāi)關(guān)的第1～4位分別代表4路信號(hào)是內(nèi)地感線圈（安裝在該口靠停車場(chǎng)內(nèi)的位置）還是外地感線圈（安裝在該口靠停車場(chǎng)外的位置）。由這2組撥碼開(kāi)關(guān)共同確定4路檢測(cè)信號(hào)是導(dǎo)致空車位變動(dòng)數(shù)遞增還是遞減。第1路信號(hào)由2組撥碼開(kāi)關(guān)的第1位共同確定，第2路信號(hào)由2組撥碼開(kāi)關(guān)的第2位共同確定，第3路信號(hào)由2組撥碼開(kāi)關(guān)的第3位共同確定，第4路信號(hào)由2組撥碼開(kāi)關(guān)的第4位共同確定[9]。

2 PC式信息采集設(shè)備

2.1 PC式采集器連接示意

對(duì)于有空車位信息搜集或發(fā)布的停車場(chǎng)，可以利用其搜集的空車位信息修改管理軟件，由PC機(jī)通過(guò)RS 232串口驅(qū)動(dòng)LTE模塊，將信息發(fā)送到移動(dòng)局，通過(guò)專線連接到移動(dòng)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(shè)備其實(shí)質(zhì)是一個(gè)LTE模塊（必要時(shí)加一個(gè)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(chǎng)具備空車位信息搜集功能，同時(shí)，為將信息傳出去，還需要修改管理軟件，而停車場(chǎng)早已建成，再與供應(yīng)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(shè)備是地感式采集設(shè)備的簡(jiǎn)化版本，可直接接收來(lái)自PC機(jī)的數(shù)據(jù)，通過(guò)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(méi)有地感信號(hào)檢測(cè)部分、鍵盤(pán)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(dòng)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(chǎng)都有兩個(gè)以上出入口，由此帶來(lái)了設(shè)備的共用問(wèn)題。配置原則考慮經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度、信息采集的可靠性、信息傳送的準(zhǔn)確性、施工難度。綜合考慮以上因素，建議信息采集設(shè)備配置如下：

對(duì)于PC式，由于已有整個(gè)停車場(chǎng)的空位信息，所以只需配置1個(gè)LTE通信模塊和相應(yīng)的附屬電源即可。

對(duì)于地感式，如果2個(gè)口（無(wú)論是出口還是入口）的距離小于5 m，則可用1個(gè)一拖二（1個(gè)檢測(cè)器、2個(gè)線圈）的地感，其余部分可共用1套設(shè)備。如果2個(gè)口的距離大于5 m，則需要用2個(gè)獨(dú)立的設(shè)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(jiǎn)化1個(gè)控制器使之成為從機(jī)，但由此帶來(lái)的可靠性問(wèn)題、布線材料和施工費(fèi)用等因素會(huì)在很大程度上抵消所節(jié)省的費(fèi)用。對(duì)于多于2個(gè)口的其它口，靠近的仍然可以共享部分部件，但遠(yuǎn)離的便只能獨(dú)立成套。

4 信息采集設(shè)備的功能

信息采集設(shè)備的功能和優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）以地感式采集器方式為主，采集空車位信息，準(zhǔn)確可靠。

（2）以PC式采集器為輔，節(jié)省造價(jià)。

（3）初始化：用數(shù)字鍵盤(pán)和LED數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)空車位次的人工初始化。

（4）信息存儲(chǔ)：可存儲(chǔ)系統(tǒng)參數(shù)、當(dāng)前累計(jì)數(shù)和發(fā)生通信錯(cuò)誤后的未發(fā)累計(jì)數(shù)等。

（5）實(shí)時(shí)時(shí)鐘：可在每條信息上附加時(shí)間屬性，便于中控系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析。

（6）車輛進(jìn)出判斷：1個(gè)口設(shè)2個(gè)線圈，可以靠觸發(fā)順序判斷車輛的進(jìn)出。

（7）LTE通信模塊：實(shí)現(xiàn)停車誘導(dǎo)系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信。

（8）存儲(chǔ)保護(hù)：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(fù)后可立即接續(xù)工作。

（9）定期或隨機(jī)自檢。

（10）異常情況報(bào)警。

5 結(jié) 語(yǔ)

泊位信息采集子系統(tǒng)是整個(gè)停車誘導(dǎo)系統(tǒng)的信息來(lái)源點(diǎn)，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和傳送方式直接決定所發(fā)布信息的真實(shí)性。因此本設(shè)計(jì)信息采集設(shè)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(zhǔn)確率、傳送方式、控制方式、設(shè)備工作的可靠性，為智能交通（ITS）的進(jìn)一步研究與實(shí)施打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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