基于工業以太網和超聲波技術的室內停車誘導系統設計＊

商 林

（武漢交通職業學院，湖北 武漢 430065）

近年來，隨著人們擁有機動車的快速增長，各大城市修建了大量的公用停車場、規劃了許多市內街道停車位、小區車位，停車難狀況得到很大的改善，但剛修好的路、規劃好的停車場，沒過多長時間就會出現堵車、停車難現象，然而，還有部分停車場出現車位閑置，停車場使用效率低，這些停車場一般分布在繁華商圈大型商場的室內停車場。目前，很多城市大型停車場都有停車誘導系統，當駕駛員按照停車誘導系統指引行駛到停車場入口時，由于是大型的室內車庫，駕駛員擔心室內停車場不方便找到停車位，不愿意選擇大型室內停車場停車，所以，如何方便駕駛員快速找到室內停車場中的空余車位顯得十分重要。

據國外研究部門測定，每輛汽車平均每年的動態行駛時間不到500小時，尚有8000多個小時均處于靜態停放狀態。也就是說，車輛“行”的時間不到“停”的時間的10%。具體到每一天，平均一輛車的開行不到3小時，其余21個小時就停在車位上［1］。隨著我國經濟的蓬勃發展，機動車擁有量也迅速增長，與此同時，在許多城市出現了“車多位少、停車難”的問題。這一問題不僅體現在公共場所停車位缺乏，也體現在許多停車場特別是大型地下車庫，缺乏信息誘導系統，不能引導司機快速準確地找到停車位，導致司機不愿意把車停在室內車庫，導致室內車庫停車位的利用率低，停車場出入口出現堵塞現象，進一步加劇了停車難之痛。基于上述情況，我們選擇武昌火車站地下車庫為研究對象，利用超聲波傳感器檢測車位的占、空狀態，通過工業以太網傳輸數據到控制中心，控制中心處理數據后，發布到停車場內的LED誘導屏，幫助司機快速找到停車位［2］。

1 超聲波檢測占、空車位

所謂車位檢測就是利用車位傳感器檢測出對應車位有無泊車，即車位占、空狀態檢測。文中采用超聲波技術實現對車位占、空的判斷。超聲波車位探頭工作原理：利用超聲波發射，通過被測物體的反射、回波接收后的時差來測量被測距離，是一種非接觸式測量設備。在停車場每個車位的正上方安裝超聲波探頭，超聲波探頭按一定的時間間隔往地面發射超聲波，遇到地面后，超聲波反射回，被超聲波探頭接收。因為超聲波探頭離地面的距離是不變的，所以超聲波往返的時間是固定的，稱為t1。如果車位被占，超聲波遇到車輛頂部返回，往返的距離縮小，導致時間也減小，稱為t2。通過比較知道t1＞t2，可以判斷車位的占空狀態。使用超聲波探頭檢測車位占空，具有造價低、不用開挖地面預埋附加反射裝置、抗靜電干擾等優勢，所以用超聲波探測技術來檢測車位占空是廣泛使用的方法之一［3］［4］。本文選擇如圖1所示凱達爾超聲波探頭，并配合車位燈，紅燈表示車位被占有，綠燈表示車位空閑，方便司機區分占、空車位，快速泊車。

圖1 車位探測器、車位燈

2 系統整體設計方案

2．1 停車場頂端安裝車位探測器和車位燈

為了方便停車，管理部門已經對停車場進行了區域劃分，并用英文字母表示，如A、B、C、D等區；在車位正上方離地面3米的天花板上鋪設鋼管骨架、24VDC電源線和超5類雙絞線，在車位的正上方中心的鋼管上固定車位探測器和車位燈［5］，如圖2所示。

圖2 車庫上方結構

2．2 選擇通信網絡

由于武昌火車站地下車庫不是很大，為了節約成本提高系統的可靠性，可以選擇基于星型拓撲結構的工業以太網為數據傳輸方式，工業以太網技術主要應用于工業控制領域，是傳統以太網技術的延伸，它是標準以太網技術和通用工業協議的結合，與IEEE802．3標準兼容。工業以太網具有速度快，穩定性高，抗干擾能力強，互聯性和兼容性好等優勢［6］。

工業以太網總線和計算機網絡中的以太網技術是兼容的，都是采用TCP／IP協議傳輸數據，避免了不同協議間通信要使用協議轉換設備，正是因為二者之間的兼容性，以太網總線上的設備可以通過交換機直接與計算機網絡互聯，實現數據有效傳輸和數據資源的共享，并且可以使用瀏覽器遠程訪問工業以太網數據終端，對工業以太網設備進行設置。工業以太網通信介質可以選擇雙絞線，成本低，工業以太網交換機這里選擇的是神洲數碼DCN系列產品，系統結構如圖3所示。

圖3 系統結構

2．3 系統工作流程

當有車輛進入停車場空車位時，超聲波檢測器檢測到車位被占，首先把車位燈變成紅色，然后把被占車位編號發給控制中心，控制中心接收到信息后，對信息進行處理，并把處理的信息發送到車位所在區域的LED屏，顯示本區域還有空余車位數。同時對停車場入口每個區域的空車位數同步更新，方便司機選擇停車區域，系統流程如圖4所示。

圖4 系統流程

3 系統測試效果

在測試中，選擇停車場A區域為測試對象，A區有160個車位。當駕駛員進入停車場時，可以看到停車場入口LED屏顯示的車位信息，如圖5所示。看到信息后駕駛員選擇直行，可以進入A區，進入A區后，駕駛員獲取了A區有126個空車位信息，如圖6所示，駕駛員選擇一個車位燈是綠燈的車位，停好車，這時車位燈變成紅燈，說明車位已經被占，同時A區空車位數減1，并通過以太網，發空車位編號到控制中心，處理后更新相關的信息。

圖5 停車場入口誘導

圖6 A區域空車位

4 結束語

系統利用工業以太網和超聲波檢測技術，自動檢測停車場車位占用情況，空車位信息在LED顯示屏上準確及時顯示，通過對停車場內車位進行合理分區，在實時掌握各分區空車位分布數據的基礎上，引導車主迅速找到空車位。同時，在關鍵位置如路口、拐彎處等用醒目的電子標牌指示空車位方向，引導司機迅速、方便地找到停車位置。從而提供全面停車指引服務，可以極大地提高停車場服務水準，提高車位利用率。

［1］高小博．停車難題：現狀、原因及對策［J］．中共山西省委黨校學報，2009，（1）：88－90．

［2］王澤河，樊月珍，毛恩榮．先進的城市停車誘導系統的研究［J］．計算機工程與設計，2006，（2）：188－189．

［3］司春寧．基于超聲波的距離測量系統的研究及其應用［D］．上海：東華大學，2009：14－28．

［4］閻煥忠，王長濤，王鑫．便攜式超聲波測距儀設計［J］．科技廣場，2008，（12）：190－192．

［5］馬旭輝．城市商業中心區停車誘導管理的探討［J］．交通運輸系統工程與信息，2006，（2）：46－49．

［6］吳炳勝，杜曉雷，張帆．基于工業以太網的煤礦綜合監控系統［J］．河北工程大學學報（自然科學版），2010，（3）：92－94．