停車誘導系統中泊位信息采集子系統設計

徐運武+李艷

摘 要：通過智能停車誘導系統能有效提高停車設施的利用率，緩解路網的交通壓力。準確可靠的信息采集是停車誘導系統實現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提供實時、準確的泊位信息。

關鍵詞：停車誘導系統；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項目的實施，引導駕駛員由盲目行駛選擇停車泊位變為有目的的行駛選擇停車泊位，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]。

停車誘導系統可從功能上劃分為泊位信息采集部分、泊位信息發布部分、無線通訊部分和停車誘導中央控制系統。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據。此車位變化數據通過無線公用通訊網絡由停車場誘導系統傳送，經停車誘導控制系統進行處理，生成對應于各停車場的空余泊位數據，并對相應信息顯示牌進行劃分。對應停車場的空余泊位數據再通過無線通訊網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，并通過單片機統計單位時長內車輛進出停車場的相對變化數，將該變化數上發給中控服務器，統計出該停車場的剩余空車位數[3]。

1.1 地感式采集器結構示意

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調工作，數字鍵盤用于輸入初始化現有空車位數、停電恢復數據和消除累計誤差。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

無線通信模塊能夠將采集設備、發布設備與位于交警局的中控系統聯網，確保整個停車場誘導系統正確可靠、及時快速、經濟可行地協調運行。本停車誘導系統采用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，可依靠觸發順序判斷車輛的進出方向。產生中斷信號輸入，實現車位信息的實時采集。

1.2.3 鍵盤

用于輸入初始化現有空車位數、停電恢復數據和消除累計誤差。

1.2.4 LED

LED為四位數碼管，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，便于中控系統統計分析，協調整個系統工作。

1.2.6 存儲器

存儲系統參數、當前累計數和發生通信錯誤后的未發累計數等信息。如發生停電、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工作[6]。

1.2.7 固定車位消除按鍵

用于人工向中控發送抵消信息，消除固定車位所引起的累計計數。

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系聯接起來實現采集功能。采集設備實現的工作流程如圖2所示。使用 TCP/IP業務前必須確定模塊并找到網絡，且信號值大于14，業務前必須執行的指令有AT+CPIN？，查找是否找到卡，AT+NETMODE查詢第7個參數是否為2，為2則代表網絡正常，再用AT+CSQ查詢信號強度，基本狀況良好就可以執行數據業務。上電后初始化硬件端口，進行硬件自檢和數據初始化，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；主循環依次定時空車位變動數、接收空車位總數并通過LED顯示，定時檢查是否與中控服務器保持可靠連接，根據地感檢測器的中斷信號累計出入場車輛，根據鍵盤輸入的車位數修正空車位數；通過發送AT+CIPSTATUS”指令查詢LTE的連接狀態，若LTE模塊返回狀態為“TCP CONNECT”，則表明終端已與SERVER建立TCP連接，若沒有返回上述信息，則調用連接指令AT^IPCALL=1發起呼叫，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據收發，終端上傳LTE模塊的序列號給中控系統，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；“AT+CIPSTATUS”指令執行動作，若LTE模塊返回狀態為“TCP CONNECT”，則表明終端已確認LTE模塊與中控連接成功，系統將根據預定的定時器時間定時上傳空車位變動數，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傳送給LED顯示。同時根據地感中斷響應和出入口類型累計空車位數，出場增加，入場減少。此外，還根據鍵盤中斷修正空車位變動數，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。地感數據處理流程圖如圖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，可設置各地感檢測線圈的出入性質，指定對應的線圈檢測到的車輛觸發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）。當左邊撥碼開關的第1～4位被設定為單線圈口時，右邊撥碼開關的第1～4位分別代表4路信號是入口還是出口；當左邊撥碼開關的第1～4位被設定為雙向口時，右邊撥碼開關的第1～4位分別代表4路信號是內地感線圈（安裝在該口靠停車場內的位置）還是外地感線圈（安裝在該口靠停車場外的位置）。由這2組撥碼開關共同確定4路檢測信號是導致空車位變動數遞增還是遞減。第1路信號由2組撥碼開關的第1位共同確定，第2路信號由2組撥碼開關的第2位共同確定，第3路信號由2組撥碼開關的第3位共同確定，第4路信號由2組撥碼開關的第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串口驅動LTE模塊，將信息發送到移動局，通過專線連接到移動局的中央控制系統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是一個LTE模塊（必要時加一個便攜式電源），充分利用現有資源，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機的數據，通過MSP430數據處理后按照與中控的通信協議從LTE模塊發送，其中所用芯片及LTE模塊與地感式采集系統一致。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，地感式采集器上發的數據是車位變動數，而PC式采集器上發的是空車位總數[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。配置原則考慮經濟性、技術實現難度、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，節省造價。

（3）初始化：用數字鍵盤和LED數碼管實現空車位次的人工初始化。

（4）信息存儲：可存儲系統參數、當前累計數和發生通信錯誤后的未發累計數等。

（5）實時時鐘：可在每條信息上附加時間屬性，便于中控系統統計分析。

（6）車輛進出判斷：1個口設2個線圈，可以靠觸發順序判斷車輛的進出。

（7）LTE通信模塊：實現停車誘導系統與通信網絡的無線通信。

（8）存儲保護：若發生停電、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工作。

（9）定期或隨機自檢。

（10）異常情況報警。

5 結 語

泊位信息采集子系統是整個停車誘導系統的信息來源點，其數據的準確性和傳送方式直接決定所發布信息的真實性。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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