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        基于嵌地式立體車庫車位水平檢測系統(tǒng)的研究

        2013-01-01 00:00:00王立捷張偉張東陽
        電腦迷 2013年3期

        摘 要 為了保證車輛能夠安全停放在嵌地式立體車庫的車位上,介紹了一種新型嵌地式立體車庫的水平檢測報警系統(tǒng),對嵌地式立體車庫進(jìn)行安全檢測。采用電子加速度傳感器檢測車輛的安全停放,加速度傳感器的輸出信號通過單片機的采集和處理,得到車位的傾斜角度數(shù)據(jù),判斷停車位上的車輛是否安全,由加速度傳感器構(gòu)成的嵌地式立體車庫的水平檢測系統(tǒng),及時對車位水平狀況出現(xiàn)故障進(jìn)行報警,保證了嵌地式立體車庫安全的運行。

        關(guān)鍵詞 立體車庫 加速度傳感器 單片機 報警系統(tǒng)

        中圖分類號:TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        0 引言

        目前,隨著人民生活水平的提高,汽車逐漸普及,“停車難”的問題日趨加劇。大型娛樂場所、停車場、居民小區(qū),尋找車位十分困難,而且購買車位價格昂貴。嵌地式立體車庫的出現(xiàn),使停車難問題得到了解決。

        目前市場上立體車庫的種類很多,在實際應(yīng)用過程中由于立體停車位沒有防側(cè)滑裝置,車輛停放在車位上,由于汽車自身質(zhì)量較大,導(dǎo)致在車位升降過程中出現(xiàn)車位傾斜問題,嚴(yán)重時車輛甚至劃出停車位。以上問題極大的影響了車庫使用的安全性、穩(wěn)定性和高效性。因此立體車位的水平安全監(jiān)測系統(tǒng)至關(guān)重要,目前國內(nèi)大多采用標(biāo)尺和經(jīng)緯儀配合使用測量垂直度,由于立體車位在運行過程中是運動的,測量傾斜角比較困難,精度上也受到一定的影響,導(dǎo)致測量結(jié)果不夠準(zhǔn)確,無法實現(xiàn)對車位水平度的準(zhǔn)確無誤的檢測。針對目前市場立體車庫存在的問題,設(shè)計了一種新型嵌地式立體車庫以及水平檢測系統(tǒng),并將立體車庫進(jìn)行了系列化設(shè)計。嵌地式立體車庫水平檢測系統(tǒng)由計算機、加速度傳感器、單片機相結(jié)合組成,對嵌地式立體車庫進(jìn)行實時監(jiān)控報警。

        1 嵌地式立體車庫整體結(jié)構(gòu)

        嵌地式立體車庫系統(tǒng)是由多個兩層立體車庫并行排列組成,鋼架結(jié)構(gòu)及負(fù)一層車位全部潛入地下,地面車位與地面水平的系統(tǒng)。嵌地式立體車庫的車位上升與下降過程,分別由上位極限開關(guān)與下位極限開關(guān)限制。嵌地式立體車庫系統(tǒng)采用噪音小、動力大的電動推桿做為動力源,采用鏈條與鏈輪配合作為車庫的動力牽引裝置。立體車庫的鋼結(jié)構(gòu)支柱四周采用圍抱式防側(cè)滑結(jié)構(gòu),保證車位在運行過程中的穩(wěn)定。

        2 車位監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計

        車位水平檢測系統(tǒng)主要由主控芯片模塊、傳感器模塊、報警模塊和電源模塊組成。主控芯片模塊采用單片機作為系統(tǒng)的集中控制處理器,傳感器模塊采用一個雙軸SCA60C車位水平檢測加速度傳感器作為嵌地式立體車庫的水平檢測裝置,實時監(jiān)測車位的水平情況。單片機接收傳感器反饋信號通過A/D轉(zhuǎn)換,對車位的情況分析并及時反饋計算機,傳感器與單片機之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一,對嵌地式立體車庫車位進(jìn)行實時監(jiān)測,并對車位出現(xiàn)的傾斜情況進(jìn)行聲光報警,電源模塊主要采用+5V電源對芯片進(jìn)行供電。嵌地式立體車庫系統(tǒng)安裝無線收發(fā)裝置,車主可以近距離無線遙控操作車位升降。

        3車位水平檢測系統(tǒng)

        嵌地式立體車庫傾角檢測采用SCA60C雙軸加速度傳感器,安裝方式采用雙軸水平放置,能夠準(zhǔn)確測量車位坐標(biāo)的X軸和Y軸的-90€爸?0€胺段詰那憬???

        嵌地式立體車庫車位傾,假設(shè)傾斜角為車位前后傾斜的角度,傾斜角為車位左右傾斜的角度。根據(jù)傳感器的安裝方式:(1)設(shè)置車位向左傾斜,角度值為正;(2)向右傾斜為負(fù);(3)車位向前傾斜,傾斜角值為正;(4)向后傾斜,傾斜角度為負(fù)值。

        當(dāng)嵌地式立體車庫的車位出現(xiàn)傾斜時,車位會與水平面出現(xiàn)一定夾角,通過計算夾角度數(shù),對車位水平狀況進(jìn)行監(jiān)測。

        以車位向左、前傾斜為例,車位向左、前傾斜示意圖。假設(shè)傳感器檢測傾角邊長為固定常數(shù)l,車位向左傾斜,車位左側(cè)邊與Y軸方向夾角為;車位向前方向傾斜,前側(cè)邊與X軸方向夾角為,夾角DAC()計算滿足如下公式(當(dāng)立體車位只向單方向傾斜,則可以直接判斷車位傾向,

        在Rt△ACD中,最終計算傾角,需要計算出AC邊長和AD邊長以及AB和AG邊長,AB、AG邊長計算

        BC = AG (1)

        AB = 1* (2)

        AG = 1* (3)

        (2)式中:車位的邊長設(shè)為l,為車位在X軸方向的傾角,AB為車位在X軸方向上投影的長度;(3)式中:車位的邊長設(shè)為,為車位在Y軸方向的傾角,AG為車位在Y軸方向上投影的長度;

        AC = = (4)

        AD = (5)

        式中l(wèi)為常數(shù),聯(lián)立方程(4),(5),應(yīng)用余弦公式,計算傾斜角度的余弦值:

        = = (6)

        公式(6)中,計算出傾斜角度的余弦值,對余弦值取反,計算傾斜角度:

        = () (7)

        式(7)中:為車位的傾角

        4 立體車庫的軟件設(shè)計

        程序語言設(shè)計是嵌地式立體車庫的軟件系統(tǒng)設(shè)計的核心部分,更加強調(diào)的是靈活性,控制整個嵌地式立體車庫系統(tǒng)的傾斜角度的檢測過程。檢測程序存儲到單片機里,程序初始化,加速度檢測傳感器開啟,輸出高電平,當(dāng)傳感器輸出低電平時,傳感器自身出現(xiàn)故障,進(jìn)行聲光報警。

        如果傳感器全部正常運行,傳感器開啟后,傳感器輸出高電平,當(dāng)車位垂直度發(fā)生變化時,加速度傳感器反饋信號與初始化之前明顯不同,進(jìn)行聲光報警。

        5實驗結(jié)果

        在實際的嵌地式立體車庫樣機上進(jìn)行了實驗,當(dāng)輸出端輸出+0.5V電壓,加速度傳感器可以準(zhǔn)確測量車位的傾斜角度。當(dāng)立體車位與水平地面成90度夾角,輸出端輸出+5V電壓。當(dāng)輸出電壓在0.5~5V范圍波動時,電壓正比于車位的傾斜角度,角度測量范圍是0~90度。實驗中,主要針對小角度傾角測量,選取€?度和€?度為實驗測量角,檢驗報警系統(tǒng)的靈敏度和準(zhǔn)確性,通過試驗檢測立體車位的水平檢測系統(tǒng)能準(zhǔn)確無誤的判斷出車位的傾斜方向。車位前后傾角用€%Z表示,左右傾角用€%[表示。當(dāng)€%Z等于0度且€%[等于0度,車位水平,其余情況系統(tǒng)都將報警。

        6 結(jié)語

        上述實驗數(shù)據(jù)證明,嵌地式立體車庫的水平檢測報警系統(tǒng),能夠?qū)崟r對車位水平程度的檢測,并能準(zhǔn)確、及時判斷車位出現(xiàn)傾斜等意外情況,及時避免零件老化造成的事故,實現(xiàn)了嵌地式立體車庫的自動化和智能化。

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