張曉燕

(浙江長(zhǎng)征職業(yè)技術(shù)學(xué)院 310023)

城市停車(chē)導(dǎo)引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張曉燕

(浙江長(zhǎng)征職業(yè)技術(shù)學(xué)院 310023)

針對(duì)汽車(chē)擁有量的持續(xù)增加，停車(chē)位日益緊缺，帶來(lái)了交通堵塞和停車(chē)難等問(wèn)題，隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，設(shè)計(jì)基于Zigbee和GPRS技術(shù)的城市停車(chē)導(dǎo)引系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了停車(chē)位信息采集和管理、停車(chē)場(chǎng)內(nèi)LED導(dǎo)引顯示及停車(chē)場(chǎng)外APP查詢(xún)與導(dǎo)引等功能，準(zhǔn)確可靠的導(dǎo)引駕駛員找到合適的停車(chē)位，減少了駕駛員尋找停車(chē)位的時(shí)間和難度，提高了車(chē)位的利用率，緩解了交通擁堵現(xiàn)象。

停車(chē)導(dǎo)引；Zigbee；GPRS；導(dǎo)引APP

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平不斷的提高，人們開(kāi)始追求更高的生活享受，私人汽車(chē)因其靈活的門(mén)到門(mén)運(yùn)輸方式而成為人們出行的首選工具。據(jù)《2017-2022年中國(guó)停車(chē)場(chǎng)建設(shè)行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》顯示，截至2016年中國(guó)汽車(chē)保有量達(dá)1.94億輛，按1:1.4的國(guó)際通行標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，目前國(guó)內(nèi)汽車(chē)停車(chē)位總需要量約2.72億個(gè)，而我國(guó)停車(chē)位約有7 400萬(wàn)個(gè)，供需嚴(yán)重失衡導(dǎo)致停車(chē)難問(wèn)題日益嚴(yán)重[1]。通過(guò)對(duì)城市停車(chē)智能化的管理，在現(xiàn)有的停車(chē)位數(shù)量的基礎(chǔ)上，更高效的利用這些停車(chē)位，提高停車(chē)場(chǎng)的利用率，實(shí)現(xiàn)停車(chē)導(dǎo)引智能控制，才能完善整個(gè)城市的交通系統(tǒng)，改善城市交通環(huán)境、生態(tài)環(huán)境，為城市居民提供便利[2]。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

本停車(chē)導(dǎo)引系統(tǒng)包括信息采集模塊、信息通信模塊、系統(tǒng)主控模塊、導(dǎo)引顯示模塊。考慮到停車(chē)場(chǎng)有可能是多層、多區(qū)域的，將采集到的車(chē)位信息進(jìn)行區(qū)塊化控制，便于對(duì)車(chē)位信息進(jìn)行分類(lèi)管理。信息通信模塊是將各個(gè)采集點(diǎn)的信息進(jìn)行傳輸、分析統(tǒng)籌管理的重要部分。主控模塊是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)對(duì)信息的存儲(chǔ)、控制、分析等[3]。導(dǎo)引顯示模塊分為停車(chē)場(chǎng)內(nèi)引導(dǎo)和停車(chē)場(chǎng)外兩級(jí)顯示。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)主要模塊設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)主控電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)通過(guò)車(chē)位采集模塊實(shí)時(shí)檢測(cè)出車(chē)位信息，由Zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將采集到的信息分區(qū)塊送入子站點(diǎn)，各子站點(diǎn)再通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)將信息送給主控中心，以CC2430為核心單元，在停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的導(dǎo)引屏上顯示空余車(chē)位數(shù)，并給出停車(chē)場(chǎng)內(nèi)導(dǎo)引信息[4]。系統(tǒng)主控電路構(gòu)成如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)主控電路構(gòu)成

2.2 數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)

超聲波傳感器采用UCM40的壓電陶瓷傳感器，驅(qū)動(dòng)超聲波發(fā)射頭UCM40T與接收頭UCM40R配對(duì)的，將超聲波調(diào)制脈沖變?yōu)榻蛔冸妷盒盘?hào)，利用超聲波的發(fā)射、被測(cè)物體的反射和回波時(shí)差測(cè)算出被測(cè)物體的距離，重而判定出是否有車(chē)。利用超聲波探測(cè)模塊能準(zhǔn)確檢測(cè)出泊車(chē)情況，能消除其他反射聲波的干擾及消除溫度漂移導(dǎo)致的車(chē)位探測(cè)誤判。超聲波探測(cè)模塊具有非接觸、調(diào)試安全、保養(yǎng)方便的特點(diǎn)。

2.3 信息傳輸模塊設(shè)計(jì)

信息傳輸模塊是支撐整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)與Zigbee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的交接，將GPRS數(shù)據(jù)接收接口以及Zigbee接口匹配，在數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)發(fā)中心對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，按照預(yù)定的配置策略和算法，分別向各信息發(fā)布端發(fā)布準(zhǔn)確、合理的停車(chē)信息。

GPRS(General Packet Radio Service)即通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)，是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的分組交換系統(tǒng)，與因特網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)相連，向移動(dòng)客戶(hù)提供豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，是現(xiàn)階段解決移動(dòng)通信信息服務(wù)的一種較完善的技術(shù)方案。GPRS網(wǎng)絡(luò)部分主要包括MODEM撥號(hào)部分、LCP協(xié)商部分、IPCP協(xié)商部分、查找UDP包部分、UDP解包部分、UDP包發(fā)送部分等。

Zigbee技術(shù)是一組基于IEEE批準(zhǔn)通過(guò)的802.15.4無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)研制開(kāi)發(fā)的組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)?；诟咝阅艿腃C2430ZigBee芯片，采用低功耗設(shè)計(jì)，支持多級(jí)休眠和喚醒模式，最大限度降低功耗,電源輸入電壓為2.0～3.6 V）。Zigbee技術(shù)具有安全性高、實(shí)現(xiàn)成本低、延時(shí)短等特點(diǎn)。

2.4 停車(chē)場(chǎng)內(nèi)導(dǎo)引屏顯示設(shè)計(jì)

LED導(dǎo)引屏是用戶(hù)體驗(yàn)的重要組成部分，準(zhǔn)確的LED導(dǎo)引能使駕駛員方便的找到合適的車(chē)位，及時(shí)顯示停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的空余車(chē)位數(shù)，并將空余車(chē)位位置顯示在LED屏上，便于駕駛員在最短時(shí)間內(nèi)選擇合理路徑進(jìn)行停車(chē)，減少了駕駛員尋找車(chē)位的時(shí)間消耗，同時(shí)也提高了停車(chē)泊位的利用率。LED導(dǎo)引屏設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 LED導(dǎo)引屏設(shè)計(jì)

2.5 停車(chē)導(dǎo)引APP設(shè)計(jì)

停車(chē)導(dǎo)引APP為駕駛員選擇合適的停車(chē)位帶來(lái)了便利。駕駛員只需要在系統(tǒng)中輸入停車(chē)場(chǎng)周邊設(shè)施的信息[5]，系統(tǒng)就可以根據(jù)以上這些信息向中央數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)發(fā)出查詢(xún)請(qǐng)求，并給用戶(hù)計(jì)算出最好的停車(chē)場(chǎng)及泊位來(lái)，最后進(jìn)行相關(guān)泊位的預(yù)定處理，從而減少駕駛員在路邊打探、尋找停車(chē)位的時(shí)間，也緩解了駕駛員無(wú)法停靠產(chǎn)生的急躁心理[6]。停車(chē)導(dǎo)引APP的應(yīng)用，完善了整個(gè)城市的交通系統(tǒng)，改善了城市環(huán)境，為車(chē)輛出行提供便利[7]?；诎俣鹊貓DAPI開(kāi)發(fā)的停車(chē)導(dǎo)引APP包括用戶(hù)管理模塊、停車(chē)庫(kù)位置顯示模塊、空余車(chē)位查詢(xún)模塊、路徑規(guī)劃導(dǎo)引模塊、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)及車(chē)位預(yù)訂模塊[8]，其功能架構(gòu)框圖如圖4所示。該停車(chē)導(dǎo)引APP可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域停車(chē)場(chǎng)空余車(chē)位數(shù)顯示、車(chē)位預(yù)訂與結(jié)算功能分別如圖5、6所示。

圖4 停車(chē)導(dǎo)引APP功能框架

圖5 區(qū)域停車(chē)場(chǎng)空余車(chē)位數(shù)顯示

圖6 車(chē)位預(yù)訂與結(jié)算功能

3 系統(tǒng)分析與總結(jié)

本系統(tǒng)分為2級(jí)控制,第一級(jí)為集中控制,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)集中、管理集中，具有較高的安全性，而且控制簡(jiǎn)單便捷，第二級(jí)為分布式控制，可以分別實(shí)現(xiàn)各模塊及區(qū)域化的管理[9]。

本系統(tǒng)采用2級(jí)導(dǎo)引，第一級(jí)為將釆集過(guò)來(lái)的停車(chē)位/場(chǎng)空位信息及時(shí)傳輸?shù)杰?chē)庫(kù)入口處的導(dǎo)引屏[10]，為駕駛員提供全面立體的停車(chē)信息，第二級(jí)為將靜態(tài)的區(qū)域街道路徑和動(dòng)態(tài)的停車(chē)場(chǎng)空閑車(chē)位信息發(fā)布移動(dòng)終端上，實(shí)現(xiàn)停車(chē)場(chǎng)位置、停車(chē)場(chǎng)空余車(chē)位數(shù)及停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等查詢(xún)，并實(shí)現(xiàn)路徑導(dǎo)引和車(chē)位預(yù)訂[11]。

本系統(tǒng)可以作為城市智能交通的組成部分，能提高停車(chē)泊位的利用率，促使停車(chē)設(shè)施利用的均衡化[12]，減少等待入庫(kù)排隊(duì)的車(chē)輛和駕駛員尋找停車(chē)泊位的時(shí)間消耗，從而緩解城市停車(chē)難問(wèn)題，減少交通管理部門(mén)的管理成本[13]。

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項(xiàng)目來(lái)源：2015年浙江省教育廳一般項(xiàng)目 城市停車(chē)導(dǎo)引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用( Y201533371)

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張曉燕（1983—），女，講師，碩士，研究方向?yàn)殡娮优c通信、汽車(chē)電子。