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        一種基于智能技術的分布式車位鎖的設計與實現(xiàn)

        2020-07-04 02:41:00甘露張愫恒林鎣珊羅晶心
        機電信息 2020年5期
        關鍵詞:智能技術

        甘露 張愫恒 林鎣珊 羅晶心

        摘要:針對燃油車輛占用充電樁車位的問題,設計了一種基于智能技術的分布式車位鎖,通過車牌識別、車輛感應、車位鎖監(jiān)控等功能,避免燃油車輛占用充電樁車位,提高了充電站管理水平,提升了新能源汽車用戶的充電使用體驗。

        關鍵詞:分布式車位鎖;智能技術;充電站

        0 引言

        近年來隨著新能源技術的快速發(fā)展,新能源汽車進入了高速發(fā)展階段,與此同時,充電站、充電樁等新能源汽車的配套基礎設施建設步伐也不斷加快。相關調(diào)查顯示,2019年我國新能源汽車的充電樁保有量已經(jīng)達到108萬臺。但是,在充電站實際使用過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)燃油車輛占用充電樁車位的情況,導致電動汽車無法使用充電樁,對充電站的日常管理以及大眾的使用體驗造成了不良影響。

        1 項目設計

        1.1 ? ?項目概況

        隨著新能源汽車的迅速發(fā)展,我國電動汽車充電站不斷增多,如何對充電站進行高效管理已經(jīng)成為新能源汽車發(fā)展中亟待解決的一個問題[1]。鑒于充電站自身管理問題以及大眾觀念問題,當前經(jīng)常出現(xiàn)燃油車輛占用充電樁的情況,對于電動汽車的正常充電產(chǎn)生不利影響,也影響到充電站的日常管理[2]。

        針對上述問題,本次設計旨在解決充電站專用車位被燃油車輛占用的問題,引入智能技術,設計出了一種適用于電動汽車充電站的分布式車位鎖管理系統(tǒng)。本次設計的分布式車位鎖系統(tǒng)能夠有效區(qū)分新能源汽車和燃油車,實現(xiàn)車牌識別、車位鎖監(jiān)控、車位鎖升降、車位鎖升降遙控、車輛檢測功能,車牌識別率達到99%,響應時間為200 ms,工作環(huán)境溫度為-25~70 ℃,工作環(huán)境濕度<90%,防水性能達到IP67,系統(tǒng)金屬部件擁有防銹(防氧化)保護,系統(tǒng)電路擁有三防保護(防潮濕、防霉變、防鹽霧),抗壓性能為8 t,防撞性能為正反45°鎖死。

        1.2 ? ?功能要求

        根據(jù)充電站管理需求,本次設計的分布式車位鎖需要實現(xiàn)以下5項功能:

        (1)車牌識別:車牌識別模塊安裝在停車位的充電樁側(cè),正對整個停車位,其車牌識別區(qū)域設置為停車位。車輛進入識別區(qū)域,車牌識別攝像機檢測到車輛,拍照識別出車輛信息,上報給車位鎖監(jiān)控單元。車位鎖監(jiān)控單元判斷并存儲車牌信息:1)如果來車是新能源車或者白名單車輛并且有可用車位,則執(zhí)行開鎖;2)如果來車是燃油車輛或者黑名單車輛,則不執(zhí)行開鎖命令并告警指示。

        (2)車位鎖監(jiān)控:車位鎖監(jiān)控實時監(jiān)控站內(nèi)車牌,識別攝像頭識別信息、車位鎖狀態(tài)信息和車位內(nèi)車輛狀態(tài)信息。車位鎖監(jiān)控檢測到準入車輛,控制對應車位鎖落下,設定時間沒有停入車輛或者車輛開走一定時間后控制車位鎖升起。車位鎖上升遇阻一定時間后控制升起,車位鎖下降遇阻一定時間后控制下降。預留與后臺軟件通信功能,查看鎖及車位狀態(tài),控制車位鎖升起落下[3]。同時車位鎖監(jiān)控系統(tǒng)維護車位鎖狀態(tài),當上升遇阻、下降遇阻時,系統(tǒng)負責恢復車位鎖狀態(tài)。

        (3)車位鎖升降:車位鎖接收車位鎖監(jiān)控命令,并根據(jù)相應指令控制車位鎖升起落下。當車位鎖上升遇阻、下降遇阻、非法強壓等狀況時開啟報警裝置。

        (4)遙控車位鎖升降:系統(tǒng)每個車位鎖附帶一個單路遙控開關,車位鎖監(jiān)控通過接收遠程遙控或現(xiàn)場遙控器信號控制對應車位鎖升起落下。

        (5)車輛檢測:檢測地感線圈上方車輛有無通過,開關量信號傳輸給上層模塊,感應靈敏度可調(diào)。

        2 系統(tǒng)結(jié)構

        分布式車位鎖管理系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構如圖1所示。

        (1)車牌識別攝像頭:對進入識別區(qū)域的車輛信息進行識別,上報給車位鎖監(jiān)控。上報的車輛信息包括:車輛類型、車牌號、車牌顏色等。通過軟件可設置相機識別的觸發(fā)方式、場景選擇、識別距離、來車方向。通過測試軟件可實時顯示相機當前監(jiān)控的圖像信息及識別車輛信息。

        (2)車位鎖監(jiān)控模塊:車位鎖監(jiān)控模塊是該系統(tǒng)的總控單元。和車位鎖監(jiān)控單元連接的主要模塊有:智能車位鎖、車牌識別攝像機、無線遙控開關等。車位鎖監(jiān)控單元實時監(jiān)控的模塊信息包括:車牌攝像機識別信息、車位鎖狀態(tài)信息、車位內(nèi)車輛狀態(tài)信息和無線遙控開關狀態(tài)信息。

        (3)車位鎖:接受車位鎖監(jiān)控的管理和控制,配合車位鎖監(jiān)控實現(xiàn)對充電車位的管理和控制,主要包括車位鎖結(jié)構設計優(yōu)化、車位鎖控制板軟硬件設計和實現(xiàn)。

        車位鎖結(jié)構優(yōu)化,通過研發(fā)、設計、選型、改造等方式優(yōu)化車位鎖結(jié)構,達到抗壓、防撞、美觀、堅固、耐用的目的,減少用戶現(xiàn)場維護工作量。

        車位鎖控制板卡軟硬件設計和實現(xiàn):車位鎖應支持5位32個地址撥碼開關設定。結(jié)合車位鎖結(jié)構,通過光電開關實時采集車位鎖搖臂當前狀態(tài),通過開入量采集車輛檢測模塊有車無車狀態(tài),上報給車位鎖監(jiān)控;接受車位鎖監(jiān)控控制的車位鎖搖臂升起落下;上升遇阻、下降遇阻、非法強壓狀態(tài)的檢測和報警;車位可以顯示“進入/禁止進入”LED燈光提示。

        (4)無線遙控模塊:每臺車位鎖監(jiān)控單元配備一個無線遙控開關,包含信號發(fā)送模塊和接收模塊。接收模塊將接收到的信號轉(zhuǎn)換為開關量。將接收模塊接入到車位鎖監(jiān)控的隔離輸入端子1。開關選用自鎖開關,用戶按下開關一次,接收模塊控制繼電器動作一次,車位鎖監(jiān)控檢測到開入狀態(tài)改變控制道閘放行一次,控制一個空閑車位的車位鎖落下供臨時車使用。

        (5)車輛感應模塊:檢測地感線圈上方有無車輛,通過開關量信號傳輸給上層模塊(道閘控制板或車位鎖控制板),感應靈敏度可調(diào)。車輛檢測模塊線圈施工參考《車輛檢測線圈施工指南》。

        (6)配置與調(diào)試模塊:系統(tǒng)參數(shù)配置采用可直讀的文本格式存儲在SD卡中。使用文本編輯器即可編輯,無需特別配置工具。此外,系統(tǒng)預留調(diào)試串口可以實時獲取車位鎖監(jiān)控管理車位的車位鎖狀態(tài)、有車無車狀態(tài)、車位鎖啟用/禁用狀態(tài)、車位鎖通信狀態(tài)、開鎖原因、閉鎖原因,顯示給測試人員。

        3 系統(tǒng)控制邏輯

        (1)本次設計的分布式車位鎖的來車識別開鎖流程如圖2所示。系統(tǒng)通過攝像頭進行來車檢測,對車牌分析判斷是新能源汽車(綠牌)還是燃油車(藍牌),另可通過系統(tǒng)手工錄入白名單和黑名單車牌號,對于綠牌及白名單車牌執(zhí)行開鎖命令,開鎖成功后持續(xù)執(zhí)行無車閉鎖監(jiān)視,如果開鎖失敗則提示車鎖故障;如藍牌或黑名單車牌則將執(zhí)行報警操作[4]。

        (2)本次設計的分布式車位鎖的遙控開鎖流程如圖3所示。系統(tǒng)接收到遙控命令后下發(fā)開鎖命令,系統(tǒng)執(zhí)行開鎖命令,開鎖成功后持續(xù)執(zhí)行無車閉鎖監(jiān)視,開鎖失敗則提示車鎖故障。

        (3)本次設計的分布式車位鎖的系統(tǒng)狀態(tài)切換邏輯如圖4所示,主要包括閉鎖無車、開鎖無車、開鎖有車、閉鎖有車4個狀態(tài),其中閉鎖有車為故障狀態(tài)。

        4 結(jié)語

        伴隨著新能源充電站的快速增加,燃油車占用充電樁已經(jīng)成為影響充電站日常管理的重要問題,本次研究旨在設計一種基于智能技術的分布式車位鎖,以解決燃油車占用充電車位的問題。本次研究設計的分布式車位鎖系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)車牌識別、車位鎖監(jiān)控、車位鎖升降、遙控車位鎖升降、車輛檢測功能,系統(tǒng)結(jié)構主要包括車牌識別攝像頭、車位鎖監(jiān)控模塊、車位鎖、無線遙控模塊、車輛感應模塊、配置與調(diào)試模塊等。通過實踐測試,本次設計的分布式車位鎖能夠基本實現(xiàn)充電站車位鎖閉功能,并可以遙控開鎖,解決了燃油車占用充電樁的問題,可以在市場中推廣應用。

        [參考文獻]

        [1] 宋博,李磊,王玉濤.基于單片機的遙控智能車位鎖設計[J].電腦知識與技術,2016,12(18):227-229.

        [2] 白志青,李言武.基于單片機的智能伸縮型車位鎖設計[J].淮海工學院學報(自然科學版),2018,27(2):37-40.

        [3] 李淵博,張紅雨,牛嘉祥.基于藍牙的智能車位鎖設計[J].電子設計工程,2017,25(13):126-129.

        [4] 丁蒼璧,陸子堃,殷若宬.智能車位鎖的設計與實現(xiàn)[J].無線互聯(lián)科技,2018(14):74-77.

        收稿日期:2020-01-21

        作者簡介:甘露(1989—),女,福建古田人,碩士,工程師,主要從事電力行業(yè)工作。

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