基于工业以太网和超声波技术的室内停车诱导系统设计＊

商 林

（武汉交通职业学院，湖北 武汉 430065）

近年来，随着人们拥有机动车的快速增长，各大城市修建了大量的公用停车场、规划了许多市内街道停车位、小区车位，停车难状况得到很大的改善，但刚修好的路、规划好的停车场，没过多长时间就会出现堵车、停车难现象，然而，还有部分停车场出现车位闲置，停车场使用效率低，这些停车场一般分布在繁华商圈大型商场的室内停车场。目前，很多城市大型停车场都有停车诱导系统，当驾驶员按照停车诱导系统指引行驶到停车场入口时，由于是大型的室内车库，驾驶员担心室内停车场不方便找到停车位，不愿意选择大型室内停车场停车，所以，如何方便驾驶员快速找到室内停车场中的空余车位显得十分重要。

据国外研究部门测定，每辆汽车平均每年的动态行驶时间不到500小时，尚有8000多个小时均处于静态停放状态。也就是说，车辆“行”的时间不到“停”的时间的10%。具体到每一天，平均一辆车的开行不到3小时，其余21个小时就停在车位上［1］。随着我国经济的蓬勃发展，机动车拥有量也迅速增长，与此同时，在许多城市出现了“车多位少、停车难”的问题。这一问题不仅体现在公共场所停车位缺乏，也体现在许多停车场特别是大型地下车库，缺乏信息诱导系统，不能引导司机快速准确地找到停车位，导致司机不愿意把车停在室内车库，导致室内车库停车位的利用率低，停车场出入口出现堵塞现象，进一步加剧了停车难之痛。基于上述情况，我们选择武昌火车站地下车库为研究对象，利用超声波传感器检测车位的占、空状态，通过工业以太网传输数据到控制中心，控制中心处理数据后，发布到停车场内的LED诱导屏，帮助司机快速找到停车位［2］。

1 超声波检测占、空车位

所谓车位检测就是利用车位传感器检测出对应车位有无泊车，即车位占、空状态检测。文中采用超声波技术实现对车位占、空的判断。超声波车位探头工作原理：利用超声波发射，通过被测物体的反射、回波接收后的时差来测量被测距离，是一种非接触式测量设备。在停车场每个车位的正上方安装超声波探头，超声波探头按一定的时间间隔往地面发射超声波，遇到地面后，超声波反射回，被超声波探头接收。因为超声波探头离地面的距离是不变的，所以超声波往返的时间是固定的，称为t1。如果车位被占，超声波遇到车辆顶部返回，往返的距离缩小，导致时间也减小，称为t2。通过比较知道t1＞t2，可以判断车位的占空状态。使用超声波探头检测车位占空，具有造价低、不用开挖地面预埋附加反射装置、抗静电干扰等优势，所以用超声波探测技术来检测车位占空是广泛使用的方法之一［3］［4］。本文选择如图1所示凯达尔超声波探头，并配合车位灯，红灯表示车位被占有，绿灯表示车位空闲，方便司机区分占、空车位，快速泊车。

图1 车位探测器、车位灯

2 系统整体设计方案

2．1 停车场顶端安装车位探测器和车位灯

为了方便停车，管理部门已经对停车场进行了区域划分，并用英文字母表示，如A、B、C、D等区；在车位正上方离地面3米的天花板上铺设钢管骨架、24VDC电源线和超5类双绞线，在车位的正上方中心的钢管上固定车位探测器和车位灯［5］，如图2所示。

图2 车库上方结构

2．2 选择通信网络

由于武昌火车站地下车库不是很大，为了节约成本提高系统的可靠性，可以选择基于星型拓扑结构的工业以太网为数据传输方式，工业以太网技术主要应用于工业控制领域，是传统以太网技术的延伸，它是标准以太网技术和通用工业协议的结合，与IEEE802．3标准兼容。工业以太网具有速度快，稳定性高，抗干扰能力强，互联性和兼容性好等优势［6］。

工业以太网总线和计算机网络中的以太网技术是兼容的，都是采用TCP／IP协议传输数据，避免了不同协议间通信要使用协议转换设备，正是因为二者之间的兼容性，以太网总线上的设备可以通过交换机直接与计算机网络互联，实现数据有效传输和数据资源的共享，并且可以使用浏览器远程访问工业以太网数据终端，对工业以太网设备进行设置。工业以太网通信介质可以选择双绞线，成本低，工业以太网交换机这里选择的是神洲数码DCN系列产品，系统结构如图3所示。

图3 系统结构

2．3 系统工作流程

当有车辆进入停车场空车位时，超声波检测器检测到车位被占，首先把车位灯变成红色，然后把被占车位编号发给控制中心，控制中心接收到信息后，对信息进行处理，并把处理的信息发送到车位所在区域的LED屏，显示本区域还有空余车位数。同时对停车场入口每个区域的空车位数同步更新，方便司机选择停车区域，系统流程如图4所示。

图4 系统流程

3 系统测试效果

在测试中，选择停车场A区域为测试对象，A区有160个车位。当驾驶员进入停车场时，可以看到停车场入口LED屏显示的车位信息，如图5所示。看到信息后驾驶员选择直行，可以进入A区，进入A区后，驾驶员获取了A区有126个空车位信息，如图6所示，驾驶员选择一个车位灯是绿灯的车位，停好车，这时车位灯变成红灯，说明车位已经被占，同时A区空车位数减1，并通过以太网，发空车位编号到控制中心，处理后更新相关的信息。

图5 停车场入口诱导

图6 A区域空车位

4 结束语

系统利用工业以太网和超声波检测技术，自动检测停车场车位占用情况，空车位信息在LED显示屏上准确及时显示，通过对停车场内车位进行合理分区，在实时掌握各分区空车位分布数据的基础上，引导车主迅速找到空车位。同时，在关键位置如路口、拐弯处等用醒目的电子标牌指示空车位方向，引导司机迅速、方便地找到停车位置。从而提供全面停车指引服务，可以极大地提高停车场服务水准，提高车位利用率。

［1］高小博．停车难题：现状、原因及对策［J］．中共山西省委党校学报，2009，（1）：88－90．

［2］王泽河，樊月珍，毛恩荣．先进的城市停车诱导系统的研究［J］．计算机工程与设计，2006，（2）：188－189．

［3］司春宁．基于超声波的距离测量系统的研究及其应用［D］．上海：东华大学，2009：14－28．

［4］阎焕忠，王长涛，王鑫．便携式超声波测距仪设计［J］．科技广场，2008，（12）：190－192．

［5］马旭辉．城市商业中心区停车诱导管理的探讨［J］．交通运输系统工程与信息，2006，（2）：46－49．

［6］吴炳胜，杜晓雷，张帆．基于工业以太网的煤矿综合监控系统［J］．河北工程大学学报（自然科学版），2010，（3）：92－94．