停车诱导系统中泊位信息采集子系统设计

徐运武+李艳

摘 要：通过智能停车诱导系统能有效提高停车设施的利用率，缓解路网的交通压力。准确可靠的信息采集是停车诱导系统实现诱导功能的重要前提，文中提出了以地感式采集器为主，PC式采集器为辅的信息采集方式，同时介绍了采集器的硬软件组成及工作原理，并给出了流程图，从而为停车诱导系统提供实时、准确的泊位信息。

关键词：停车诱导系统；地感式采集器；PC式采集器；泊位信息

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）06-00-03

0 引 言

通过智能停车诱导系统项目的实施，引导驾驶员由盲目行驶选择停车泊位变为有目的的行驶选择停车泊位，在一定程度上提高了停车泊位的利用率[1]，可缓解路网的交通压力，为交通参与者提供更高水平的交通管理服务。同时也为智能交通（ITS）的进一步研究与实施打下坚实基础[2]。

停车诱导系统可从功能上划分为泊位信息采集部分、泊位信息发布部分、无线通讯部分和停车诱导中央控制系统。泊位信息采集设备在停车场各出入口实时检测进出车辆，采集停车场车位变化数据。此车位变化数据通过无线公用通讯网络由停车场诱导系统传送，经停车诱导控制系统进行处理，生成对应于各停车场的空余泊位数据，并对相应信息显示牌进行划分。对应停车场的空余泊位数据再通过无线通讯网络下达到相应信息显示牌显示空余泊位，可向驾驶员提供各停车场的有效空位信息。

1 地感式采集器

地感式采集器是采集停车场空车位变化数的设备。将其安装在停车场出入口，通过车辆检测器探测是否有车辆通过出入口，并通过单片机统计单位时长内车辆进出停车场的相对变化数，将该变化数上发给中控服务器，统计出该停车场的剩余空车位数[3]。

1.1 地感式采集器结构示意

图1所示为地感式采集装置。这是一种典型的信息采集設备，微控制器控制整个设备协调工作，数字键盘用于输入初始化现有空车位数、停电恢复数据和消除累计误差。该方案的特点是可靠性高、成本适中、适用性广（各种停车场均可装备，包括无任何机电设备的全人工管理的停车场）[4]。

1.2 地感式采集器硬件组成

1.2.1 无线通信模块

无线通信模块能够将采集设备、发布设备与位于交警局的中控系统联网，确保整个停车场诱导系统正确可靠、及时快速、经济可行地协调运行。本停车诱导系统采用4G通信模式，故在此采用LTE通信模块[5]。

1.2.2 地感检测

一个进口或出口设两个线圈，可依靠触发顺序判断车辆的进出方向。产生中断信号输入，实现车位信息的实时采集。

1.2.3 键盘

用于输入初始化现有空车位数、停电恢复数据和消除累计误差。

1.2.4 LED

LED为四位数码管，用来显示人工所进行的操作及正常运行时由中控所回传的与发布牌一致的空车位信息。

1.2.5 时钟

可以在每条信息上附加时间属性，便于中控系统统计分析，协调整个系统工作。

1.2.6 存储器

存储系统参数、当前累计数和发生通信错误后的未发累计数等信息。如发生停电、异常掉电或通信失败等情况，存储器能够保存信息，异常情况恢复后立即接续工作[6]。

1.2.7 固定车位消除按键

用于人工向中控发送抵消信息，消除固定车位所引起的累计计数。

1.3 地感式采集器软件组成

软件部分与硬件模块对应，分为主模块、LTE模块、RTC模块、存储模块、键盘及显示模块和地感检测模块。主模块实现采集设备操作的全流程，可把其它几个模块按照特定逻辑关系联接起来实现采集功能。采集设备实现的工作流程如图2所示。使用 TCP/IP业务前必须确定模块并找到网络，且信号值大于14，业务前必须执行的指令有AT+CPIN？，查找是否找到卡，AT+NETMODE查询第7个参数是否为2，为2则代表网络正常，再用AT+CSQ查询信号强度，基本状况良好就可以执行数据业务。上电后初始化硬件端口，进行硬件自检和数据初始化，然后打开中断，复位LTE模块并与中控服务器建立连接，把本设备的模块号上传给中控服务器，根据服务器的应答校准本地时钟，设定进出口模式，然后程序进入主循环；主循环依次定时空车位变动数、接收空车位总数并通过LED显示，定时检查是否与中控服务器保持可靠连接，根据地感检测器的中断信号累计出入场车辆，根据键盘输入的车位数修正空车位数；通过发送AT+CIPSTATUS”指令查询LTE的连接状态，若LTE模块返回状态为“TCP CONNECT”，则表明终端已与SERVER建立TCP连接，若没有返回上述信息，则调用连接指令AT^IPCALL=1发起呼叫，返回OK[7]， AT^IPOPEN=1，1200，“123.245.213.012”，1234，0//进行TCP连接，连接成功后便可进行数据收发，终端上传LTE模块的序列号给中控系统，由中控服务器返回包含时间信息及停车场类型信息的握手成功协议，采集设备再对RTC进行初始化，到此为止采集设备进入了正常工作的状态；“AT+CIPSTATUS”指令执行动作，若LTE模块返回状态为“TCP CONNECT”，则表明终端已确认LTE模块与中控连接成功，系统将根据预定的定时器时间定时上传空车位变动数，并检查是否与中控服务器保持可靠连接，将接收到的空车位总数传送给LED显示。同时根据地感中断响应和出入口类型累计空车位数，出场增加，入场减少。此外，还根据键盘中断修正空车位变动数，并立即上传给中控服务器。传感式采集器软件工作流程如图2所示。地感数据处理流程图如图3所示[8]。

1.4 地感式采集器出入口设定

地感式采集器主板如图4所示。由图可知，在印刷电路板上有2组4位的拨码开关，可设置各地感检测线圈的出入性质，指定对应的线圈检测到的车辆触发信号是代表有车出场还是有车入场。每个地感式采集器能同时连接4组地感检测信号，左边拨码开关的第1～4位分别代表4路信号是单线圈口（只能检测是否有车辆通过，无法辨别行驶方向）还是双线圈口（既可检测是否有车辆通过，又可辨别车辆行驶方向）。当左边拨码开关的第1～4位被设定为单线圈口时，右边拨码开关的第1～4位分别代表4路信号是入口还是出口；当左边拨码开关的第1～4位被设定为双向口时，右边拨码开关的第1～4位分别代表4路信号是内地感线圈（安装在该口靠停车场内的位置）还是外地感线圈（安装在该口靠停车场外的位置）。由这2组拨码开关共同确定4路检测信号是导致空车位变动数递增还是递减。第1路信号由2组拨码开关的第1位共同确定，第2路信号由2组拨码开关的第2位共同确定，第3路信号由2组拨码开关的第3位共同确定，第4路信号由2组拨码开关的第4位共同确定[9]。

2 PC式信息采集设备

2.1 PC式采集器连接示意

对于有空车位信息搜集或发布的停车场，可以利用其搜集的空车位信息修改管理软件，由PC机通过RS 232串口驱动LTE模块，将信息发送到移动局，通过专线连接到移动局的中央控制系统便可立即接收上传的空车位信息。PC式采集器连接示意图如图5所示。

这种模式的信息采集设备其实质是一个LTE模块（必要时加一个便携式电源），充分利用现有资源，极大地降低了成本，方便推广。然而，其不足之处在于，要求现有停车场具备空车位信息搜集功能，同时，为将信息传出去，还需要修改管理软件，而停车场早已建成，再与供应商协商修改软件较为麻烦。

2.2 PC式采集器硬件组成

PC式采集器的硬件原理框图如图6所示。PC式采集设备是地感式采集设备的简化版本，可直接接收来自PC机的数据，通过MSP430数据处理后按照与中控的通信协议从LTE模块发送，其中所用芯片及LTE模块与地感式采集系统一致。PC式采集器的软件部分与地感式采集器的软件部分相似，不同之处在于PC式采集器没有地感信号检测部分、键盘输入部分、LED显示部分。此外，地感式采集器上发的数据是车位变动数，而PC式采集器上发的是空车位总数[10]。

3 泊位信息采集模式选择

一般停车场都有两个以上出入口，由此带来了设备的共用问题。配置原则考虑经济性、技术实现难度、信息采集的可靠性、信息传送的准确性、施工难度。综合考虑以上因素，建议信息采集设备配置如下：

对于PC式，由于已有整个停车场的空位信息，所以只需配置1個LTE通信模块和相应的附属电源即可。

对于地感式，如果2个口（无论是出口还是入口）的距离小于5 m，则可用1个一拖二（1个检测器、2个线圈）的地感，其余部分可共用1套设备。如果2个口的距离大于5 m，则需要用2个独立的设备，尽管可以用通信线连接后共享部分部件（地感、LTE模块、图像捕捉卡等），也可简化1个控制器使之成为从机，但由此带来的可靠性问题、布线材料和施工费用等因素会在很大程度上抵消所节省的费用。对于多于2个口的其它口，靠近的仍然可以共享部分部件，但远离的便只能独立成套。

4 信息采集设备的功能

信息采集设备的功能和优点如下：

（1）以地感式采集器方式为主，采集空车位信息，准确可靠。

（2）以PC式采集器为辅，节省造价。

（3）初始化：用数字键盘和LED数码管实现空车位次的人工初始化。

（4）信息存储：可存储系统参数、当前累计数和发生通信错误后的未发累计数等。

（5）实时时钟：可在每条信息上附加时间属性，便于中控系统统计分析。

（6）车辆进出判断：1个口设2个线圈，可以靠触发顺序判断车辆的进出。

（7）LTE通信模块：实现停车诱导系统与通信网络的无线通信。

（8）存储保护：若发生停电、异常掉电或通信失败等情况，能够保存信息，异常情况恢复后可立即接续工作。

（9）定期或随机自检。

（10）异常情况报警。

5 结 语

泊位信息采集子系统是整个停车诱导系统的信息来源点，其数据的准确性和传送方式直接决定所发布信息的真实性。因此本设计信息采集设备配置以地感式采集器为主，采集空车位信息；以PC式采集器为辅，以保证信息的采集方式、准确率、传送方式、控制方式、设备工作的可靠性，为智能交通（ITS）的进一步研究与实施打下坚实基础。

参考文献

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[5]刘传瑞.基于ZigBee和地磁传感器的新型无线交通监控系统的研究与实现[D].成都：电子科技大学，2011.

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[11]吕鑫，王忠.ZigBee无线数据传输模块的设计与实现[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2010，33（4）：332-335.