城市停車導引系統的設計

張曉燕

(浙江長征職業技術學院 310023)

城市停車導引系統的設計

張曉燕

(浙江長征職業技術學院 310023)

針對汽車擁有量的持續增加，停車位日益緊缺，帶來了交通堵塞和停車難等問題，隨著通信技術的快速發展，設計基于Zigbee和GPRS技術的城市停車導引系統，實現了停車位信息采集和管理、停車場內LED導引顯示及停車場外APP查詢與導引等功能，準確可靠的導引駕駛員找到合適的停車位，減少了駕駛員尋找停車位的時間和難度，提高了車位的利用率，緩解了交通擁堵現象。

停車導引；Zigbee；GPRS；導引APP

隨著我國經濟的高速發展，人民生活水平不斷的提高，人們開始追求更高的生活享受，私人汽車因其靈活的門到門運輸方式而成為人們出行的首選工具。據《2017-2022年中國停車場建設行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》顯示，截至2016年中國汽車保有量達1.94億輛，按1:1.4的國際通行標準來計算，目前國內汽車停車位總需要量約2.72億個，而我國停車位約有7 400萬個，供需嚴重失衡導致停車難問題日益嚴重[1]。通過對城市停車智能化的管理，在現有的停車位數量的基礎上，更高效的利用這些停車位，提高停車場的利用率，實現停車導引智能控制，才能完善整個城市的交通系統，改善城市交通環境、生態環境，為城市居民提供便利[2]。

1 系統總體架構

本停車導引系統包括信息采集模塊、信息通信模塊、系統主控模塊、導引顯示模塊。考慮到停車場有可能是多層、多區域的，將采集到的車位信息進行區塊化控制，便于對車位信息進行分類管理。信息通信模塊是將各個采集點的信息進行傳輸、分析統籌管理的重要部分。主控模塊是系統的核心，負責對信息的存儲、控制、分析等[3]。導引顯示模塊分為停車場內引導和停車場外兩級顯示。系統總體架構如圖1所示。

2 系統主要模塊設計

2.1 系統主控電路設計

本系統通過車位采集模塊實時檢測出車位信息，由Zigbee無線網絡將采集到的信息分區塊送入子站點，各子站點再通過GPRS無線網將信息送給主控中心，以CC2430為核心單元，在停車場內的導引屏上顯示空余車位數，并給出停車場內導引信息[4]。系統主控電路構成如圖2所示。

圖2 系統主控電路構成

2.2 數據采集模塊設計

超聲波傳感器采用UCM40的壓電陶瓷傳感器，驅動超聲波發射頭UCM40T與接收頭UCM40R配對的，將超聲波調制脈沖變為交變電壓信號，利用超聲波的發射、被測物體的反射和回波時差測算出被測物體的距離，重而判定出是否有車。利用超聲波探測模塊能準確檢測出泊車情況，能消除其他反射聲波的干擾及消除溫度漂移導致的車位探測誤判。超聲波探測模塊具有非接觸、調試安全、保養方便的特點。

2.3 信息傳輸模塊設計

信息傳輸模塊是支撐整個系統運行的基礎，通過GPRS無線網絡與Zigbee無線網絡的交接，將GPRS數據接收接口以及Zigbee接口匹配，在數據處理和轉發中心對所采集的數據進行分析統計和預測，按照預定的配置策略和算法，分別向各信息發布端發布準確、合理的停車信息。

GPRS(General Packet Radio Service)即通用分組無線業務，是在現有GSM網絡基礎上發展起來的分組交換系統，與因特網或企業網相連，向移動客戶提供豐富的數據業務，是現階段解決移動通信信息服務的一種較完善的技術方案。GPRS網絡部分主要包括MODEM撥號部分、LCP協商部分、IPCP協商部分、查找UDP包部分、UDP解包部分、UDP包發送部分等。

Zigbee技術是一組基于IEEE批準通過的802.15.4無線標準研制開發的組網、安全和應用軟件方面的技術標準，也是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。基于高性能的CC2430ZigBee芯片，采用低功耗設計，支持多級休眠和喚醒模式，最大限度降低功耗,電源輸入電壓為2.0～3.6 V）。Zigbee技術具有安全性高、實現成本低、延時短等特點。

2.4 停車場內導引屏顯示設計

LED導引屏是用戶體驗的重要組成部分，準確的LED導引能使駕駛員方便的找到合適的車位，及時顯示停車場內的空余車位數，并將空余車位位置顯示在LED屏上，便于駕駛員在最短時間內選擇合理路徑進行停車，減少了駕駛員尋找車位的時間消耗，同時也提高了停車泊位的利用率。LED導引屏設計如圖3所示。

圖3 LED導引屏設計

2.5 停車導引APP設計

停車導引APP為駕駛員選擇合適的停車位帶來了便利。駕駛員只需要在系統中輸入停車場周邊設施的信息[5]，系統就可以根據以上這些信息向中央數據處理計算機發出查詢請求，并給用戶計算出最好的停車場及泊位來，最后進行相關泊位的預定處理，從而減少駕駛員在路邊打探、尋找停車位的時間，也緩解了駕駛員無法停靠產生的急躁心理[6]。停車導引APP的應用，完善了整個城市的交通系統，改善了城市環境，為車輛出行提供便利[7]。基于百度地圖API開發的停車導引APP包括用戶管理模塊、停車庫位置顯示模塊、空余車位查詢模塊、路徑規劃導引模塊、收費標準及車位預訂模塊[8]，其功能架構框圖如圖4所示。該停車導引APP可以實現區域停車場空余車位數顯示、車位預訂與結算功能分別如圖5、6所示。

圖4 停車導引APP功能框架

圖5 區域停車場空余車位數顯示

圖6 車位預訂與結算功能

3 系統分析與總結

本系統分為2級控制,第一級為集中控制,實現了數據集中、管理集中，具有較高的安全性，而且控制簡單便捷，第二級為分布式控制，可以分別實現各模塊及區域化的管理[9]。

本系統采用2級導引，第一級為將釆集過來的停車位/場空位信息及時傳輸到車庫入口處的導引屏[10]，為駕駛員提供全面立體的停車信息，第二級為將靜態的區域街道路徑和動態的停車場空閑車位信息發布移動終端上，實現停車場位置、停車場空余車位數及停車場收費標準等查詢，并實現路徑導引和車位預訂[11]。

本系統可以作為城市智能交通的組成部分，能提高停車泊位的利用率，促使停車設施利用的均衡化[12]，減少等待入庫排隊的車輛和駕駛員尋找停車泊位的時間消耗，從而緩解城市停車難問題，減少交通管理部門的管理成本[13]。

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[3]胡娟娟.停車誘導系統關鍵技術研究[D].吉林：吉林大學，2006.

[4]季彥婕.城市停車誘導信息系統規劃及關鍵技術研究[D].南京：東南大學，2006.

[5]鮑曉東.智能停車場及其停車誘導系統設計方法的研究[D].北京：北京工業大學，2008.

[6]席旻.物聯網在智能停車場管理系統的應用[J].網絡通訊及安全，2011年9月：6621-6622.

[7]馬銘惠.停車誘導中信息預測的研究與實現[D].甘肅：蘭州理工大學，2006.

[8]王濤等.ETC中的車道控制系統設計[J].儀器儀表學報，2006，27(zl):606-607.

[9]范霖慶.DMSS軟件系統和OTA空中接口的研究及應用[D].西安電子科技大學，2011.

[10]譚麗等.基于RFID的高速公路不停車收費系統設計與實現[J].機電一體化，2010: 76-80.

[11]趙艷莉.德國科隆市停車誘導系統[J].國外城市規劃，2002，(3):45-46.

[12]張寶玉.信息化城市停車誘導關鍵技術與應用研究[D].2008.

[13]Mark E.Spencer.從概念到設計-圣荷西市停車誘導系統[J].城市停車，2005.

項目來源：2015年浙江省教育廳一般項目 城市停車導引系統的設計與應用( Y201533371)

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張曉燕（1983—），女，講師，碩士，研究方向為電子與通信、汽車電子。