單片機控制空中智能停車場的設計與應用探究

杜慶璽

摘要：城中心商場地帶，用地緊張，停車位設置較少，交通擁擠，車輛亂停亂放的現(xiàn)象嚴重。并且許多商場周圍人流量大，缺乏相應的天橋等配套設施，給行人的出行安全帶來極大的隱患。本篇文章對空中停車場進行優(yōu)化涉及，將其與過街天橋相結(jié)合，在滿足行人過街的需求之外，在空中建設智能停車場。智能停車場利用單片機和外接傳感器進行智能控制，實現(xiàn)無人停車場的智能控制。該設計具有功能多樣、運營成本低、易于推廣等特點。

關鍵詞：多功能天橋;智能空中停車場;車輛掉頭

中圖分類號：TP368.1;U491.71 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0009-03

1 研究背景

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，汽車保有量逐年上升。汽車數(shù)量的提升在為百姓生活帶來便利的同時，也產(chǎn)生了一系列隨之而來的車輛管理與道路交通的問題。人口與密集商業(yè)區(qū)人流量大、停車位需求也隨之上升，“停車難”的現(xiàn)象逐漸成為常態(tài)。根據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2017年國內(nèi)汽車停車位需求量達到2.7億個，預計2018年將達到3億個。但是按照目前的停車場發(fā)展速度來看，我國大城市的汽車保有量與停車位比例約為1：0.8，中小城市約為1：0.5，相較于發(fā)達國家的1：1.3，我國停車位比例明顯偏低，停車設施的建設問題亟待解決。同時，商業(yè)區(qū)人車矛盾也隨之上升，堵車嚴重、車輛掉頭難、行人過街難等系列問題也隨之產(chǎn)生。

2 研究方法

通過模型法和查找文獻相結(jié)合的研究方法，開展本項研究。在發(fā)現(xiàn)問題之初，通過政府工作年鑒資料，查找閱讀大量相關文獻及統(tǒng)計資料，確定研究的發(fā)展現(xiàn)狀和進程。再結(jié)合本地情況，配合各國各地不同的處理辦法，提出新的解決方案。然后著手設計模型并準備所需的材料，進行構(gòu)想的實物模型化搭建步驟。

3 研究思路

本研究主要為解決人、車流量大、用地面積緊張的中心商區(qū)汽車停車及疏散人流的問題。是集天橋、立體停車場、汽車掉頭轉(zhuǎn)向等于一身的多功能停車場，并配有充電裝置，可為新能源汽車提供充電服務。通過本次設計可以緩解車位不足，汽車亂停亂放，行人過街難等一系列的交通管理問題，汽車還可以借助天橋轉(zhuǎn)向，也間接緩解了大型十字路口的交通壓力，對促進地區(qū)區(qū)域性協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展將發(fā)揮有一定的作用。

4 結(jié)構(gòu)功能設計

如圖1的結(jié)構(gòu)草圖中所繪制基本結(jié)構(gòu)，設計主體為天橋造型的空中停車場，這種結(jié)構(gòu)不僅可以降低停車場建造成本，同時還能夠充分利用中心城區(qū)的立體空間，緩解主城區(qū)或商業(yè)區(qū)緊張的土地資源壓力。在確定了主體建造結(jié)構(gòu)的基礎上，本設計還增加了以下幾方面的功能設計。

4.1 行人過街天橋功能

人口密集的城市商業(yè)區(qū)行人過街常與車輛行駛發(fā)生沖突，除了會導致交通擁堵之外還會危害過往行人的人身安全。因此目前城市建設中會在人口密集區(qū)建設過街天橋以解決人車之間的沖突。該系統(tǒng)設計具有人行過街天橋的功能，能夠保證人們空中過馬路，避免車流與人流在平面相交時的沖突，保護行人安全的同時也提高了車輛行駛速度，很大程度上減少了交通事故發(fā)生的概率。

4.2 空中智能停車場功能

空中停車場則是把車停在空中，減少使用城區(qū)內(nèi)緊張的土地資源，增加地面空間，提高空間使用率，有利于緩解交通堵塞等一系列城建壓力。停車場設計實現(xiàn)無人控制智能化管理，利用單片機硬件和紅外傳感器結(jié)合，實現(xiàn)停車場的自動計數(shù)功能，能通過單片機的顯示數(shù)碼管實時顯示空中停車場剩余車位，便于司機讀取余位信息。停車場入口處如有車輛通過，紅外傳感器發(fā)出信號，在數(shù)碼管上顯示加一，出口處如有車輛駛出，紅外傳感器發(fā)出信號，在數(shù)碼管上顯示減一。通過數(shù)碼管上的示數(shù)來反映停車場內(nèi)的車位剩余量。然后借助一個顯示屏公示出停車場的剩余車位數(shù)，以便司機判斷是否可以上去停車。停車場可以實現(xiàn)智能無人控制，通過系統(tǒng)設計的智能控制和繳費系統(tǒng)，實現(xiàn)車輛的停留計時和繳費。

4.3 車輛掉頭功能

現(xiàn)有的空中停車場只是為了解決“停車難”這一個問題，而本次設計為了緩解地面交通壓力，加入了方便車輛掉頭的功能。如果車輛能夠從停車場上實現(xiàn)掉頭，就能減少馬路上部分車輛肆意掉頭所導致的交通擁堵的現(xiàn)狀和交通規(guī)劃中單行道路對于司機掉頭不友好的交通規(guī)劃。立體停車場的車輛掉頭功能可以為車輛出行帶來了極大的便利，也為與司乘人員的人身安全提供了一定的保障。

4.4 停車平臺功能設計

空中智能停車場劇本基本的過街天橋功能、智能停車場功能、車輛掉頭功能之外，還在空中平臺的剩余部分進行進一步的功能完善設計，利用剩余空間面積進行新能源汽車充電功能區(qū)、司機休息區(qū)劃分。隨著新能源汽車的發(fā)展和普及，汽車充電樁的配置越來越成為司機出行時的焦慮問題。利用空中停車場的剩余空間規(guī)劃數(shù)個共享充電樁，能夠有效解決新能源汽車的充電難題，同時給司機提供了短暫休閑區(qū)，如圖2。

5 技術原理

5.1 系統(tǒng)基本功能描述

無人智能停車場利用非計算機編程硬件DP801單片機編程，主要利用2個紅外傳感器、單片機上數(shù)碼管板和揚聲器實現(xiàn)模擬智能識別智能停車場空位的過程，如圖3。單片機主板上的數(shù)碼管顯示的數(shù)字為當前車庫所剩余的車輛數(shù)，每當有1輛車進入智能停車場時，出發(fā)紅外傳感器，單片機控制數(shù)碼管上的數(shù)會自動減1，表示當前車庫內(nèi)的停車位減少1位;每當有1輛車駛出智能停車場時，單片機控制數(shù)碼管上的數(shù)會自動加1，表示當前車庫內(nèi)的停車位增加1位。而且當車庫內(nèi)停車位已滿時，數(shù)碼管上顯示數(shù)字為00，若再有車輛進入停車場，揚聲器發(fā)出報警聲音，提醒車主車位已滿。

5.2 技術要點

編程過程中，要注意紅外傳感器的靈敏度調(diào)節(jié)，紅外傳感器的檢測距離要剛好能夠檢測到車輛從出入口正常通過時情況，紅外傳感器檢測距離不能調(diào)整過長，過長則會檢測到墻壁等障礙物造成紅外傳感器誤觸而使停車場計數(shù)功能失靈。同時單片機對于紅外傳感器的出發(fā)程序要編寫成紅外傳感器斷開-閉合-斷開作為一個檢測和計數(shù)周期，這樣計數(shù)功能才精準，要不然會導致車輛的一次駛過而紅外傳感器的的持續(xù)觸發(fā)導致數(shù)次單片機數(shù)次計數(shù)，從而導致計數(shù)功能不準。

6 項目亮點

在查閱相關文獻資料時，尚未發(fā)現(xiàn)與“基于非計算機編程空中智能停車場的設計與實際應用”相關的資料記載。該設計主要創(chuàng)新點如下：

（1）將人行過街天橋與空中停車場相結(jié)合，減少了成本，既有利于擁擠路段的汽車停放，又有利于保障過街行人的安全，將有效緩解“停車難”、“過路難”的問題。

（2）汽車可以通過天橋進行變道變方向掉頭，免去了必須通過路口轉(zhuǎn)彎的麻煩。既便利了司機的正常行駛，又有利于提高道路的行車效率，緩解了道路的行車壓力，利于改善道路的行車狀況，有充當“道路緩沖器”的功能。

（3）集多種功能于一體：此種停車場包含了充電、停車、人行天橋、休閑娛樂等一系列功能。設計配備充電裝置，有利于新能源汽車的出行，可以一定程度上減輕新能源汽車“出行難”、“里程短”的問題，同時也為電動自行車等非機動車提供了固定的充電場所，便于市民綠色出行，提升行車里程。

（4）在有限程度內(nèi)極大的利用了馬路空間，有利于提高城市內(nèi)土地的集中利用率。并且也可在天橋上提供飲食等休閑娛樂項目，既可以為低收入人群提供一定的收入來源，又便于城市小攤小販的規(guī)范經(jīng)營與管治，促進城市管理的規(guī)范化。

（5）空中停車場相比于地下停車場成本低廉，并且開發(fā)型式多種多樣，建設用地靈活，不用同地下停車場一樣考慮地質(zhì)等問題，可以按照需要在不同社區(qū)及單位前進行建設。

7 結(jié)語

本設計集人行道、停車場等多項功能于一身，有利于停車場的規(guī)劃、人行天橋的設置以及城市的合理管理。將人行過街天橋與空中停車場相結(jié)合，合理利用馬路空間，提高城市土地資源利用率，促進了擁擠路段的汽車停放與過街行人的安全等問題的解決。汽車可以通過天橋變方向掉頭，便利司機行駛且提升行車效率。同時設計配備充電功能，方便新能源汽車出行，增加續(xù)航里程。并且空中停車場成本低，建設靈活，適合應用于用地緊張的大型超市、中心商務區(qū)，經(jīng)改造后也可用于繁華的十字路口，特別適用于優(yōu)先發(fā)展的老城區(qū)和正在規(guī)劃的新城區(qū)。通過相關文獻資料可以了解到，之前國內(nèi)外關于立體停車場的研究都只是具有單一功能，并且大都是公益性，建設于某一個別單位旁，沒有做到大眾化，而且維護成本較高。個體企業(yè)無力修建國內(nèi)現(xiàn)有形式的停車場。故本次實驗對于以上相關問題都進行考量，并實施了一定程度的改進。

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