外部引導式停車場泊車引導系統

鐘新華，楊艷

（攀枝花學院 智能制造學院，四川攀枝花，617000）

0 引言

隨著5G 網絡的問世，在停車場智能化方向的停車場泊車系統的設計有了實現的可能性。無論是寶鶴鵬[1]所提出的利用多傳感器標定與融合數據的方法來實現自動泊車功能。還是孫康康[2]所提出的利用物聯網與Dijkstra 結合識別車牌引導停車的方法。都是新時代的產物，但卻普遍存在著局限性，智能化程度高，但因為修建成本高昂，無法實際運用到干擾信號強的復雜停車場景中。韓浩然[3]利用手機APP 和車位傳感器結合，實現智能泊車成本低廉。但從車主心理學角度分析，無法實現，且僅適用于小區等停車庫。從車主和停車場管理方利益最優化，則需要一種改造成本低廉、適用于所有用戶群體、不對車輛改造、適用于各種復雜停車場的停車場管理系統。在智能化的基礎上，只借助停車場現有設施實現車輛智能泊車智能引導?；谝陨蠁栴}，提出了一種外部引導式停車場管理系統，來解決車輛在停車場入口處或在停車場內停車尋找車位時，造成路口堵車排隊形成的問題。

1 總體概述

■1.1 系統設計概念

目前停車系統過于繁雜，智能化程度隨成本上升導致實用性降低。各場所系統不同，多數停車場存在信號差，干擾強的問題，導致APP、車聯網等需要用戶進行接入式的系統存在局限性，無法大規模進行普及。

本系統的優點在于，在智能引導泊車的基礎上，設備全外部接入。即無APP、無信號、無感引導，具有高普及性，針對現有老舊停車場進行智能化改造，實現減少人工成本的效果。通過單片機控制的顯示屏與車位車牌結合，實現無信號引導，避免了因地下停車場導致的手機引導無信號、系統復雜成本高昂的缺點。

■1.2 系統設計框架

如圖1 所示，該系統由電源供電部分、車位檢測部分、單片機接收信息處理反饋部分和顯示牌引導部分組成。

圖1 總體系統設計流程圖

1.2.1 車位檢測部分

由各單車位的磁感應檢測器構成的集合體，通過信息處理反饋部分單片機程序，劃分成N 個控制區域，減輕信息處理反饋部分壓力。當車位有車輛進入后，該車位檢測器發射的0 信號改變為1 信號，傳輸至單片機處理過后信息傳輸到顯示牌。需要檢修的特定車位，由反饋信息發射0 信號控制單車位檢測器信號始終為0，實現特定車位不使用，不干擾系統程序判斷。

1.2.2 信息處理反饋部分

內部程序通過89C52 單片機進行編寫，其程序核心內容由三大部分構成：

一是區域空余車位數檢測，通過接收車位檢測部分信號，將運行檢測結果通過數顯信號傳輸至特定區域的顯示牌達到外部式引導的核心目的；

二是控制器集成程序，將各車位檢測部分的傳感器集成體電路進行區域劃分，與區域中引導顯示牌結合；

三是車位啟用程序，在信息處理部分外部輸入口控制車位檢測部分信號關閉，特定位置車位檢測器實現檢修、預定等局部控制的功能。

1.2.3 顯示牌引導部分

由四種類型的數位顯示牌和控制信號燈共同組成：

①安裝在特定區域部分的提示引導車牌，接收信號后，顯示該控制區域空余車位數。當控制區域位滿時，信號燈由常綠變為常紅，引導車位繼續行駛。

②為放置在停車場上下層處數位顯示牌，該數位顯示牌由下層單片機處理反饋部分控制，對下層空余車位進行計數。

③為入口處數位顯示牌，對停車位內所有車位數進行計數，判斷停車場能否繼續容納車輛，達到車位實時信息傳輸和引導的目的。

④位于停車場道路交叉口死角，顯示牌內含方向指示器，顯示距離該牌最近控制區域。

1.2.4 電源供電部分

選用接入380V 工業電壓，為系統提供穩定的電壓源。通過2200W 電源逆變器和電子點火變壓器控制，為每個部分通過不同且穩定的電源。

■1.3 系統大致工作情況

當有車輛進入停車場時，流程如圖2 所示。停車場入口處，顯示空余車位數，車主在辨別空余車位數后進入停車場，若入口處車位空余數為0，停車駕駛汽車第一時間離開。車主進入停車場后，觀察各劃分區域內空余停車位數，選擇區域進行進入，通過綠燈指示燈前往空余車位。紅燈代表該區域位置已滿，通過指示燈，前往其他區域。當該層區域已滿時，指示燈為全紅，駕駛員控制車輛前往下層停車場。下層停車場入口處統計顯示空余車位數。車主獲取下層信息后駛入下層空間，進行泊車。最終完成泊車達到行駛路徑無重復的效果。

圖2 系統流程圖

本系統通過單片機控制，將停車場每層按照停車位數劃分為N 個控制區域。單個控制區由單個單片機控制引導牌，每層入口處由單片機收集各區域單片機信息后控制層引導牌。停車場入口處單片機收集各層數據最后控制入口引導牌，如圖3 所示，引導牌位于停車場道路上方，在四邊形定義區域雙向環繞分布。引導牌顯示該環繞定義區域空余車位數，信號指示燈位于指示牌右側。狀態分別為置1紅燈禁止和置0 綠燈可以通行兩種。

圖3 停車場引導牌布局圖

對停車場進行模擬，設置停車場僅有4 個規劃控制區域。

當車輛入口進入后會出現以下情況：

①當ABCD 指示燈均置0，引導指示牌顯示車位數，用戶根據實際需求隨意選擇停車位。

②當ABCD 指示燈有一位兩位或三位停車場置1，其余置0，123456 引導指示燈不工作。由控制區域內引導牌顯示車位數，置1 停車場，指示牌內容顯示為指向箭頭，就近有空余車位停車區域。

③當ABCD 指示燈均置1，則啟動123456 指示燈。當位于停車場底層其內容為指示箭頭指示停車場出口位置。否則指示箭頭指示停車場下層位置。下層指示牌開放，下層空余車位數。指示燈置0。

④當ABCD 均置1，下層未滿時，停車場入口關閉。入口處指示燈顯示為0，停車場內部12345 指示燈指示箭頭指向停車場出口位置。

2 子系統組成

■2.1 顯示牌引導部分

顯示屏引導部分其目的在于引導駕駛員查看顯示屏數據，通過引導指示燈引導駕駛員進行泊車操作。顯示牌引導部分作為外部介入式系統核心部分，共有四種指示牌類型。通過指示牌精確指示達到，達到泊車引導智能化的效果。

顯示牌引導部分，由四種類型的數位顯示牌和控制信號燈共同組成，其一安裝在擬定劃分的停車區域內。功能為顯示該擬定劃分的停車區域的空余車位數。其二安裝在停車場行駛道路口上方，該處顯示屏顯示離該顯示屏最近停車場區域空余車位數和前往該區域的指示箭頭。其三安裝在停車場上下兩層和停車場入口處，該顯示屏顯示下層上層空余車位數或停車場總空余車位數。其四安裝停車場外路口處，其顯示內容為禁止路口停車、該停車場空余車位數、指示方向箭頭。

通過該四種顯示屏，實現①車輛預駛入停車場時知曉空余車位數，無車位時能夠直接駛離；②車輛能夠提前知曉路口禁止停車。通過交警部門監察，實現路口無違停；③車輛進入停車場后能夠指導，哪個區域內有車，能夠第一時間獲取前往該區域的方向；④車輛進入區域后，能夠通過指示燈第一時間尋找到停車位。最終通過指示牌精確指示達到泊車引導智能化的效果。

根據付裕[4]文所述要求，為便于美觀和查看顯示牌引導系統均采用40×160 的LED 顯示牌，右側為200 型WDM-JD200-01-RG 紅綠燈雙色合一的停車場區域內指示燈，該指示燈優點在于擁有著高亮度燈珠，具有良好的可視效果，采用L 形狀的支架能完美貼合停車場內壁。如圖4所示，LED 顯示牌陣列僅當顯示未滿和位滿兩種狀態，指示燈根據LED 顯示狀態控制通行或禁止通行。

圖4 停車場顯示引導牌

■2.2 車位檢測部分

車位檢測部分運用應時彥[5]提出設想，運動電磁式傳感器進行停車位檢測。通過電磁效應，檢測停車位未滿，該設計的有著檢測成本低、易于更換、耐用性強的特點，便于停車場內大面積普及，電磁式傳感器易于購買，能快速地對車位進行改裝，可忽略檢測器成本。

■2.3 信息處理反饋部分

如圖5 所示，該信息反饋部分共分為四大控制級別。

圖5 控制流程圖

圖6 攀貿購物中心與停車場位置地圖

A 為最高優先級一級，為車位控制僅實現檢測停車位功能；B 為二級為區域內控制，區域內停車位匯總統計與顯示，受到D 四級控制級別控制，僅影響該級別空余車位增加或減少；C 為三級層間控制通過收集匯總二級車位控制信息，控制層顯示牌顯示車位數，受到D 四級控制；D 為系統內調控，通過外部輸入控制層內區域關閉，區域內車位數關閉，停車場開放關閉等功能。

3 系統驗證

■3.1 復雜路段停車場選擇

炳草崗街攀貿購物中心地下車庫位于炳草崗街與文暢崗交匯處。該T 字形交叉口，炳草崗街道為東西走向，文暢路口為南北走向，文暢路向攀草崗方向街道為雙向單車道，設計車道寬度僅為3.5m。該T 交匯口向南文暢路方向行駛為小吃街，因此主干道上右轉行人與車輛較多；攀草崗街道為雙向雙車道，沿著炳草崗大街方向上左右兩邊有攀枝花攀茂購物中心和攀枝花市中心廣場，導致該路段車流量較大。若有車輛在該拐角位置進行停車，則外部車輛無法進入停車庫，內部車輛無法駛出停車場。停車違停時間不斷加長，最后就導致車輛在停車場出口處排隊。最后停車隊伍沿著到路口，在路口排隊，最后堵塞交通。

■3.2 仿真驗證

為了分析停車場對路口的影響，對該路口進行交通流特性調研。

根據調研信息作為模型創建信息，通過Vissim 仿真軟件創建該路口停車仿真模型。模型反映出停車場路外擁堵長度與路口擁堵率與停車場進口速度成正相關，該設計顯著優化了停車場，不會再產生因停車場問題導致的路口排隊問題。通過Vissim 軟件將優化后的路外排隊長度帶入仿真模型，經過模型自行演化得出系列優化后數據。優化后模型對比平面圖如圖7 所示。

圖7 炳草崗大街T 型路口停車優化前后3Dvissim 仿真對比圖

表3.1 Vissim仿真數據對比表

從該路口調研數據使用VISSIM 軟件進行交通仿真模擬，建立停車場仿真模型進行評測。結果表明，停車場設計改造后大幅度改善了該路口的停車場排隊問題，路口擁堵率有了顯著的下降。證明了本設計為該社會問題解決提出一種可行有效的辦法。

4 結語

本文所研究的外部介入式系統，通過單片機與數模顯示屏的邏輯編程結合，可以應用于停車場設施市場中，實現快捷式引導。全部采用內接式電路，從而避免了網絡信號造成的停車場困境，易于改造、使用簡單，能完美作為新智能時代停車場與舊時代車流量大停車場的過渡改造系統。

跟隨引導快速停車，減少了尋找車位的時間，從而降低排隊的概率，進而減少因為進入停車場路段與其他交匯路段形成排隊的概率，提高該區域的通行率。