河北石家庄车位引导超声波车位引导智慧城市停车管理系统

超声波车位引导系统
1.1 系统概述
系统通过超声波车位探测器实时采集停车场车位状态，车位状态经过前端控制主机编队处理后上传到后台服务器，由后台服务器统一处理再通过前端控制主机下发到各路口对应车位引导屏发布显示，指示各区域、各方向空车位信息，指示司机就近寻找空车位停车。
? 系统功能
1） 车位探测
系统对所有车位自动探测、统计、管理
2） 车位发布
系统自动显示发布各区域、各方向空车位信息，引导停车
3） 后台监控
后台系统在电子地图上实时监控管理所有设备状态
4） 统计报表
后台系统根据要求生成各种统计报表
? 系统结构
车位引导系统采用扁平化结构，从上到下只有3级：后台服务器-＞前端控制主机-＞探测器/引导屏。
系统采用并行处理模式，后台服务器-＞前端控制主机之间采用TCP/IP高速通信；前端控制主机-＞探测器/引导屏之间采用RS485通信，每台前端主机可控制4路设备，采用4个独立串口，这样对4路设备同样并行通信，保证整个系统内数据的高速传输处理。
该架构摒弃传统的串行模式，采用并行处理模式，即系统数据处理速度取决于对单个设备的处理时间，车位和设备增多不会影响整体效率，采用该架构的引导系统，车位总数不受限制，系统车位状态信息始终保持快速刷新与发布。
? 系统组成
引导系统包括车位采集、车位发布、前端控制主机、后台四部分：
1） 车位采集设备是整个系统的车位占用信息来源。
在每个车位安装超声波探测器，实现车位信息精确采集，系统精确掌控每个车位占用情况，可对车主提供直到具体空车位的停车引导服务。
2） 车位发布设备，即车位显示屏，作用是向车主提供停车指引服务。
根据显示屏的位置和作用，可分为多级引导。车主到达停车场入口后，在入口处向车主提供场内各大区或各层空车位数，车主可了解车场内空车位分布情况；进入停车场后，在各分区入口或路口设置分区引导屏，提示各区域或各方向最新空车位数，以便车主选择有空位的分区或方向进入；最后在进入该区域后，在每个停车位前端设置车位指示灯，这样各车位占用情况一目了然，引导车主直接到达最近空车位停车。
3） 前端控制主机
是御鑫针对大型停车场设计的一款嵌入式控制器，其可以同时控制多路探测器和引导牌，完成所辖探测器、引导牌到后台之间的数据传输，其采用并行处理机制，可极大提高系统处理速度和性能。
4）后台部分，即停车场停车引导系统后台管理软件，是该系统的后台服务支撑软件，负责收集车位信息并统计处理后将空车位数发给车位发布设备，同时提供电子地图监控、分区管理、统计报表、系统相关设备的登记和配置等操作。

? 停车场车位引导系统架构图
御鑫停车场内引导系统拓扑图

1.2 系统特色
? 超声波车位探测器，专利的外观设计，美观大方；
1） 在业内首创的杂波干扰排除技术，可将非超声波频率的干扰信号屏蔽掉，从根
2） 本上解决探测器误判问题；
3） 独有的温度补偿技术，在温度变化时自动纠正超声波误差；
4） 探测器自动探测原始高度，无须人工设置；
5） 探测距离可在0米~4米范围；
6） 电源输入采用宽压设计，在12V~24V范围可正常工作；
? 车位指示灯外形美观，有多种款式可选；电源及控制线直接从车位探测器引出，大大减少了安装所需的线材以及安装工作量；
? 全点阵型车位引导屏功能强大，显示内容丰富，配置灵活，除了停车引导指示外，还可以兼做停车场其他信息指示；
? 前端控制主机采用嵌入式多任务系统，每台可控制4路多达192个车位探测器，无论停车场规模有多大，整个系统可快速反应。采用TCP/IP方式通信，系统可随意扩展升级。
? 系统结构采用扁平化设计，从上到下只有三级主从设备；系统中间控制设备大大简化，系统运行稳定、高效，维护方便，成本更低。
? 御鑫停车场车位引导与车辆查询系统采用统一兼容设计，方便扩展升级，即可两个系统同时建设，也可先安装引导系统，以后有需求再安装车辆查询系统，后台系统和控制系统可以兼容利用。

1.3 车位信息采集设备
1.3.1 PLG-SR-03超声波车位探测器



PLG-SR-03超声波车位探测器具有专利的外观设计，美观大方；采用美国德州仪器公司（TI）的16位高性能微处理器，在业内首创的杂波干扰排除技术，通过高速比较器检测回波，可将非超声波频率（40K赫兹）的干扰信号屏蔽掉，从根本上解决探测器误判问题。
技术指标
? 物理原理：超声波
? 检测范围：0～4m
? 距离最大误差：0.05m
? 探测频率：1秒以内，对车位状态变化可快速做出反应
? 工作电压：12VDC - 24V DC
? 功率： 0.24W
? 通讯方式：RS485
? 通讯速率：9,600bps
? 工作温度 : -40°C - +85°C
1.3.2 PLG-LGH-01车位指示灯
探测器本身装备有高亮LED灯，同时具备外接口，可装备引出式高亮LED灯，引出式LED灯位于车位前端，更加方便驾驶员从远处观看。

PLG-LGH-01 LED车位指示灯外形美观，有多种款式可选。乳白色灯罩，灯光醒目、柔和不刺眼；红绿双色，红灯表示车位占用，绿灯表示车位空闲。电源及控制线直接从车位探测器引出，大大减少了安装所需的线材以及安装工作量。
技术指标
? 显示颜色：红绿双色；。
? 亮度： > 1000 mcd
? 工作电压：12V DC
? 功率： 0.48W
? 接口方式：3芯接口，由探测器引出连接控制
? 工作温度 : -40°C - +85°C

1.4 车位信息发布设备
车位信息发布子系统主要是显示前方各区域、各方向剩余空车位的数量，通过剩余空车位数指引驾驶人员是否进入该区域停车，从而引导驾驶人员达到快速准确停车，同时还可以提高停车场的使用效率和车位利用率。
在多级引导系统中，包括停车场入口车位发布牌、停车场内分区引导屏和车位指示灯。
1.4.1 停车场入口车位发布牌
入口引导屏位于停车场入口处，采用落地、挂壁或立柱安装形式，牌面内容包括停车场标识信息以及整体性的空车位数，例如总空位数、各层空位数、各大分区空位数等。简明扼要的指示车主该停车场内车位整体分布情况，方便车主迅速了解并选择区域停车。屏体可依据客户要求个性化定制。

入口屏屏体采用冷轧板制作，外表为褐色户外型烤漆；显示区域的面板采用5毫米厚的高强度有机玻璃，有机玻璃板内侧喷涂黑色玻璃漆。
技术指标
? 车位数指示LED： 3位数字/6英寸
? LED显示颜色：红、绿、黄
? 可调亮度等级：8级
? 环境温度：-20℃～+80℃
? 平均无故障时间：≥10,000小时
? 背光控制：自动光感
1.4.2 停车场内车位引导屏
停车场内车位引导屏安装在各分区入口或路口处，指示各分区或方向最新空车位数，采用全点阵型车位引导屏，功能强大，显示内容丰富，配置灵活，适合中大型地下停车场内众多大区、小区及方向显示。
场内引导屏采用全点阵屏，在以往设计基础上进行了创新和优化。尺寸适合停车场层高；显示内容和布局上力求大气、简洁。
引导屏分单向、双向、三向三种类型。引导屏外壳结构，采用银色铝合金型材设计，这样总体上力求达到高尚、大气、质感的效果。

图5 全点阵车位引导屏（单向）
单向全点阵屏技术指标
? 显示点数 ：96*16点
? 显示面积 ：732*122 mm
? 显示颜色 ：红、绿、黄
? 通信接口 ：RS485 波特率4800
? 电源功率：AC220V 最大45W

图6 全点阵车位引导屏（双向）
双向全点阵屏技术指标
? 显示点数 ：144*16点
? 显示面积 ：1098*122 mm
? 显示颜色 ：红、绿、黄
? 通信接口 ：RS485 波特率4800
? 电源功率：AC220V 最大67W
?

图7 全点阵车位引导屏（三向）
双向全点阵屏技术指标
? 显示点数 ：192*16点
? 显示面积 ：1494*122 mm
? 显示颜色 ：红、绿、黄
? 通信接口 ：RS485 波特率4800
? 电源功率：AC220V 最大79W

1.5 前端控制主机
PLG-CTR-02前端控制主机是御鑫公司针对大中型停车场专门设计的一套嵌入式设备，与传统的车位探测控制器（单片机）相比，前端控制主机大大的提高了系统处理速度及稳定性。每台控制主机最多可同时控制3路探测器（每路最多64个）和一路引导牌。行政服务中心停车场可设置两台前端控制主机。

图：前端控制主机

传统的停车场车位引导系统多数采用单片机作为车位探测控制器，每个控制器只允许接一路探测器（最多64个），后台系统与控制器、引导牌之间均采用485总线的通讯模式，该模式下同一时间后台系统只允许对其中的某一控制器或引导牌进行控制，每次最多只采集64个车位的状态，对于大中型停车场，系统完成对所有车位状态的采集需花费较长的时间，车位信息发布的实时性无法得到保障。
御鑫新设计的控制主机将采用嵌入式设备，相对与单片机而言，其稳定性得到大大的提高，新控制主机利用嵌入式WINDOWS CE系统的多线程操作特性，可同时对3路探测器进行控制，并行检测各路探测器的车位状态。此外，后台与控制主机之间也采用SOCKET多线程通讯模式，针对每台控制主机，后台系统创建单独的线程进行控制，并发处理各控制主机上传的车位信息，避免了轮询模式下等待时间的浪费，大大提高了数据采集及发布的实时性。
与传统停车场车位引导系统相比，御鑫停车场车位引导系统前端控制主机优越性明显。停车场的车位数越多，规模越大，越能体现出御鑫停车场车位引导系统在数据采集实时性上的优势，传统停车场车位引导系统已远远无法满足大中型停车场车位引导的需要。
技术参数
? CPU：500MHz以上
? 内存：256MB DDR SDRAM
? Compact Flash：1G
? 网络功能：10/100Mb
? 串口：支持4路RS485串行总线
? 通信速率：9600bps
? 通信距离：1200米
? 终端连接数：最多连接256个探测器/引导屏
? 电源：供电：DC24V 80mA
? 工作温度：-20～75℃
? 工作湿度：0～95%（无冷凝）


1.6 后台管理软件
1.6.1 简介
停车场停车引导系统后台管理软件是该系统的后台服务支撑软件，负责系统相关设备的登记，车位状态的采集，车位信息的处理，区域车位信息的发布以及电子地图监控等操作。是整个场内引导系统的核心部分。
后台管理软件采用模块化的设计，主要功能模块包括：系统管理模块、车位状态采集模块、车位数据统计模块、电子条屏信息发布模块、电子地图监控模块、统计报表模块以及故障报警模块等。数据采集、处理以及发布等核心功能模块采用多线程管理模式，提高系统可靠性以及稳定性。
1.6.2 软件功能模块
从功能上可划分为以下几个模块：
?系统管理模块
系统管理模块是后台管理软件的基础功能模块，通过系统管理模块完成对场内引导系统相关设备的登记，包括所有控制器、车位探测器、车流量采集器及电子条屏等相关信息的登记；停车场片区（大的分区）以及区域（片区中小的区域）的划分；电子条屏信息发布的配置（指定所要显示的区域）；电子地图的加载（停车场平面图以及各个车位编号等信息）。
?车位状态采集模块
车位状态采集主要采用轮询方式，按预先设置的地址序列遍历访问车位控制器，车位控制器地址为一个字节编码，起始地址与终止地址可以由该软件的选择项设置，不一定从0x00开始编码，但是务必为连续编址。服务定时对车位占用情况进行轮询，获取各个车位状态，将信息保存到数据库中，同时修改数据库中相关车位的状态，查询间隔5秒到120秒可调。此外，通过车位状态采集操作，系统自动将每个车位车辆开始停放的时间以及离开的时间保存到数据库中，作为车位使用率统计的依据。
?车位数据统计模块
该模块根据数据库中相关的车位占用情况以及数据库中登记的车位划分情况，统计出每一层、每一个片区以及片区中每一个小的区域当前的停车数据。这些数据可以作为本系统进行车位引导的决策数据，也可以作为车位电子地图的基础数据。
?电子条屏信息发布模块
电子条屏信息发布是整个引导系统的重要组成部分，在关键位置如入口处、拐弯处等用醒目的电子标牌指示空车位方向，引导车主迅速、方便地找到停车位置。系统完成对所有探测器车位状态轮询以及车位数据处理操作后，刷新电子条屏的显示信息，刷新的频率取决于轮询的时间间隔。发布的内容由用户预先设定，包括提示的信息，显示格式，发布对应区域的车位统计数目等。
?电子地图监控模块
电子地图监控部分是停车引导系统监控软件的重要组成部分，电子地图实时、动态的显示出停车场内每个车位的占用、空闲情况。通过电子地图用户可以随时了解车场当前车位的状态以及电子条屏显示的引导信息内容。用户也可根据车场的需要来调整电子条屏的显示信息，从而更好的将车主引导到某一车位较空的区域停车。电子地图监控模块主要包含两部分：电子条屏监控及车位状态监控。
电子条屏监控：提供电子条屏的安装位置的形象监控地图，通过电子地图同步监控当前各个电子条屏所显示的信息，包括指示的区域、行车箭头指向、车位“空/满/禁停”标志、字体颜色以及空车位数等信息。用户在监控界面上点击相关电子条屏后弹出电子条屏控制窗口，可根据实际需要修改电子条屏所显示的信息。
车位状态监控：提供停车场车位的形象监控地图，通过电子地图实时监控当前各个车位的状态（占有/空闲/禁用/不明）；对于当前占用的车位，提供车辆停放时间的监测；此外，当车辆停放在设定为禁停的车位上时，该车位的状态将通过“红/绿”闪烁变化的方式提醒用户。用户在监控界面上点击相关车位后弹出探测器控制窗口，可对车位进行相关的控制操作，包括：车位状态手动检测、车位的原始高度设置以及车位的状态手动修改等。
?统计报表模块
提供多种统计报表格式，用户可查询系统登记的控制器、探测器以及发布牌列表，可按月、按天以及按时段统计车位的使用率，包括：停车场车位使用率统计报表、楼层车位使用率统计报表、片区车位使用率统计报表、区域车位使用率统计报表以及指定车位使用率统计报表等。另外，系统还提供各种直观的图表显示格式，方便用户了解停车场各个车位或者分区车位的使用情况。统计报表部分可根据客户的需求进行增加或修改。
?故障报警模块
系统具备自检的功能，通过监控界面提供各种故障的报警，包括：硬件存储器故障、硬件时钟故障、LED显示故障以及设备通信故障等。
1.6.3 软件操作界面
主界面
主界面部分显示电子地图监控界面，左边为监控区域选择，右边为对应的监控电子地图，当用户选择不同的监控区域时，显示相应的监控区域地图。电子地图监控包含：车位状态监控、电子条屏监控等。
监控地图界面：

监控区域选择：
界面左边为监控区域选择图，首先监控区域将以楼层为单位，然后再根据每个楼层的实际片区划分情况，将整个楼层分为多个不同片区，用户可利用鼠标点击指定楼层或者指定片区进行监控，右边监控界面将相应的显示该楼层或片区的监控地图。
车位状态监控：
界面右边状态监控图中实时显示当前各个车位的状态：占用、空闲、禁用以及不明。用户点击监控界面上某一个车位时，自动可弹出探测器控制界面，可进行相关的控制操作。对于用户明确设定已经禁停的区域，如有车辆停放，相应的车位将不断闪烁报警，提醒用户该禁停区域有车停放。此外，用户将鼠标移到某一个被占用的车位时，系统将自动显示该车辆开始停放时间以及停放的时长。
电子条屏监控：
界面右边状态监控图中实时显示当前各个电子条屏的显示的信息，包括：指示的区域、行车箭头指向、车位“空/满/禁停”标志、字体颜色以及空车位数等信息等。用户点击监控界面上某一个电子条屏时，自动弹出电子条屏控制界面，用户可根据需要修改电子条屏显示的信息，包括：车位状态手动检测、车位的原始高度设置以及车位的状态手动修改等,按确定将修改信息下发到指定的电子条屏。
控制器管理
对控制器进行添加、修改及删除操作。

电子条屏管理
对控制器进行添加、修改及删除操作。

片区管理
片区管理主要根据停车场各个楼层车位的分布情况划分为多个不同的区域，区域划分依照“楼层－>大的片区－>片区中小区域”的规则进行。

如上图所示，整个停车场包括负二层以及夹层两部分，根据停车场的实际情况，将负二层划分为A、B、C、D四个大的片区，每个大片区再分别划分为1、2、3、4四个小的区域；将夹层划分为E区一个区，再将E区划分为1、2、3三个小的区域。区域划分后，相关区域的车位占用状态将发布到各个区域的电子条屏上，起分区诱导的作用。
分区诱导的流程如下：
? 首先通过入口引导牌获取停车场目前总的空车位信息；
? 车辆驾驶到入口时，通过双基色LED显示屏发布的信息了解到目前停车场内各个大片区的车位占用情况，提前选择车辆停放的区域；
? 当车辆来到各个片区的入口处时，通过分区引导屏再次提醒车主目前该区域车位占用情况；
? 车辆进入选定的片区后，通过小区引导屏将车辆引导到车位现对较为空余的区域进行停放；
? 最后通过车位引导指示灯指示的状态，车主可快速的选定停放的车位。
电子条屏信息发布配置
对车位信息的发布进行配置。

统计报表
1、控制器列表
查询系统登记的控制器信息

2、探测器列表
查询系统登记的探测器信息

3、发布牌列表
查询系统登记的发布牌信息

4、停车场使用率统计报表
对车位的使用率可提供按月、按天报表统计的功能；可统计全天或者指定时间段的车位使用率情况；可统计整个停车场、指定楼层、指定片区、指定区域以及指定车位的使用率情况。
按月统计停车场一天（24小时）的车位使用率:

按天统计停车场11:00～12:00期间的车位使用率:



1.7 设备及工程管线安装说明
1.7.1 管槽安装方式
管槽等用来安装探测器、车位灯等设备，同时用来敷设布线。根据成本造价不同，有以下三种主要方式：
1、线槽+线管

这种方式探测器采用线槽安装布线，车位灯采用KBG镀锌管安装和敷设布线，造价相对较低，同时兼顾美观大方，是一种经济实用型的方式。
2、全线槽

这种方式探测器、车位灯全部采用线槽安装，探测器与车位灯之间的连线也采用线槽敷设，美观高档，造价相对较高，适合高级商业商务中心等类型客户。
1、 全KBG镀锌管
这种方式探测器、车位灯全部采用KBG镀锌管安装，造价最低，但是受场地限制，美观上不如以上两种方式，适合对成本敏感型客户。
1.7.2 超声波探测器、车位灯安装方式
由于超声波探测器的有效控测距离为4M，根据停车场楼层高度一般可采取以下两种安装方式：
1、当楼层高度相对比较低或安装受限时，车位探测器采用吸顶式，车位灯不能低于停车场限高。


2、当楼层高度相对比较高时，在保证车位探测器有效距离的前提下，车位探测器采用吊挂式(车位探测器直接安装在线槽。如1.3中探测器安装示意图)

1.7.3 室内车位LED引导屏安装方式
室内车位LED引导屏采用超薄铝型材制作。铝型材颜色有黑色与银白色两种可选。
引导屏一般采用吊装方式安装在天花板上（如下图所示），引导屏吊装高度不能低于停车场限高。特殊情况下安装方式可视实际位置而定。(引导屏建议安装在车道正中央的天花板上)。吊杆根据屏体大小采用单根吊杆或者双吊杆。