基于水流的大型露天停车场引导系统

刘旺清

摘要：随着我国的飞速发展，城市中越来越多“停车难”的现象逐渐出现。针对此现象，本文提出一种基于水流的大型露天停车场车位引导系统。此引导系统采用电阻式称重传感器技术和无线数据传输技术。以单片机为车位水闸门及水泵的控制器，控制车位水柱。此系统将推动停车场的优化和发展。

关键词：水流空位引导；电阻式称重传感器；立体水柱模型

1研究背景

改革开放以来，随着我国经济的飞速发展，停车难问题越来越严重。目前露天停车场依靠人工管理的方式十分落后。造成停车难问题的原因还有规划与设计不合理，空位的分布不明等。现有露天停车场管理系统依赖人工管理，不便于车主寻找空位，不能进行空余车位的引导，效率低下。所以，实现引导车主在露天停车场快速找到空余车位是具有实际意义研究课题。

2研究内容

本文提出一种基于水流的露天停车场空位引导系统。该系统包括停车位车辆停靠判断处理系统、主干道水闸开闭系统及停车场水流循环引导系统三部分。

露天停车场主干道及支干道设有进水渠与蓄水渠，排水渠设置于地下呈微倾斜状，以达到重力流节能的效果。停车场起点略高于终点，整个引导系统通过系统内部中的水循环达到长时间的引导作用。在每个停车位前立有钢化玻璃柱，玻璃柱下方与第一层支干道水渠、第二层蓄水渠相连，并均设有阀门，每个停车位均应由重力感应系统。

停车场利用水流对车主进行引导，进水渠有水则某片区域有空车位。单位停车位已停车时，该车位重力感应系统向玻璃柱下第二层阀门发送信号，排水渠阀门打开，未停车时，支干道水渠阀门打开，水泵将水流抽入钢化玻璃柱内，水位高于警戒水位时，阀门关闭，水泵停止工作。当车主行驶到小区域时，可观察玻璃柱内是否有水，从而判断该车位能否停车。如图1及图2所示。

3可行性分析

3.1重力传感器

每个停车位下安装有电阻应变式称重力传感器，记录停车位的重力变化值，并将所记录的数值传输给单片机。当称重传感器记录的重力值连续20秒内均高于1吨时（普通小轿车重量为1.21.3吨），单片机将此数据记录为有用数据，并进行后续分析处理。称重传感器产生的重力变形将被转变成电阻变化，所形成的电阻变化转变为相应的电信号输出。[1]

若假设应变片电阻为R1、R2、R3、R4；传感器的输出信号为U0，传感器的输入信号为Ui。则有：U0=R2R4R1R3R1+R2R3+R4Ui，当R1R3=R2R4，可认为此时电桥平衡，其输出电压U0=0。

现假设R1=R2=R3=R4=R，则当汽车对传感器产生重力，其应变片电阻发生变化，若假设式中的各桥臂阻值变化相同，变化量为ΔR，即R1、R3小ΔR，R2、R4增大ΔR，则可推求出传感器的输出电压为：U0=ΔRUi/R。

3.2单片机

此水流引导系统中闸门及水泵控制系统的微处理器采用单片机，其价格低廉，由于外加的存储器可以随时修改和更新存储的信息，可以表现地实用灵活。

现用PID控制算法进行检验，令输出信号Δy=TDdedt，其中dedt为单位时间的偏差信号变化。则可得PID算法的表达式为：uk=Kpek+KI∑kj=0j+KDekek1。

令PID数字控制器的参数整定采用扩充临界比例度法，即控制度=∫

SymboleB@ 0e2tdtD∫

SymboleB@ 0e3tdtD。则可在前一采集周期输出值的基础上，计算本采样周期的增量。且当控制度为1.05时，拟控制器和数字控制器的控制效果基本相同

3.3大区域主干道空余车位判断及处理的系统

根据RS485+TCP的组网模式，管理中心与主干道各水闸门之间采用RS485总线通讯，管理中心与各个停车位的单片机采用TCP通讯。[2]通过采取这种组网模式，既可以保证数据在系统中的高速传输，又使立体式水柱数量得到大量提升，从而满足多数大规模的露天停车场使用。

4结论及应用前景

每个人都希望能享受到社会进步带来的舒适感。此引导系统增加露天停车场停车位的使用率，使剩余空闲停车位数量一目了然；利用水流起到引导作用，方便车主跟随水流找到空余停车位区间，通过停车位前的小型水柱便于車主在停车位区间里快速看到空余车位。缩短整体停车时间，提高车主找到停车位的效率；利用循环封闭水流系统，不受户外环境影响，并且节约停车场日常能源消耗，保护环境。

此系统适用于面积大、人流量高的大型露天停车场，尤其是处于客流高峰期时，此系统优势更加明显，能帮助人们更快在露天停车场找到空位。此系统的进一步研究，将对于整个停车场系统的改善起到促进作用，从而满足人们日益提高的生活需求。

参考文献：

[1]王建飞.停车场空位检测系统研究[J].贵州名族大学，2014.

[2]高松.电阻应变式称重传感器零点偏差的分析[J].衡器，2012，41（01）：2123.