停车场计时计费检定装置

文/曾舒帆 李亚娟 朱自科 张自长

1 引言

如今安装电脑计时计费装置的停车场在各大城市日益普遍，它让停车更方便与日俱增快捷，但是带来方便的同时这些计时计费装置计时是否准确关系到每位消费者的切身利益。各省市质量技术监督部门也希望能够有手段对停车场计时计费装置进行监管，但没有对应的计量检定装置满足规程要求，让各级计量部门能够开展对该设备的计量检定工作。

2 装置原理

课题研制的装置主要利用同步触发机制同时向被检装置以及检定系统中的计算机发送触发信号，此时计算机向标准GPS时钟发送授时申请，GPS时钟向计算机发送授时时间，此时计算机记录授时时间，不同几个授时时间点之间的时间段就可以用于检定停车场计时计费装置的时间间隔。装置原理框图如图1所示。本文设计的检定装置其标准GPS时钟可以量值溯源，构成的整体装置作为时间间隔测量装置也可以进行量值溯源，从同步触发到标准时钟授时整个过程中的不同步时间误差可以准确的估计出来，因此研制的装置可以作为计量标准器具进行量值的传递。

本课题标准GPS时钟采用的是Jupiter并行12通道GPS接收板，其1PPS时间精度优于30nS，串行输出接口为串口，其波特率可调，CMOS电平。输出经度、纬度、高度、仰角、速度、航向、时间、载波相位。GPS信号接收模块电路设计如图2所示。该模块向外部提供1PPS秒脉冲信号，并通过串口GPS_TX、GPS_RX向单片机输出时间定位信息，时间定为信息再通过串行接口对计算机授时，GPS接收电路如图2所示。

3 同步触发系统

停车场计时触发方式有很多种，现在市场上较多的三种方式分别是：IC、ID卡触发；机器视觉识别车牌触发；埋地感应器触发。本文分别针对这三种触发方式设计了测试设备。

表1：同步误差测试结果

图1：装置原理框图

图2：GPS接收电路

图3：装置实物图

本文设计了IC、ID卡读卡器仅当读取到卡片信息时（不对信息进行解码和读取）向装置发送触发信号，装置记录触发时的标准时间并通过软件将时间记录和显示出来，当再次触发信号时，软件计算出入时刻时间差。经过计算这种方式的同步误差优于10ms。

对于机器视觉识别的停车场，本文开发了同步标准时间显示装置。利用数码管将GPS时钟标准时间显示在车头被拍照位置，在出入场时刻由被测系统分别记录标准装置输出的标准时刻，通过识别算法记录并计算两张图片的时刻差，这种方式记录的同步误差优于0.1ms，基本上同步误差可以忽略不计。

对于埋地式感应触发器，本文开发了模拟触发装置，利用光传感器，将光传感器和感应触发器放在相同位置，在触发器触发的同时触发标准器计时。经过实际测试这种方式的同步误差优于100ms。

4 软件系统及研制的样机

软件系统是检定系统的关键环节，软件系统主要用于实现各个环节的同步触发，数据的运算及处理，各时间参数的记录以及计算，实时数据处理存储导出以及证书打印。管理控制软件系统开发工具使用的是Borland C++Builder6.0，主要开发语言为C++，软件适用于Windows98及以上操作系统，对主机无太多特殊要求，只需要具备一个RS232串行口或者一个USB接口。为满足同步触发需要，利用COM控件进行串行数据接口RS232的通信设计，通过两路并行的RS232接口同步与标准时钟以及同步触发装置进行通信，在触发的同时读取当前时间信息，通过计算两个时间点之间的时间间隔得到时间间隔测量结果。检定数据存放于数据库中，数据库使用Borland C++Builder自带的database开发用于存放临时数据，最终结果通过OLE控件导出到Excel中并按照证书名称保存在特定的文件夹下方便管理和保存。

研制的样机如图3所示，包括了标准GPS时钟、天线、计算机、触发器以及供电电路。

5 测试实验

1pps精度实验：利用时间间隔标准对GPS时钟输出的1pps精度进行比对实验，实验结果1pps精度优于40ns。利用同步计时器对同步触发的误差进行比对实验。将触发器部分制作为秒表模拟器，用秒表标准装置进行同步性误差分析，三种触发器同步误差如表1所示。

6 结束语

本文研制了可用作计量标准器的停车场计时计费装置检定装置，可以解决停车场计时装置无法溯源的问题，并在文中对误差进行了分析，能够满足量值传递的需求。