新能源汽车专用车位智能化

◎上海民办打一外国语小学 蒋晟涵

发明背景：

在我生活的城市，小轿车主要是以汽油车为主。汽油车会排放大量尾气，污染环境。因此，最近几年政府一直在大力推广新能源汽车。现在的新能源汽车主要是纯电动汽车和“油电混合”动力汽车（“混动”汽车），它们都有一个特点，那就是需要充电。

今年我家买了一辆新能源汽车，爸爸经常开车载着我们全家出去玩。但是我发现：公共停车场里有许多新能源汽车专用车位，这些车位装了充电桩，地上也写了“新能源汽车专用”几个字，但是有很多专用车位被汽油车占据。这导致我家的新能源汽车经常只能停在普通车位上，无法充电。

如果“油电混合”动力汽车长期充不了电，就要用汽油，使用汽油就会排放尾气，不利于节能减排。如果纯电动汽车无法在公共停车位充电，就不能续航，推广这种汽车就会很费劲。对以安装充电桩为主营业务的公司来说，如果没有新能源汽车来充电，那就浪费了安装充电桩的费用，也浪费了空间资源。

研究目标：

通过在新能源汽车专用车位安装可以智能识别的闸杆来限制汽油车停放，确保新能源汽车能够充电，让充电桩真正为新能源汽车服务。

制作模型：

我一直在学习乐高机器人课程，所以决定利用乐高的EV3主机和配件搭建模型。

汽油车的牌照是蓝色的，而新能源汽车的牌照是绿色的，可以利用颜色传感器识别新能源汽车与汽油车。

我先搭建新能源汽车专用车位模型，然后在专用车位旁拼装拦阻车辆的闸杆。闸杆上面装有颜色传感器，可以通过牌照识别车辆是否为新能源汽车。如果是，闸杆自动升起，随后车辆驶入车位。

接着，我找来两辆玩具小车，在车尾分别装上绿色和蓝色的乐高积木，用来模拟绿色牌照的新能源汽车和蓝色牌照的汽油车。绿色的乐高积木和蓝色的乐高积木所在的位置明显，因此能够被闸杆上的颜色传感器识别。

当闸杆上的颜色传感器识别车辆是“蓝色牌照”的汽油车，闸杆就不会升起，同时发出警报声。

图1 搭建模型

图2 在玩具小车车尾装上乐高积木

最后，我在专用车位侧面安装超声波传感器，用来检测新能源汽车是否在专用车位上。当超声波传感器感应到新能源汽车一直停在专用车位上，闸杆会保持升起状态。如果车辆开走了，超声波传感器感应不到车辆，闸杆就会自动落下。

图3 智能新能源汽车专用车位模型与车辆模型

图4 “新能源汽车”停在专用车位上，闸杆处于升起状态

改进智能车位：

经过对新能源汽车专用车位模型进行测试，我发现该设计是可行的。考虑到新能源汽车专用车位的实际情况，我又对模型进行改进，使之更智能。

将闸杆换成可放置在地面上的升起式闸杆。装有传感器的闸杆在真实的车位系统中占用的空间太大，不易安装。我从车库的地锁获得灵感，设计了类似地锁的可以放置在专用车位地面上的门式闸杆。

用识别精准度更高的摄像头代替颜色传感器。这种摄像头安装在闸杆顶部中央，用来识别车辆的牌照。在摄像头旁还装上喇叭。当闸杆放倒在地面上时，摄像头和喇叭都不高于闸杆的平放高度。如果监测到汽油车想停在新能源汽车专用车位上，喇叭就会发出提醒：“这是新能源汽车专用车位，请勿停入！”

在专用车位上方的天花板或者专用车位前方和后面的地面上安装超声波测距传感器，用以检测新能源汽车是否在专用车位上，并控制闸杆。当新能源汽车驶入专用车位后，超声波传感器监测到专用车位上有车辆，这时闸杆放倒，并保持这种状态。当超声波传感器监测不到车辆，说明车已经开走，闸杆就会自动竖起来。

在专用车位后方还安装一个超声波测距传感器，用来监测车辆是否靠近专用车位，并控制启动牌照识别摄像头，防止摄像头识别对面车位上的车辆。只有当超声波测距传感器检测到车辆接近闸杆时，闸杆上的牌照识别摄像头才会启动。

图5 设计图侧视图

在专用车位后方的超声波测距传感器底下安装一个控制箱，连接所有的传感器、摄像头和闸杆启动电机。控制箱里的控制器需要按照智能停车的要求编好程序、设定好规则。

这套设计方案既可以用在新建的新能源汽车专用车位上，也可以用于改造现有的新能源汽车专用车位。改造时，可在地面凿出凹槽放置这些设备。

图6 设计图俯视图

图7 编写程序

展望：

我设计的新能源汽车专用车位智能化程度高，不需要专人管理，可节省人力。新能源汽车充电得到保障，有助于节能减排，城市空气也会越来越好。希望我的发明将来能投入使用，为社会作贡献！

老师推荐：

本项目结合建模软件能很好地解决社会上不合理占用新能源汽车专用车位的问题，对当下新能源汽车车主而言是福音。由此可以看出，好的创意其实就在我们身边，只要仔细观察、认真思考，就会迸发出智慧的火花。