CN104217606A - 一种立体车库停车状况检测系统 - Google Patents
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Abstract
本案为立体车库停车状况检测系统，包括：传感器，硬件检测电路和上位机。传感器包括点激光红外发射传感器，8138/9138M铁壳屏蔽红外接收管，工业级一字激光头，分别放置在每个立方体泊车车位上的特定位置上；硬件检测电路，每一面是所在面所有红外接收管，各自采用串联连接，并连接至单片机；上位机，与单片机通信，接收并处理单片机应答指令；本案的检测系统在低成本下进行设计和安装，有效提高了立体车库停车过程中的安全检测特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种立体车库停车状况检测系统的设计方法，特别是一种基于激光传感器的立体车库停车状况检测系统的设计方法及相关电路。
背景技术
智能立体车库是集机械、自动控制技术和计算机等技术为一体的智能化控制系统，国内外的现状表明，研究智能立体车库，具有极大的理论意义与实际应用价值。在立体车库停车过程中，当车辆停放到停车平台时，受停车平台存放空间及重量等规格限制。为存车过程中安全等因素考虑，所停放车辆的长、宽、高、重等不得超限及停放是否到位显得尤为重要。这一环节中，每个停车立方单元必须设计一套智能化的检测装置，这套检测装置必须完成如下任务：
1)检测相应立方体车位是否停放有车辆；
2)车辆所在停车平台的相对位置；
3)所停放车辆是否位于安全位置范围以内；
4)所停放车辆的载荷；
5)所有检测数据与上位机的通信。
设计过程中，为了检测停车过程中的状态，传感器的类型和传感器的位置设定是一个重要环节，直接影响系统监测的精度及准确度，对系统安全起着至关重要的作用。
与一般光电传感器相比，激光传感器具有4个特点：
1)亮度高，由于激光的发射能力强和能量的高度集中，它比普通光源高出很多倍，便于接收探头有效接收发射光信号，有效的消除停车过程中自然光线的干扰。
2)方向性好，激光发射后发散角非常小，指向性好，便于光电传感器的接收。
3)单色性好，光的颜色由光的不同波长决定，不同的颜色，是不同波长的光作用于人的视觉的不同反映。激光的波长基本一致，谱线宽度很窄，颜色很纯，单色性很好。此特性也便于对接收传感器进行选型。为此选择了激光传感器作为位置状态检测传感器。
单片机具有设计开发灵活、性价比高等特点，结合激光传感器可以灵活设计出一套完成上述检测功能的检测装置。通过该装置不仅可以实时检测停车过程中的数据变化，对停车过程中的安全性进行实时监控，给予操作司机以安全现状的提醒，还可以与上位机进行实时数据通信，以便上位机发出相应指令，进行相应控制。
现有技术中，关于立体车库的门禁系统、车辆自动平衡配重进出立体车库系统、自动收费系统、自动升降系统等研究甚多，但停车状况检测系统比较鲜见，在立体车库停车过程中，停车位置如果不准确将存在安全隐患，研究立体车库停车状况检测系统极为必要。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种立体车库停车状况检测系统，旨在设计一个低成本、运行可靠、便于拓展、方便维护的停车安全检测系统。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种立体车库停车状况检测系统，包括：
传感器，在每个立方体泊车车位上的安装位置如下：车库底面上左、右两面分别均匀放置14个传感器，分别为传感器(D31)-(D44)和(D9)-(D22)，底面上前后分别均匀放置8个传感器，分别为传感器(D23)-(D30)和(D45)-(D52)，底面上后面两顶点处放置传感器(D1)、(D2)，顶端前面两顶点处放置(D3)(D4)，顶端前、后、左、右各个侧面中点处放置传感器(D5)-(D8)；所述(D5)、(D6)、(D7)、(D8)选用工业级一字激光头作为激光发射传感器，(D1)和(D2)选用点激光红外发射传感器，(D3)、(D4)以及(D9)-(D52)都选用8138/9138M铁壳屏蔽红外接收管；
硬件检测电路，包括前、后、左、右四面，每一面是所在面所有红外接收管，各自采用串联连接，并连接至单片机，为泊车越界检测电路，分别用来检测前、后、左、右各个侧面泊车时的越界情况；
上位机，与所述单片机通信；
其中，以右侧面为例，泊车时车体任何部位只要越界，都会遮挡(D7)发出的红外光，导致相应的光电接收管的一只或者多只接收不到红外光，致使电路成高阻状态，TLP521-4-1输出给单片机P1.0口为低电平，此时所述单片机会通过语音提醒司机，右侧停车不到位，后、左、右三面与所述前面检测方法相同。
优选的是，所述的立体车库停车状况检测系统，其中，所述每个立方体泊车车位高度设置为2m，一字激光发射底面有效检测长度为10m，如果按车库底面5m有效长度内设置14个光电传感器，在距离底面0.5m高处直径为5mm的物体越界时都可以安全检测出来。
优选的是，所述的立体车库停车状况检测系统，其中，所述一字激光头(D5)-(D8)结合停车底盘上的所述光电传感器(D9)-(D52)，可以很好的检测泊车过程中车身的任何一个部位是否越界，如果泊车过程中车身任何一个部位越界，包括后视镜越界时，都会导致相应接收光电传感器接收不到红外光信号，使检测电路产生报警输出；所述(D1)、(D2)和(D3)、(D4)这2组传感器主要用来判别该停车平台是否有车停入，如果有车停入时，所述(D3)、(D4)是接收不到红外光的。
优选的是，所述的立体车库停车状况检测系统，其中，所述工业级一字激光头工作波长：650nm，输出功率：5mw，供电电压：3-5V直流，外型尺寸：9mm×21mm，光斑模式：一字光线大小：1m处线长近似5m，2m处线长近似10m。
优选的是，所述的立体车库停车状况检测系统，其中，所述检测电路能准确检测到停车平台上有无停车、所停车辆相对停车平台的准确位置及停车状态，准确判断车辆停靠是否符合要求，并将相关停车状态信息实时传送给上位机进行处理，单片机与上位机通信整个过程采用RS-485有线通信来完成。
优选的是，所述的立体车库停车状况检测系统，其中，通信均由所述上位机发起，每个立方体泊车车位有一个固定的编号作为通信地址，所述单片机，即下位机，不主动申请通信，当处于轮询状态时，上位机依据下位机地址，定时向下位机发送呼叫指令，此时，每台下位机都中断接收并判断，地址不相符的下位机中断返回，执行其相应的检测任务；反之则把本机地址及其状态作为应答信号发送给上位机，上位机接收到应答信号后，作进一步的处理。
本发明的有益效果是：1)针对智能立体车库的功能要求，立体车库安全检测系统采用模块化设计，为日益增长的立体车库提供了一套安全智能检测保护系统；2)该系统在低成本下进行设计和安装，有效提高了立体车库停车过程中的安全检测特性，检测电路采用串联连接形式，极大的提高了检测精度，节省了智能芯片的I/O口，提高了系统运行速度，使系统运行可靠。3)本发明中传感器的位置与个数，是依据单个立体车库的尺寸、一字激光头的发射范围以及红外接收管的接收范围设定，能达到节省成本与检测精度高相结合的目的。
附图说明
图1为本发明一实施例所述的立体车库停车状况检测系统中传感器在每个立体车库车位上的位置设定原理图；
图2(a)为本发明一实施例所述的立体车库停车状况检测系统中右侧面的检测电路原理示意图。
图2(b)为本发明一实施例所述的立体车库停车状况检测系统中左侧面的检测电路原理示意图。
图2(c)为本发明一实施例所述的立体车库停车状况检测系统中前侧面的检测电路原理示意图。
图2(d)为本发明一实施例所述的立体车库停车状况检测系统中后侧面检测电路的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种立体车库停车状况检测系统，包括：
参阅图1，传感器在每个立方体泊车车位上的安装位置如下：底面上左、右两面分别均匀放置14个传感器，分别为传感器(D31)-(D44)和(D9)-(D22)，底面上前后分别均匀放置8个传感器，分别为传感器(D23)-(D30)和(D45)-(D52)，底面上后面两顶点处放置传感器(D1)、(D2)，顶端前面两顶点处放置(D3)(D4)，顶端前、后、左、右各个侧面中点处放置传感器(D5)-(D8)；所述(D5)、(D6)、(D7)、(D8)选用工业级一字激光头作为激光发射传感器，(D1)和(D2)选用点激光红外发射传感器，(D3)、(D4)以及(D9)-(D52)都选用8138/9138M铁壳屏蔽红外接收管；所述每个立方体泊车车位高度设置为2m，一字激光发射底面有效检测长度为10m，如果按车库底面5m有效长度内设置14个光电传感器，在距离底面0.5m高处直径为5mm的物体越界时都可以安全检测出来。
为了提高检测精度，所述检测系统中的底面传感器可以顺着检测线增加传感器密度，从而得到更精准的检测效果，型号及位置的设计是检测系统的一个关键所在，位置设置的合理不仅可以提高检测精度、减少检测盲区，还可以减少传感器的数量，减少I/O口的数量。
所述工业级一字激光头工作波长：650nm，输出功率：5mw，供电电压：3-5V直流，外型尺寸：9mm×21mm，光斑模式：一字光线大小：1m处线长近似5m，2m处线长近似10m；(D5)-(D8)结合停车底盘上的所述光电传感器(D9)一(D52)，可以很好的检测泊车过程中车身的任何一个部位是否越界，如果泊车过程中车身任何一个部位越界，包括后视镜越界时，都可以导致相应接收光电传感器接收不到红外光信号，使检测电路产生报警输出；所述(D1)、(D2)和(D3)、(D4)这2组传感器主要用来判别该停车平台是否有车停入，如果有车停入时，所述(D3)、(D4)是接收不到红外光的。
参阅图2(a)、(b)、(c)、(d)，硬件检测电路，包括前、后、左、右四面，每一面是所在面所有红外接收管，各自采用串联连接，并连接至单片机，为泊车越界检测电路，分别用来检测前、后、左、右各个侧面泊车时的越界情况，以右侧面为例，泊车时车体任何部位只要越界，都会遮挡(D7)发出的红外光，导致相应的光电接收管的一只或者多只接收不到红外光，致使电路成高阻状态，TLP521-4-1输出给单片机P1.0口为低电平，此时所述单片机会通过语音提醒司机，右侧停车不到位，后、左、右三面与所述前面检测方法相同；所述检测电路能准确检测到停车平台上有无停车、所停车辆相对停车平台的准确位置及停车状态，准确判断车辆停靠是否符合要求，并将相关停车状态信息实时传送给上位机进行处理，单片机与上位机通信整个过程采用RS-485有线通信来完成。
上位机，与所述单片机通信，通信均由所述上位机发起，每个立方体泊车车位有一个固定的编号作为通信地址，所述单片机，即下位机，不主动申请通信，当处于轮询状态时，上位机依据下位机地址，定时向下位机发送呼叫指令，此时，每台下位机都中断接收并判断，地址不相符的下位机中断返回，执行其相应的检测任务；反之则把本机地址及其状态作为应答信号发送给上位机，上位机接收到应答信号后，作进一步的处理。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易底实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种立体车库停车状况检测系统，其特征在于，包括：
传感器，在每个立方体泊车车位上的安装位置：车库底面上左、右两面分别均匀放置14个传感器，为传感器(D31)-(D44)和(D9)-(D22)，底面上前后分别均匀放置8个传感器，为传感器(D23)-(D30)和(D45)-(D52)，底面上后面两顶点处放置传感器(D1)、(D2)，车库顶端前面两顶点处放置(D3)、(D4)，顶端前、后、左、右各个侧面中点处放置传感器(D5)-(D8)；所述(D5)、(D6)、(D7)、(D8)选用工业级一字激光头作为激光发射传感器，(D1)和(D2)选用点激光红外发射传感器，(D3)、(D4)以及(D9)-(D52)都选用8138/9138M铁壳屏蔽红外接收管；
硬件检测电路，位于车库前、后、左、右四面，每一面所有所述红外接收管采用串联连接，并连接至单片机，为泊车越界检测电路，分别用来检测前、后、左、右各个侧面泊车时的越界情况；
上位机，与所述单片机通信；
其中，泊车时，车体前、后、左、右任一面的部位只要越界，都会遮挡该面的所述工业级一字激光头发出的红外光，导致相应的光电接收管的一只或者多只接收不到红外光，致使电路成高阻状态，TLP521-4-1输出给单片机P1.0口为低电平，此时所述单片机发出警报，提示该面停车不到位。
2.如权利要求1所述的立体车库停车状况检测系统，其特征在于，所述每个立方体泊车车位高度设置为2m，一字激光发射底面有效检测长度为10m，车库底面5m有效长度内设置14个所述光电接收管，监测在距离底面0.5m高处直径为5mm的物体越界情况。
3.如权利要求1所述的立体车库停车状况检测系统，其特征在于，所述一字激光头(D5)-(D8)与车库底面上所述光电传感器(D9)-(D52)结合，泊车过程中车身任何一个部位越界，包括后视镜越界时，会导致相应接收光电传感器接收不到红外光信号，使检测电路产生报警输出；所述(D1)、(D2)和(D3)、(D4)这2组传感器主要用来判别该停车平台是否有车停入，当有车停入时，所述(D3)、(D4)接收不到红外光。
4.如权利要求3所述的立体车库停车状况检测系统，其特征在于，所述工业级一字激光头工作波长：650nm，输出功率：5mw，供电电压：3-5V直流，外型尺寸：9mm×21mm，光斑模式：一字光线大小：1m处线长近似5m，2m处线长近似10m。
5.如权利要求1所述的立体车库停车状况检测系统，其特征在于，所述检测电路检测出停车平台上有无停车、所停车辆相对车库的准确位置及停车状态，判断车辆停靠是否符合要求，并将相关停车状态信息实时传送给上位机进行处理，单片机与上位机通信整个过程采用RS-485有线通信来完成。
6.如权利要求5所述的立体车库停车状况检测系统，其特征在于，通信均由所述上位机发起，每个立方体泊车车位有一个固定的编号作为通信地址，所述单片机，即下位机，不主动申请通信，当处于轮询状态时，上位机依据下位机地址，定时向下位机发送呼叫指令，此时，每台下位机都中断接收并判断，地址不相符的下位机中断返回，执行其相应的检测任务；反之则把本机地址及其状态作为应答信号发送给上位机，上位机接收到应答信号后，作进一步的处理。
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