巨川電氣--智能停車場的現(xiàn)場總線智能照明控制系統(tǒng)   來源:http://my171.cn/

前言 

隨著社會生活方式的不斷變化，科技的不斷進(jìn)步，人們要求更加人性化、智能化的生活條件。不用事必躬親，盡可能地讓智能系統(tǒng)代替手工方式，來進(jìn)行有效的治理和執(zhí)行。當(dāng)前越來越復(fù)雜的交通狀況，如行路難、停車難等題目大大降低了城市的工作和生活效率，迫使我們尋找一個(gè)能夠方便解決題目的辦法。 

智能化的停車場便在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生了。智能停車場的產(chǎn)生不但規(guī)范了城市交通治理和車輛治理水平，擴(kuò)充了城市的容量，在安全防范方面也有巨大的保障，同時(shí)還能方便的和其他智能系統(tǒng)接口（如智能大廈、智能小區(qū)等），組成更完善的物流及設(shè)備治理系統(tǒng)。 

智能停車場通訊現(xiàn)狀 

目前停車場的智能化程度不一，治理也缺乏有序性，設(shè)施之間也通用性也較差，造成系統(tǒng)集成商和用戶的設(shè)備選型品種較少，實(shí)現(xiàn)的功能不全，系統(tǒng)特點(diǎn)不鮮明等不足。 

按智能停車場的通訊方式分析，早期的一部分廠商采用了串行的RS-485總線或RS-232總線作為設(shè)備之間的通訊方式；同時(shí)，有一部分先進(jìn)的廠商已經(jīng)采用了CAN-bus總線或以太網(wǎng)EtherNet作為網(wǎng)絡(luò)通訊方式。 

采用RS-232方式通訊的停車場系統(tǒng)有非常大的局限性，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)操縱，中心處理器的負(fù)擔(dān)較大，不便于系統(tǒng)擴(kuò)充，可通訊間隔非常短，不適于遠(yuǎn)程操縱；而且，系統(tǒng)本錢較高。采用RS-485總線的系統(tǒng)在整體性能上好于RS-232的系統(tǒng)，因其是總線形式，方便擴(kuò)充，但是隨著停車場系統(tǒng)智能化程度要求越來越高，功能越來越強(qiáng)，總線的節(jié)點(diǎn)越來越多的情況下，RS-485的總線效率低、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差、通訊的可靠性低、后期維護(hù)本錢高、網(wǎng)絡(luò)工程調(diào)試復(fù)雜、傳輸間隔不理想、單總線可掛接的節(jié)點(diǎn)少、應(yīng)用不靈活等不足和缺陷逐漸體現(xiàn)出來；智能停車場的系統(tǒng)擴(kuò)展也受到RS-485本身的制約，越來越不能適應(yīng)大中型智能停車場的控制需要。 

先進(jìn)的的CAN-bus總線通訊系統(tǒng)是智能停車場的主流發(fā)展方向。使用這種產(chǎn)業(yè)級的通訊方式，可以保證通訊數(shù)據(jù)的可靠性、實(shí)時(shí)性；并且，實(shí)際建設(shè)中，CAN-bus總線本錢和RS-485方式本錢大體相當(dāng)，甚至，在較大型的停車場系統(tǒng)中，CAN總線的整體本錢還略低于RS-485系統(tǒng)。由于CAN總線容錯性能好，可以大大降低后期的維護(hù)、維修、擴(kuò)充本錢。但是，目前的智能停車場多數(shù)采用了CAN-bus總線和RS-232、RS-485通訊混合使用的方式，在一定程度上會造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不平衡，限制了CAN-bus總線發(fā)揮最大限度的性能上風(fēng)。 

下面將以CAN-bus總線組建的停車場收費(fèi)和治理系統(tǒng)為例，先容一整套的智能停車場改進(jìn)方案，從而體現(xiàn)出CAN-bus總線的整體上風(fēng)。  

智能停車場CAN-bus方案 

1: CAN-bus簡介 

CAN（Controller Area Network）總線最早由德國BOSCH公司提出，主要用于汽車內(nèi)部丈量與控制中心之間的數(shù)據(jù)通訊。由于其良好的性能，在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域當(dāng)中，如產(chǎn)業(yè)自動化、汽車電子、樓宇建筑、電梯網(wǎng)絡(luò)、電力通訊和安防消防等諸多領(lǐng)域，并取逐漸成為這些行業(yè)的主要通訊手段。 

現(xiàn)場總線CAN-bus的特點(diǎn)： 

    1、國際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)級現(xiàn)場總線，傳輸可靠，實(shí)時(shí)性高； 

    2、傳輸間隔遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)10KM），傳輸速率快（最高1Mbps）； 

    3、單條總線最多可接110個(gè)節(jié)點(diǎn)，并可方便的擴(kuò)充節(jié)點(diǎn)數(shù)； 

    3、總線上各節(jié)點(diǎn)的地位同等，不分主從，突發(fā)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)傳輸； 

    4、非破壞總線仲裁技術(shù)，可多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)數(shù)據(jù)，總線利用率高； 

    5、出錯的CAN節(jié)點(diǎn)會自動封閉并切斷和總線的聯(lián)系，不影響總線的通訊； 

    6、報(bào)文為短幀結(jié)構(gòu)并有硬件CRC校驗(yàn)，受干擾概率小，數(shù)據(jù)出錯率極低； 

    7、對未成功發(fā)送的報(bào)文，硬件有自動發(fā)功能，傳輸可靠性很高； 

    8、具有硬件地址濾波功能，可簡化軟件的協(xié)議編制； 

    9、通訊介質(zhì)可用普通的雙絞線、同軸電纜或光纖等； 

    10、CAN-bus總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性價(jià)比極高。  

2：總體先容 

通訊方案涉及了停車場的幾乎所有的控制功能，包括進(jìn)出口控制、遠(yuǎn)程控制、車場導(dǎo)向、車場車位自動檢測、車場智能燈光控制。方案中不包含音頻、視頻的傳輸，由于音頻、視頻的傳輸一般是與控制總線分開的。

整個(gè)系統(tǒng)中，通訊主干線僅為一條雙絞線，各個(gè)通訊終真?zhèn)€控制器直接連接到總線上；并且，各個(gè)控制器在網(wǎng)絡(luò)中的地位可以是同等的，就是說沒有“主機(jī)”和“從機(jī)”的概念，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以啟動數(shù)據(jù)的傳輸，避免了采用RS-485的主機(jī)輪詢方式，從而保障數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。在CAN-bus總線上，既可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)-點(diǎn)之間的通訊，也可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)廣播方式的通訊，實(shí)時(shí)性和靈活性都可以得到良好的保證。 

例如，車位探測器可以根據(jù)車場內(nèi)車的進(jìn)出變化，直接傳輸空位數(shù)目到車位顯示器顯示出來；而不必先傳輸?shù)街卫頇C(jī)上，再由治理機(jī)傳到車位顯示器。當(dāng)然治理機(jī)也可以接收到該信息，用于數(shù)據(jù)庫記錄。

智能停車場的通訊間隔受CAN-bus總線的波特率制約；在20Kbps通訊速率時(shí)，可以在達(dá)到3KM的通訊間隔（使用同一條雙絞線），能夠滿足盡大部分需求。 

本方案中，按照位置的不同，將停車場系統(tǒng)分為兩個(gè)部分：車輛的進(jìn)出口控制、車場內(nèi)部控制。

3：車輛的進(jìn)出口控制 

車輛的進(jìn)出口控制部分主要功能是車輛進(jìn)出的治理、收費(fèi)、出票和顯示等。系統(tǒng)的布線結(jié)構(gòu)如圖1所示。 

系統(tǒng)中的CAN-bus網(wǎng)絡(luò)采用直線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，各設(shè)備節(jié)點(diǎn)通過支線連接在CAN-bus主線上。在車場進(jìn)口處，當(dāng)?shù)馗袡z測到有車輛經(jīng)過期，進(jìn)口控制器向計(jì)算機(jī)治理節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號，請求啟動整個(gè)治理系統(tǒng)（此前系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)，以節(jié)約能源），使系統(tǒng)立即進(jìn)進(jìn)工作模式。進(jìn)口控制器通過射頻或GPRS方式讀取車輛的電子卡信息，并通過CAN-bus總線傳到治理計(jì)算機(jī)上，并與攝像機(jī)取得的車輛信息（車型、車牌等）相對照，假如是“正當(dāng)”用戶則打開道閘、點(diǎn)亮綠色交通燈，答應(yīng)車輛通過。當(dāng)?shù)篱l處地感檢測車輛已通過，并且進(jìn)口處地感未檢測到有新的車輛進(jìn)進(jìn)，則仍由進(jìn)口控制器向計(jì)算機(jī)治理節(jié)點(diǎn)報(bào)告系統(tǒng)空閑，可以進(jìn)進(jìn)休眠模式。其他功能，比如出口控制器、收費(fèi)功能等，都可以按同一方式治理。 

系統(tǒng)中，治理節(jié)點(diǎn)采用安裝PC-CAN接口卡的通用PC機(jī)，與安裝在各個(gè)位置的終端功能設(shè)備進(jìn)行通訊。常用的PC-CAN接口卡有：PCI-CAN接口卡、ISA-CAN接口卡、USBCAN接口卡、PC104-CAN接口卡、EtherNet-CAN接口卡或并口CAN接口卡等，可以根據(jù)系統(tǒng)的通訊要求而進(jìn)行公道選擇。 

4：車場內(nèi)部控制 
車場內(nèi)部控制部分主要功能是車輛導(dǎo)向、空位檢測和照明控制等。 

如圖2所示，圖中車場分為4個(gè)停車區(qū)域：A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)和D區(qū)。4個(gè)區(qū)的區(qū)位引導(dǎo)系統(tǒng)同一安置在車場進(jìn)口處，指示區(qū)域的方向和當(dāng)前所剩的空位數(shù)。該區(qū)位引導(dǎo)系統(tǒng)由一個(gè)控制器控制，帶一個(gè)CAN-bus總線接口。 
 
    

當(dāng)有車輛或車主進(jìn)出某一個(gè)相關(guān)區(qū)域的時(shí)候，該區(qū)域的照明才點(diǎn)亮，在車輛或車主離開后，燈自動熄滅，并且和當(dāng)前進(jìn)出不相關(guān)區(qū)域的照明燈將不會點(diǎn)亮，這樣可以最大限度的節(jié)約能源，延長設(shè)備壽命，這在較大型停車場中的作用會更加突出。

在車輛進(jìn)出后，車場的停車數(shù)目發(fā)生變化，系統(tǒng)可以及時(shí)地探測到這個(gè)變化并向主控制器和區(qū)位引導(dǎo)指示牌報(bào)告，使其刷新當(dāng)前的記錄和顯示。

這一個(gè)系統(tǒng)中，使用CAN-bus總線方式進(jìn)行通訊，網(wǎng)絡(luò)顯得非常簡單、可靠，如圖2所示。每個(gè)停車區(qū)有一個(gè)單獨(dú)的區(qū)控制器，均帶CAN-bus接口，用于治理該區(qū)的照明和車位檢測。按圖中所示，紅線是照明線，通過區(qū)控制器來直接控制該區(qū)燈的亮滅。綠線是單總線，用于和車位探測器通訊，與CAN-bus總線一起，構(gòu)成一個(gè)方便的二級數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，車位探測器的網(wǎng)絡(luò)組建也可以使用CAN-bus方式來實(shí)現(xiàn)，基本上不會受到車位數(shù)目的制約，且可以方便地實(shí)現(xiàn)設(shè)備治理、故障定位等眾多特定功能。
 
系統(tǒng)上風(fēng) 

上述兩個(gè)部分相連接，可以形成一個(gè)完整的智能停車場系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)中，不僅可以實(shí)現(xiàn)無人值守，還能和其他的CAN-bus系統(tǒng)連接，如物業(yè)治理中心、小區(qū)調(diào)度中心等，方便整個(gè)系統(tǒng)的治理。

采用CAN-bus總線，也為定制通訊協(xié)議、設(shè)計(jì)軟件提供了非常明顯的上風(fēng)，使系統(tǒng)的整體性能得到提升。同時(shí)，采用CAN-bus總線可以大幅度降低整個(gè)智能停車場在設(shè)備擴(kuò)展、系統(tǒng)升級、終端維護(hù)方面所投進(jìn)的本錢。而且，越是大型的智能停車場系統(tǒng)，采用CAN-bus總線的上風(fēng)會更加明顯――功能好，本錢低，節(jié)省治理與維護(hù)本錢。

實(shí)踐證實(shí)，采用CAN-bus總線在智能停車場的運(yùn)行中可以獲得良好的社會效益、經(jīng)濟(jì)利益。

CAN-bus總線已經(jīng)成功運(yùn)行在國內(nèi)多個(gè)智能停車場、車場設(shè)備網(wǎng)、車輛治理所、車輛收費(fèi)站等場合。這也是國內(nèi)眾多通訊控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可靠、自動化運(yùn)行、無人值守的發(fā)展方向。