摘 要： 針對(duì)城市中立體車(chē)庫(kù)使用效率較低，提出了一種以GMS網(wǎng)絡(luò)為通信橋梁的立體車(chē)庫(kù)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用RS485總線(xiàn)方式，通過(guò)車(chē)位監(jiān)控器來(lái)實(shí)現(xiàn)采集車(chē)位信息，對(duì)車(chē)庫(kù)內(nèi)車(chē)位狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后由GSM網(wǎng)絡(luò)傳送給管理計(jì)算機(jī)。駕駛員可以通過(guò)手機(jī)發(fā)送短消息查詢(xún)立體車(chē)庫(kù)的庫(kù)容信息，也可以進(jìn)行預(yù)約存取車(chē)輛操作。該技術(shù)有效提高了立體車(chē)庫(kù)的智能化程度與利用率。
關(guān)鍵詞： 立體車(chē)庫(kù)；GSM；TC35i；可編程控制器
隨著現(xiàn)代化社會(huì)的迅速發(fā)展，私家車(chē)數(shù)量與日俱增，立體車(chē)庫(kù)成為解決“停車(chē)難”問(wèn)題的有效途徑。但是我國(guó)的立體停車(chē)[1]設(shè)備智能化程度尚存在不足，存取車(chē)環(huán)節(jié)均采用刷卡方式，每個(gè)刷卡機(jī)需配備專(zhuān)人協(xié)助操作。這樣既造成人員浪費(fèi)，同時(shí)待存入車(chē)輛也無(wú)法提前得知車(chē)庫(kù)“飽和度”信息，易造成停車(chē)設(shè)備擁堵或者閑置。
本文介紹了一種以GSM網(wǎng)絡(luò)為信息樞紐的立體車(chē)庫(kù)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)立體車(chē)庫(kù)資源的合理利用。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)獲取立體車(chē)庫(kù)信息，存儲(chǔ)到管理計(jì)算機(jī)。然后用戶(hù)以短消息的方式通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)或者預(yù)約立體車(chē)庫(kù)中的空位、或者提取已存入的車(chē)輛。
1 GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡(jiǎn)介及特點(diǎn)
GSM（Global System for Mobile Communication）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[2]是目前移動(dòng)通信體系中基于時(shí)分多址技術(shù)最成熟完善的系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由移動(dòng)臺(tái)子系統(tǒng)(MS)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)、基站子系統(tǒng)(BSS)等組成。
2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
立體車(chē)庫(kù)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)包括管理計(jì)算機(jī)、可編程控制器(PLC)、車(chē)庫(kù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、RS485-GSM轉(zhuǎn)接點(diǎn)、車(chē)位監(jiān)控器、手機(jī)終端。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
系統(tǒng)中管理計(jì)算機(jī)用于存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)和車(chē)庫(kù)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息；同時(shí)可以向PLC發(fā)出控制命令，來(lái)控制車(chē)庫(kù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成車(chē)庫(kù)的停車(chē)、取車(chē)等操作。
車(chē)位監(jiān)控器用于監(jiān)測(cè)車(chē)庫(kù)中每個(gè)車(chē)位的狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到車(chē)庫(kù)內(nèi)車(chē)位狀態(tài)改變時(shí)，通過(guò)RS485總線(xiàn)發(fā)送給管理計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)管理。RS485總線(xiàn)結(jié)構(gòu)采取一主多從式，在固定時(shí)間間隔內(nèi)循環(huán)讀取各個(gè)車(chē)位監(jiān)控器的狀態(tài)信息，并將信息收集到管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。
3 車(chē)位監(jiān)控器與GSM通信模塊
3.1 車(chē)位監(jiān)控器與GSM通信模塊硬件結(jié)構(gòu)
車(chē)位監(jiān)控器的控制器[3]采用DS89C430MCL微控制器；GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊采用TC35i單元。如圖2所示。
微控制器使用Dallas(MAXIM)制造的高速DS89C430型單片機(jī)。ADC采集使用12位測(cè)量精度的高速A/D轉(zhuǎn)換芯片MAX197。狀態(tài)指示電路是微控制器或者TC35i出現(xiàn)工作異常時(shí)啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。
3.2 車(chē)位監(jiān)控器與GSM通信模塊軟件流程
控制軟件的主要功能為：模擬量、數(shù)字量信號(hào)的采集與處理；TC35i工作狀態(tài)監(jiān)控；與外圍設(shè)備及TC35i的串口通信；短消息的編碼解碼；TC35i工作異常時(shí)的應(yīng)急處理。程序采用基于中斷的任務(wù)調(diào)度方法，運(yùn)行時(shí)主程序自檢并初始化，然后中斷并進(jìn)入等待狀態(tài)。當(dāng)89C420收到中斷信號(hào)時(shí)，硬件啟動(dòng)中斷功能單元，實(shí)現(xiàn)所需的目標(biāo)功能。程序?qū)C35i的工作狀態(tài)采用循環(huán)監(jiān)測(cè)[5]的方式，若檢測(cè)不成功則程序判斷為異常，進(jìn)入到異常中斷，執(zhí)行異常中斷處理程序。軟件流程圖如圖4所示。
4 短消息收發(fā)處理
基于GSM技術(shù)的立體車(chē)庫(kù)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的核心是短消息數(shù)據(jù)的編碼與解碼。短消息的收發(fā)主要有TEXT格式和PDU格式[6]，其中TEXT格式不能用于中文模式，而PDU格式兼容了中英文格式數(shù)據(jù)。故采用PDU格式。每條短消息容量為140個(gè)字符，來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各數(shù)據(jù)長(zhǎng)度計(jì)算、分段工作由TC35i模塊的設(shè)定程序完成。
TC35i通信采用的主要功能及語(yǔ)句為：首先初始化TC35i，AT+CMGF=0<CR>“設(shè)置編碼模式為PDU格式”；AT+CNM1=1,1,2<CR>“收到短消息時(shí)自動(dòng)提示設(shè)定”；AT+CMGD=<index><CR>“刪除所有位置已接收到的短消息，準(zhǔn)備再次接收”。其次為消息的發(fā)送處理，AT+CMGS＝<Len_char><CR>“設(shè)定數(shù)據(jù)長(zhǎng)度”；收到“>”符號(hào)后開(kāi)始發(fā)送短消息格式幀，發(fā)送過(guò)程以檢測(cè)到ASCII碼中的“1A”為結(jié)束信號(hào)，其中短消息服務(wù)中心地址、對(duì)方地址、短消息存在時(shí)間及必要數(shù)據(jù)內(nèi)容均包含在格式幀中，應(yīng)用BCD編碼的方法對(duì)地址、日期進(jìn)行壓縮處理。短消息發(fā)送過(guò)程中，程序語(yǔ)句之間需要設(shè)定合理的時(shí)間間隔以免TC35i出現(xiàn)錯(cuò)誤信息提示。再次為短消息接收過(guò)程，+CMTI:‘SM’，<index>“當(dāng)檢測(cè)出有新的短消息時(shí)，TC35i自動(dòng)向串口發(fā)出提示”；AT+CMGR=<index><CR>“MCU接收到信號(hào)開(kāi)始讀消息”，TC35i返回短消息格式幀，并且由程序分解格式幀中包含的數(shù)據(jù)。AT+CMGD=
<index><CR>“短消息由SIM卡中讀取完畢后被刪除”。最后一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程即為T(mén)C35i出現(xiàn)異常時(shí)的處理方案，TC35i異常包括物理?yè)p壞、接線(xiàn)故障、SIM卡損傷、SIM卡余額不足、收到不匹配信息；當(dāng)主程序檢測(cè)到這些異常狀態(tài)時(shí)發(fā)出報(bào)警并轉(zhuǎn)入異常狀態(tài)處理模塊進(jìn)行處理；實(shí)際工況中常遇到多個(gè)短消息同時(shí)需要接收，從而可能出現(xiàn)某個(gè)短消息丟失的情況，故采用保護(hù)語(yǔ)句“T+CMGL=0<CR>”根據(jù)反饋消息幀“+CMGL=<index>，<stat>”中<index>鎖定的位置重新讀出未讀的短消息。
5 遠(yuǎn)程終端控制的實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制終端為手機(jī)。用戶(hù)使用手機(jī)終端可以通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)向通信模塊發(fā)送短信，管理計(jì)算機(jī)接收來(lái)自TC35i的手機(jī)短消息后，將來(lái)自車(chē)位監(jiān)控器的各項(xiàng)數(shù)據(jù)以短消息形式通過(guò)通信模塊回復(fù)到手機(jī)終端。通過(guò)回復(fù)短消息，用戶(hù)可以得知目標(biāo)車(chē)庫(kù)的庫(kù)容情況，由此決定是否可以前往目標(biāo)車(chē)庫(kù)存車(chē)。也可以通過(guò)手機(jī)終端向計(jì)算機(jī)發(fā)送特定字符實(shí)現(xiàn)對(duì)空車(chē)位在周期為T(mén)時(shí)間段內(nèi)的預(yù)約功能；亦可由已經(jīng)存車(chē)入庫(kù)的用戶(hù)通過(guò)手機(jī)向計(jì)算機(jī)發(fā)送代表取車(chē)含義的字符，計(jì)算機(jī)收到取車(chē)字符后在時(shí)間T內(nèi)向PLC發(fā)出取車(chē)執(zhí)行信號(hào)，用戶(hù)在時(shí)間T內(nèi)到達(dá)車(chē)庫(kù)門(mén)口并手動(dòng)確認(rèn)取車(chē)，則計(jì)算機(jī)向PLC發(fā)送取車(chē)信號(hào)，執(zhí)行取車(chē)操作。
針對(duì)現(xiàn)代化都市停車(chē)難、立體車(chē)庫(kù)未能完全發(fā)揮作用的問(wèn)題。本文提出了一種基于GSM技術(shù)的立體車(chē)庫(kù)遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)合理分配車(chē)位資源，避免駕車(chē)員行至車(chē)庫(kù)門(mén)口卻沒(méi)有車(chē)位，或者有空位而無(wú)人知曉造成浪費(fèi)的現(xiàn)象。提高了立體車(chē)庫(kù)智能化管理水平，為立體車(chē)庫(kù)的大量使用奠定了基礎(chǔ)，在城市交通智能化管理中具有良好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1] 劉曉娟，潘宏俠.垂直升降式立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J]．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2011，5（2）：79-85.
[2] 葉朝輝，華成英.可編程片上系統(tǒng)(PSoC)原理及實(shí)訓(xùn)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.
[3] 龔建偉，熊光明.Visual C++/Turbo C串口通信編程實(shí)踐(第2版)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.
[4] 姚維，張國(guó)柱，章瑋，等.GSM網(wǎng)絡(luò)在車(chē)位管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].控制工程，2011，18(5)：829-832.
[5] 劉西秀，張民，劉勇.GSM技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器，2012，17(10)：79-81.
[6] 宣彩平，王皓，鄒國(guó)良.利用GSM無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送短消息[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2004，24(5)：148-150.