摘 要： 針對城市中立體車庫使用效率較低，提出了一種以GMS網(wǎng)絡(luò)為通信橋梁的立體車庫遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用RS485總線方式，通過車位監(jiān)控器來實現(xiàn)采集車位信息，對車庫內(nèi)車位狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，然后由GSM網(wǎng)絡(luò)傳送給管理計算機(jī)。駕駛員可以通過手機(jī)發(fā)送短消息查詢立體車庫的庫容信息，也可以進(jìn)行預(yù)約存取車輛操作。該技術(shù)有效提高了立體車庫的智能化程度與利用率。
關(guān)鍵詞： 立體車庫；GSM；TC35i；可編程控制器
隨著現(xiàn)代化社會的迅速發(fā)展，私家車數(shù)量與日俱增，立體車庫成為解決“停車難”問題的有效途徑。但是我國的立體停車[1]設(shè)備智能化程度尚存在不足，存取車環(huán)節(jié)均采用刷卡方式，每個刷卡機(jī)需配備專人協(xié)助操作。這樣既造成人員浪費，同時待存入車輛也無法提前得知車庫“飽和度”信息，易造成停車設(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庫遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對立體車庫資源的合理利用。系統(tǒng)可以實時獲取立體車庫信息，存儲到管理計算機(jī)。然后用戶以短消息的方式通過GSM網(wǎng)絡(luò)查詢或者預(yù)約立體車庫中的空位、或者提取已存入的車輛。
1 GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡介及特點
GSM（Global System for Mobile Communication）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[2]是目前移動通信體系中基于時分多址技術(shù)最成熟完善的系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由移動臺子系統(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)
立體車庫遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)包括管理計算機(jī)、可編程控制器(PLC)、車庫執(zhí)行機(jī)構(gòu)、RS485-GSM轉(zhuǎn)接點、車位監(jiān)控器、手機(jī)終端。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
系統(tǒng)中管理計算機(jī)用于存儲用戶數(shù)據(jù)和車庫實時狀態(tài)信息；同時可以向PLC發(fā)出控制命令，來控制車庫執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成車庫的停車、取車等操作。
車位監(jiān)控器用于監(jiān)測車庫中每個車位的狀態(tài)，當(dāng)監(jiān)測到車庫內(nèi)車位狀態(tài)改變時，通過RS485總線發(fā)送給管理計算機(jī)存儲管理。RS485總線結(jié)構(gòu)采取一主多從式，在固定時間間隔內(nèi)循環(huán)讀取各個車位監(jiān)控器的狀態(tài)信息，并將信息收集到管理計算機(jī)進(jìn)行實時管理。
3 車位監(jiān)控器與GSM通信模塊
3.1 車位監(jiān)控器與GSM通信模塊硬件結(jié)構(gòu)
車位監(jiān)控器的控制器[3]采用DS89C430MCL微控制器；GSM無線通信模塊采用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)工作異常時啟動蜂鳴器報警。
3.2 車位監(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工作異常時的應(yīng)急處理。程序采用基于中斷的任務(wù)調(diào)度方法，運行時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收到中斷信號時，硬件啟動中斷功能單元，實現(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[5]的方式，若檢測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)的立體車庫遠(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個字符，來自現(xiàn)場設(shè)備的各數(shù)據(jù)長度計算、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>“收到短消息時自動提示設(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)長度”；收到“>”符號后開始發(fā)送短消息格式幀，發(fā)送過程以檢測到ASCII碼中的“1A”為結(jié)束信號，其中短消息服務(wù)中心地址、對方地址、短消息存在時間及必要數(shù)據(jù)內(nèi)容均包含在格式幀中，應(yīng)用BCD編碼的方法對地址、日期進(jìn)行壓縮處理。短消息發(fā)送過程中，程序語句之間需要設(shè)定合理的時間間隔以免TC35i出現(xiàn)錯誤信息提示。再次為短消息接收過程，+CMTI:‘SM’，<index>“當(dāng)檢測出有新的短消息時，TC35i自動向串口發(fā)出提示”；AT+CMGR=<index><CR>“MCU接收到信號開始讀消息”，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”。最后一個關(guān)鍵過程即為TC35i出現(xiàn)異常時的處理方案，TC35i異常包括物理損壞、接線故障、SIM卡損傷、SIM卡余額不足、收到不匹配信息；當(dāng)主程序檢測到這些異常狀態(tài)時發(fā)出報警并轉(zhuǎn)入異常狀態(tài)處理模塊進(jìn)行處理；實際工況中常遇到多個短消息同時需要接收，從而可能出現(xiàn)某個短消息丟失的情況，故采用保護(hù)語句“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)程終端控制的實現(xiàn)
系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制終端為手機(jī)。用戶使用手機(jī)終端可以通過GSM網(wǎng)絡(luò)向通信模塊發(fā)送短信，管理計算機(jī)接收來自TC35i的手機(jī)短消息后，將來自車位監(jiān)控器的各項數(shù)據(jù)以短消息形式通過通信模塊回復(fù)到手機(jī)終端。通過回復(fù)短消息，用戶可以得知目標(biāo)車庫的庫容情況，由此決定是否可以前往目標(biāo)車庫存車。也可以通過手機(jī)終端向計算機(jī)發(fā)送特定字符實現(xiàn)對空車位在周期為T時間段內(nèi)的預(yù)約功能；亦可由已經(jīng)存車入庫的用戶通過手機(jī)向計算機(jī)發(fā)送代表取車含義的字符，計算機(jī)收到取車字符后在時間T內(nèi)向PLC發(fā)出取車執(zhí)行信號，用戶在時間T內(nèi)到達(dá)車庫門口并手動確認(rèn)取車，則計算機(jī)向PLC發(fā)送取車信號，執(zhí)行取車操作。
針對現(xiàn)代化都市停車難、立體車庫未能完全發(fā)揮作用的問題。本文提出了一種基于GSM技術(shù)的立體車庫遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)合理分配車位資源，避免駕車員行至車庫門口卻沒有車位，或者有空位而無人知曉造成浪費的現(xiàn)象。提高了立體車庫智能化管理水平，為立體車庫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.垂直升降式立體車庫系統(tǒng)設(shè)計與研究[J]．機(jī)械設(shè)計與制造，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串口通信編程實踐(第2版)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.
[4] 姚維，張國柱，章瑋，等.GSM網(wǎng)絡(luò)在車位管理系統(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，鄒國良.利用GSM無線模塊發(fā)送短消息[J].計算機(jī)應(yīng)用，2004，24(5)：148-150.