【正文】 稱為射頻卡，與接觸式 IC 卡相似，卡內(nèi)沒有電源，有存儲(chǔ)器，但非接觸 IC 卡表面沒有觸點(diǎn)而是在卡片內(nèi)增加一個(gè)電感線圈。射頻卡既具有 IC 卡的普遍優(yōu)點(diǎn)，又具有自身的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)如：無源、免接觸、免操作、使用壽命長；數(shù)據(jù)交換不受除金屬外的介質(zhì)影響，使用方便；防水、防塵、防靜電干擾、適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境；感應(yīng)距離遠(yuǎn)，普遍射頻卡可達(dá) 5～15cm，遠(yuǎn)距射頻卡可達(dá) 5～10m；安全可靠，誤讀或不讀卡的機(jī)率幾乎為零，成百上千億的密碼，無法破譯。故本文停車場控制系統(tǒng)亦采用無源非接觸式 IC 卡構(gòu)成門禁控制系統(tǒng)，經(jīng)過比較，根據(jù)系統(tǒng)需求選用 SENSE182X 型讀寫器。該讀寫器可通過 RS232 或RS485 這兩種串行通信接口中任意一種與 PC 機(jī)連接以接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。讀寫器與 PC 機(jī)或控制器相連的距離隨數(shù)據(jù)接口類型的不同而不同。RS232 接口其可靠通信距離為 10 米，RS485 通信接口使用屏蔽雙絞線則通信距離可達(dá) 。 出入口控制系統(tǒng)其它相關(guān)設(shè)備選型出入口控制系統(tǒng)的閘門機(jī)又稱為道閘，一般分為伸縮閘和抬桿閘，抬桿閘又分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種。手動(dòng)閘欄桿的上升和下降由手控按鈕或遙控器操作；自動(dòng)閘欄桿的上升和下降由控制器根據(jù)門禁控制的法則和流程經(jīng)程序判斷給出道閘的開關(guān)控制信號(hào)。本文系統(tǒng)選用 NICE 公司的 WIL4 型，該機(jī)欄桿下部具有防砸車裝置，可手動(dòng)、遙控及程序控制欄桿開啟及關(guān)閉。攝像裝備安裝在進(jìn)口或出口處對(duì)進(jìn)入或離開的車輛攝像，提供給計(jì)算機(jī)進(jìn)行抓拍。WVCP464 彩色攝像機(jī)并配備 TG0412FCS3 光學(xué)鏡頭及 DS4002001 型視頻切換器以便對(duì)進(jìn)出口視頻信號(hào)進(jìn)行切換選擇。其他防護(hù)罩、攝像機(jī)支架、照明燈等視市場情況選用。 車位監(jiān)控系統(tǒng)硬件集成設(shè)計(jì)對(duì)停車場固定用戶區(qū)域的管理由于用戶車位一般較長期固定租用，因此其計(jì)費(fèi)方式無需單次按時(shí)計(jì)費(fèi)，一般在門禁管理中僅根據(jù)用戶的費(fèi)用清繳情況及用戶卡出入狀態(tài)判斷其權(quán)限并根據(jù)權(quán)限決定是否開啟道閘放行。為使車庫的管理更加有序，避免亂停放現(xiàn)象及遏制盜車現(xiàn)象的發(fā)生，在本文停車場監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)車位的車輛占、空狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并在門禁系統(tǒng)的監(jiān)控流程及判斷法則中加入車位狀態(tài)信息作為監(jiān)控依據(jù)信息的一部分。 車位監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理設(shè)計(jì)車位監(jiān)控系統(tǒng)是停車場監(jiān)控系統(tǒng)整體構(gòu)成中密不可分的一部分，如圖 31 所示，在硬件構(gòu)成上車位探測器是對(duì)車位狀態(tài)信息進(jìn)行采集的基礎(chǔ)，檢測各車位車輛入庫占位的狀態(tài) 0 或 1，現(xiàn)場控制器 PLC 對(duì)車位狀態(tài)信息進(jìn)行處理并依據(jù)監(jiān)視與控制的法則進(jìn)行判斷，判斷結(jié)果參與控制流程并在監(jiān)視 PC 機(jī)上實(shí)時(shí)顯示車位狀態(tài)。停車用戶卡及其固有車位具有表 31 所示幾種狀態(tài)。分析可知，8 類狀態(tài)中正常狀態(tài)無需顯示監(jiān)控，非正常狀態(tài)需報(bào)警顯示，以便及時(shí)人工干預(yù)及管理，其中若做好入庫、出庫的過程管理監(jiān)控，可有效避免第類狀態(tài)發(fā)生。故在入庫過程中第 1 類狀態(tài)顯現(xiàn)時(shí)務(wù)必及時(shí)監(jiān)控及干預(yù)，若有效監(jiān)控則可避免亂停車。在出庫過程中，第 4 類狀態(tài)的存在不能超過限定時(shí)間，在限時(shí)范圍內(nèi)出現(xiàn)第 5 種狀態(tài)，則程序流程正常管理，備出庫刷卡信息吻合情況下，用戶出庫流程可順利完成。否則程序?qū)⒄J(rèn)定該刷卡用戶未完成正常出庫流程而不予放行。由此，在系統(tǒng)中為達(dá)到監(jiān)控上述非正常狀態(tài)的目的，系統(tǒng)采用組態(tài)軟件設(shè)置監(jiān)控界面分別顯示第 4 四種狀態(tài)。如圖 為車位動(dòng)態(tài)監(jiān)控界面。表 車位、車卡及監(jiān)控界面狀態(tài)的關(guān)聯(lián)信息表序號(hào) IC 卡狀態(tài) 傳感器狀態(tài) 車位監(jiān)控界面狀態(tài)1 刷卡已入場 未占位 紅綠閃爍2 刷卡已入場 已占位 綠顯3 人行扣刷卡備取車 未占位 綠顯4 人行扣刷卡備取車 已占位 紅綠閃爍表 所示為車位、車卡及監(jiān)控界面狀態(tài)的關(guān)聯(lián)信息表。圖 車位動(dòng)態(tài)監(jiān)控界面由表 可知，動(dòng)態(tài)監(jiān)控界面可監(jiān)視顯現(xiàn)出入場過程中的非正常狀態(tài)，對(duì)出入場動(dòng)態(tài)過程結(jié)束后，停車場車位的整體空狀態(tài)則如圖 靜態(tài)監(jiān)控界面所示。圖 靜態(tài)監(jiān)控界面監(jiān)控過程中現(xiàn)場控制器 PLC 與管理 PC 機(jī)及監(jiān)視 PC 機(jī)間通過 RS232/RS485通信，需雙方編程控制。 車位傳感器工作原理及選型車位檢測是大型室內(nèi)專業(yè)停車場實(shí)現(xiàn)車位自動(dòng)化定點(diǎn)管理的基礎(chǔ)，車位傳感器則是其中的關(guān)鍵部件。目前對(duì)車位占、空狀態(tài)的檢測常采用地感線圈檢測器 [21]、超聲波車位傳感器等常用方式。超聲波車位傳感器則采用超聲波測距的工作原理，利用超聲波發(fā)射、被測物體反射、回波接收后的時(shí)差來測量被測距離的一種非接觸式測量儀器 [22]。能夠檢測車輛是否停在車位上，具有防誤檢功能，如防相鄰車位誤檢、人員在停車位誤檢、障礙物誤檢等。從檢測原理及工程實(shí)施來看，超聲波檢測器具有造價(jià)低、非埋設(shè)、無附加反射裝置、免維護(hù)和抗靜電干擾等優(yōu)點(diǎn)，有利于網(wǎng)絡(luò)群測系統(tǒng)的構(gòu)成?；诔暡▊鞲衅鞯纳鲜鰞?yōu)點(diǎn)，本文系統(tǒng)中對(duì)停車場車位的檢測選用超聲波車位傳感器。超聲波車位傳感器的工作原理如圖 所示。圖 超聲回波示意圖超聲車位傳感器在市場上有許多種品牌與型號(hào)，其工作的基本原理皆如上所述。在功能上往往有一些細(xì)小的區(qū)別。在本文系統(tǒng)中選用 ESSUD 型超聲波車位傳感器，其性能指標(biāo)如下。電源：60mA/40mA；檢測距離：；輸出信號(hào)：繼電器開關(guān)量或 RS485 總線。在本文系統(tǒng)中選用開關(guān)量輸出。該型傳感器可以對(duì)每個(gè)車位的停車情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理；可根據(jù)停車場的屋頂?shù)母叨炔煌瑏碚{(diào)整檢測高度；每個(gè)傳感器都有獨(dú)立的防干擾功能并且安裝簡單。 車位狀態(tài)監(jiān)視 PC 機(jī)選型及組態(tài)軟件選擇本文系統(tǒng)對(duì)車位動(dòng)、靜態(tài)狀態(tài)的監(jiān)控是由 PLC 采集車位的占、空狀態(tài)傳遞給安裝在監(jiān)視 PC 機(jī)內(nèi)的組態(tài)軟件，并由組態(tài)軟件建立的監(jiān)控工程界面實(shí)時(shí)顯示。組態(tài)軟件本文系統(tǒng)選用組態(tài)王。組態(tài)軟件工程的建立參見第 6 章。監(jiān)視 PC 機(jī)選型同管理 PC 機(jī)。 語音提示模塊的選擇本文停車場監(jiān)控系統(tǒng)中無論在出入口控制系統(tǒng)還是在岔道口交通提示系統(tǒng)中都多次采用語音提示功能以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)在必要情況下的人機(jī)交流。在本文語音提示系統(tǒng)中選用 WTV 智能語音芯片。WTV 系列語音芯片是一款編程語音芯片，6KHz 取樣頻率能存儲(chǔ) 40340 秒的聲音，音頻輸出為 PWM 或 DAC 模式。可選控制方式有按鍵模式，并口模式，串口模式。按鍵模式下觸發(fā)方式靈活。該芯片在滿足提示條件的情況發(fā)生時(shí)，通過一個(gè)開關(guān)觸發(fā)語音芯片發(fā)出報(bào)警語音。當(dāng)提示條件滿足時(shí) PLC 輸出開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)語音芯片發(fā)出“注意有車”連續(xù)十次?；颉罢?qǐng)先備取車刷卡”或“無效卡”等，連續(xù)報(bào)十次，中間插入設(shè)定毫妙的靜音?？赏ㄟ^語音編程軟件編輯語音。 本章小結(jié)本章在綜合分析停車場監(jiān)控系統(tǒng)工作功能模塊所需相關(guān)部件的工作原理基礎(chǔ)上，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)各功能模塊進(jìn)行詳細(xì)的工作原理設(shè)計(jì)及部件設(shè)備選型，完成如下工作：根據(jù)需求分析完成管理及監(jiān)控 PC 機(jī)的選型；確定 PLC 作為現(xiàn)場控制器并完成選型。分析停車場現(xiàn)場 I/O 輸入輸出信號(hào)的特點(diǎn)及 PLC 輸入輸出模塊的功能特點(diǎn)，據(jù)此選用西門子 PLC 的 ASi 現(xiàn)場總線系統(tǒng)作為現(xiàn)場信號(hào)輸入輸出系統(tǒng)。完成出入口控制系統(tǒng)設(shè)備選型及讀卡工作原理及流程設(shè)計(jì)。對(duì)車位監(jiān)控系統(tǒng)所需監(jiān)控的狀態(tài)進(jìn)行分析并完成該系統(tǒng)工作原理設(shè)計(jì)及相關(guān)設(shè)備選型。分析車輛通過的檢測方式，對(duì)停車場交通提示控制模塊進(jìn)行工作原理設(shè)計(jì)并完成檢測方式及工作部件的選用。4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的通信設(shè)計(jì)隨著計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的日益成熟及監(jiān)控設(shè)備自動(dòng)化程度要求的提高，自動(dòng)控制系統(tǒng)從傳統(tǒng)的集中式控制向集散式或分布式控制方向發(fā)展，這就要求構(gòu)成控制系統(tǒng)的數(shù)字設(shè)備必須具有聯(lián)網(wǎng)通信的功能。以便實(shí)現(xiàn)不同地理位置的計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場控制器及數(shù)據(jù)采集設(shè)備的互相連接，構(gòu)成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，高效地完成數(shù)據(jù)傳送、信息交換和通信處理任務(wù)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由傳送設(shè)備、傳送控制設(shè)備和傳送協(xié)議及通信軟件組成。在本文系統(tǒng)中不是多個(gè)計(jì)算機(jī)或 PLC 聯(lián)網(wǎng)，而是一個(gè)PLC 與一個(gè)計(jì)算機(jī)，或一個(gè)數(shù)據(jù)終端與一個(gè)計(jì)算機(jī)建立連接，可稱為鏈接。本章介紹監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集終端讀卡器及現(xiàn)場控制器 PLC 與計(jì)算機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)。 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)通信的根本目的是交換數(shù)據(jù)，增強(qiáng)控制功能，實(shí)現(xiàn)控制的信息化、智能化或遠(yuǎn)程化。本文系統(tǒng)中讀卡器系統(tǒng)與 PC 機(jī)通信可以實(shí)現(xiàn) PC 機(jī)對(duì)用戶卡的數(shù)據(jù)信息的采集與寫入，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶卡數(shù)據(jù)信息的管理與使用。PLC 與 PC 機(jī)的聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)交換可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大控制地域；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的綜合及協(xié)調(diào)控制；簡化布線系統(tǒng)，提高可靠性；實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集；實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的監(jiān)控與管理；實(shí)現(xiàn) PLC 用計(jì)算機(jī)編程及調(diào)試；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場智能裝置管理；實(shí)現(xiàn) PLC 控制信息化、智能化等多項(xiàng)目的。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳輸方式根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)空順序可分為串行傳輸和并行傳輸兩種 [23,24]。在本文系統(tǒng)中現(xiàn)場控制器 PLC 及數(shù)據(jù)采集終端讀卡器與 PC 機(jī)的通信都采用串行通信接口。常用的串口有 RS232C 接口及 RS42RS485 接口 [25]。RS232C 是 1970 年由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì) (EIA)聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的，用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)，其全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)” ，它規(guī)定了終端和通信設(shè)備之間信息交換的方式和功能。RS232C 接口連接器一般使用 25 針的連接器，也有 9 針的，傳輸線采用屏蔽雙絞線。最大傳輸距離為 15m，最高傳送速率為 20kbit/s。RS232C 是目前廣泛應(yīng)用的串行通信接口，但其傳送速率和距離有限?？垢蓴_能力較差。針對(duì) RS232C 的不足，一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)，RS485 就是其中之一，其抗噪聲干擾性強(qiáng)，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 10Mbit/s，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為 1200M，實(shí)際上可達(dá) 3000M，且具有多站能力，可利用單一的 RS485 接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。 數(shù)據(jù)通訊相關(guān)接口程序的編程本文停車場控制系統(tǒng)中，對(duì)停車場管理相關(guān)的用戶卡的數(shù)據(jù)信息的采集由讀卡器系統(tǒng)完成，對(duì)現(xiàn)場設(shè)備及車輛、車位的狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息由現(xiàn)場控制器 PLC 完成。用戶卡部分信息要參與對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的控制，現(xiàn)場設(shè)備及車位、車輛的狀態(tài)是系統(tǒng)管理的現(xiàn)場依據(jù)。對(duì)兩類信息的綜合、分類并將相關(guān)信息分送不同的軟件系統(tǒng)的工作由通訊接口程序完成。本文采用 C編制通訊接口程序，其主流程如圖 所示。圖 通訊接口程序主流程當(dāng)程序判斷信號(hào)來自讀卡器時(shí)則進(jìn)入讀卡器信號(hào)處理流程如圖 所示。圖 讀卡器信號(hào)處理流程 讀卡器及其與管理 PC 機(jī)通信本文固定用戶控制系統(tǒng)讀卡器選用 Sense182X 型多天線口讀卡器系統(tǒng)。該讀卡器系統(tǒng)按通信口功能分有 A、B、C 三種型號(hào)，其中 A 型為韋根 26 通信口、B型為 RS232 通信口、C 型為 RS485 通信口，本文選用的 182x C 型讀寫器。182x C 型讀寫器的讀卡工作式有“定時(shí)”和“觸發(fā)”兩種工作方式。本文根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要選擇使用其中的觸發(fā)工作方式。固定用戶利用車輛環(huán)形檢測線圈檢測到的車輛占位信號(hào)觸發(fā)讀卡器讀卡。臨時(shí)用戶選用按鍵觸發(fā)讀卡器讀卡。Sense182X 型讀卡器系統(tǒng)采用 RS485 先施協(xié)議輸出數(shù)據(jù)的格式見表 。表 RS485 先施協(xié)議BODY CHECKSTC UIAH UIAL ANT DATA ETX BCC02 讀寫器地址編碼天線號(hào) 標(biāo)簽編號(hào)（8字節(jié) ASCII 碼）OA OD 03 校檢碼從輸出數(shù)據(jù)中通迅接口程序可匯集用戶的讀寫器地址編碼以判斷該用戶的性質(zhì)是臨時(shí)用戶或固定用戶。根據(jù)天線號(hào)編碼則可判斷用戶是入庫刷卡還是出庫刷卡亦或是備出庫刷卡，從而啟動(dòng)不同的信息處理流程。對(duì)上述信息進(jìn)行處理將上述相關(guān)信息分送管理軟件及現(xiàn)場控制器 PLC。信息處理的流程如前 節(jié)介紹。 PLC 與 PC 機(jī)通信實(shí)現(xiàn)鏈接或聯(lián)網(wǎng)是 PLC 通信的物質(zhì)基礎(chǔ)，而實(shí)現(xiàn)通信才是 PLC 聯(lián)網(wǎng)的目的。PLC 通信的實(shí)現(xiàn)在硬件上需要使用鏈接或網(wǎng)絡(luò)；在軟件上，要有相應(yīng)的通信程序。當(dāng)前 PLC、智能裝置、人機(jī)界面及計(jì)算機(jī)都配備有通信串口，所以都可通過各自的串口進(jìn)行一對(duì)一鏈接或接成網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信。串口通信速度低，交換的數(shù)據(jù)量小，當(dāng)有高性能的通信需要時(shí)則要用到專門的通信網(wǎng)絡(luò)。本文采用西門子 S7200 系列PLC 現(xiàn)場控制器，系統(tǒng)控制信息以開關(guān)量數(shù)據(jù)信息為主，數(shù)據(jù)信息交換量不大，故采用 PC 機(jī)與 S7200 系列 PLC 鏈接，通過串口通信完成數(shù)據(jù)交換。 S7200 PLC支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（PPI）接口協(xié)議、多點(diǎn)接口（MPI ）協(xié)議、 Profibus 等多種協(xié)議，它們都是基于字符的異步通信協(xié)議，但上述協(xié)議并未公開。S7200 系列 PLC 也支持無協(xié)議自由口通訊模式 [26]。在本文系統(tǒng)中 S7200 PLC 作為現(xiàn)場控制器與管理PC 機(jī)即采用自由口通信模式交換數(shù)據(jù)信息，與監(jiān)視 PC 機(jī)則采用 PPI 協(xié)議向組態(tài)軟件發(fā)送數(shù)據(jù)。 PLC 與管理 PC 機(jī)通信實(shí)現(xiàn)本文管理 PC 機(jī)與 PLC 間采用自由口通訊模式通信。在這種通信模式下用戶可自定義通訊協(xié)議（可在用戶程序中控制通信參數(shù)、選擇通信協(xié)議、設(shè)定波特率、設(shè)定校驗(yàn)方式、設(shè)定字符的有效數(shù)據(jù)位等）并通過 PLC 提供的 PC/PPI 電纜及信息發(fā)送（XMT）及接收（RCV）指令、調(diào)用相關(guān)中斷事件等資源控制 PLC 的串行通訊口與 C編制的 PC 機(jī)通訊接口程序交換信息。在自由口模式的通訊中需要雙方約定數(shù)據(jù)通訊格式。所有需要發(fā)送與接收的數(shù)據(jù)信息可集中在若干連續(xù)的字中，放到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中通過一條命令即可接收或發(fā)送。如前圖 31 所示在車位監(jiān)控系統(tǒng)中車輛的入場流