停車場(chǎng)計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)檢定裝置

文/曾舒帆 李亞娟 朱自科 張自長(zhǎng)

1 引言

如今安裝電腦計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)裝置的停車場(chǎng)在各大城市日益普遍，它讓停車更方便與日俱增快捷，但是帶來(lái)方便的同時(shí)這些計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)裝置計(jì)時(shí)是否準(zhǔn)確關(guān)系到每位消費(fèi)者的切身利益。各省市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門也希望能夠有手段對(duì)停車場(chǎng)計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)裝置進(jìn)行監(jiān)管，但沒(méi)有對(duì)應(yīng)的計(jì)量檢定裝置滿足規(guī)程要求，讓各級(jí)計(jì)量部門能夠開(kāi)展對(duì)該設(shè)備的計(jì)量檢定工作。

2 裝置原理

課題研制的裝置主要利用同步觸發(fā)機(jī)制同時(shí)向被檢裝置以及檢定系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)計(jì)算機(jī)向標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)鐘發(fā)送授時(shí)申請(qǐng)，GPS時(shí)鐘向計(jì)算機(jī)發(fā)送授時(shí)時(shí)間，此時(shí)計(jì)算機(jī)記錄授時(shí)時(shí)間，不同幾個(gè)授時(shí)時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間段就可以用于檢定停車場(chǎng)計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)裝置的時(shí)間間隔。裝置原理框圖如圖1所示。本文設(shè)計(jì)的檢定裝置其標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)鐘可以量值溯源，構(gòu)成的整體裝置作為時(shí)間間隔測(cè)量裝置也可以進(jìn)行量值溯源，從同步觸發(fā)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘授時(shí)整個(gè)過(guò)程中的不同步時(shí)間誤差可以準(zhǔn)確的估計(jì)出來(lái)，因此研制的裝置可以作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具進(jìn)行量值的傳遞。

本課題標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)鐘采用的是Jupiter并行12通道GPS接收板，其1PPS時(shí)間精度優(yōu)于30nS，串行輸出接口為串口，其波特率可調(diào)，CMOS電平。輸出經(jīng)度、緯度、高度、仰角、速度、航向、時(shí)間、載波相位。GPS信號(hào)接收模塊電路設(shè)計(jì)如圖2所示。該模塊向外部提供1PPS秒脈沖信號(hào)，并通過(guò)串口GPS_TX、GPS_RX向單片機(jī)輸出時(shí)間定位信息，時(shí)間定為信息再通過(guò)串行接口對(duì)計(jì)算機(jī)授時(shí)，GPS接收電路如圖2所示。

3 同步觸發(fā)系統(tǒng)

停車場(chǎng)計(jì)時(shí)觸發(fā)方式有很多種，現(xiàn)在市場(chǎng)上較多的三種方式分別是：IC、ID卡觸發(fā)；機(jī)器視覺(jué)識(shí)別車牌觸發(fā)；埋地感應(yīng)器觸發(fā)。本文分別針對(duì)這三種觸發(fā)方式設(shè)計(jì)了測(cè)試設(shè)備。

表1：同步誤差測(cè)試結(jié)果

圖1：裝置原理框圖

圖2：GPS接收電路

圖3：裝置實(shí)物圖

本文設(shè)計(jì)了IC、ID卡讀卡器僅當(dāng)讀取到卡片信息時(shí)（不對(duì)信息進(jìn)行解碼和讀?。┫蜓b置發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，裝置記錄觸發(fā)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間并通過(guò)軟件將時(shí)間記錄和顯示出來(lái)，當(dāng)再次觸發(fā)信號(hào)時(shí)，軟件計(jì)算出入時(shí)刻時(shí)間差。經(jīng)過(guò)計(jì)算這種方式的同步誤差優(yōu)于10ms。

對(duì)于機(jī)器視覺(jué)識(shí)別的停車場(chǎng)，本文開(kāi)發(fā)了同步標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間顯示裝置。利用數(shù)碼管將GPS時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間顯示在車頭被拍照位置，在出入場(chǎng)時(shí)刻由被測(cè)系統(tǒng)分別記錄標(biāo)準(zhǔn)裝置輸出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)刻，通過(guò)識(shí)別算法記錄并計(jì)算兩張圖片的時(shí)刻差，這種方式記錄的同步誤差優(yōu)于0.1ms，基本上同步誤差可以忽略不計(jì)。

對(duì)于埋地式感應(yīng)觸發(fā)器，本文開(kāi)發(fā)了模擬觸發(fā)裝置，利用光傳感器，將光傳感器和感應(yīng)觸發(fā)器放在相同位置，在觸發(fā)器觸發(fā)的同時(shí)觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)器計(jì)時(shí)。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試這種方式的同步誤差優(yōu)于100ms。

4 軟件系統(tǒng)及研制的樣機(jī)

軟件系統(tǒng)是檢定系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，軟件系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)的同步觸發(fā)，數(shù)據(jù)的運(yùn)算及處理，各時(shí)間參數(shù)的記錄以及計(jì)算，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)導(dǎo)出以及證書打印。管理控制軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具使用的是Borland C++Builder6.0，主要開(kāi)發(fā)語(yǔ)言為C++，軟件適用于Windows98及以上操作系統(tǒng)，對(duì)主機(jī)無(wú)太多特殊要求，只需要具備一個(gè)RS232串行口或者一個(gè)USB接口。為滿足同步觸發(fā)需要，利用COM控件進(jìn)行串行數(shù)據(jù)接口RS232的通信設(shè)計(jì)，通過(guò)兩路并行的RS232接口同步與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘以及同步觸發(fā)裝置進(jìn)行通信，在觸發(fā)的同時(shí)讀取當(dāng)前時(shí)間信息，通過(guò)計(jì)算兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間間隔得到時(shí)間間隔測(cè)量結(jié)果。檢定數(shù)據(jù)存放于數(shù)據(jù)庫(kù)中，數(shù)據(jù)庫(kù)使用Borland C++Builder自帶的database開(kāi)發(fā)用于存放臨時(shí)數(shù)據(jù)，最終結(jié)果通過(guò)OLE控件導(dǎo)出到Excel中并按照證書名稱保存在特定的文件夾下方便管理和保存。

研制的樣機(jī)如圖3所示，包括了標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)鐘、天線、計(jì)算機(jī)、觸發(fā)器以及供電電路。

5 測(cè)試實(shí)驗(yàn)

1pps精度實(shí)驗(yàn)：利用時(shí)間間隔標(biāo)準(zhǔn)對(duì)GPS時(shí)鐘輸出的1pps精度進(jìn)行比對(duì)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果1pps精度優(yōu)于40ns。利用同步計(jì)時(shí)器對(duì)同步觸發(fā)的誤差進(jìn)行比對(duì)實(shí)驗(yàn)。將觸發(fā)器部分制作為秒表模擬器，用秒表標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行同步性誤差分析，三種觸發(fā)器同步誤差如表1所示。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文研制了可用作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的停車場(chǎng)計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)裝置檢定裝置，可以解決停車場(chǎng)計(jì)時(shí)裝置無(wú)法溯源的問(wèn)題，并在文中對(duì)誤差進(jìn)行了分析，能夠滿足量值傳遞的需求。