杨昕红

(沈阳职业技术学院 建筑工程学院，辽宁 沈阳 110045)



城市智能候车亭的设计研究

杨昕红

(沈阳职业技术学院 建筑工程学院，辽宁 沈阳 110045)

随着文明进步，城市的重新规划改造和环境面貌的改变，候车亭作为城市的必备公共设施，除了实现人们等车的功能外，更赋予了城市文化内涵的意义。从实际出发，针对北方地区四季气候变化明显，温差较大的特点，对传统的开放式候车亭进行外观和智能化的设计改造。将候车空间改造为室内、室外两部分，并运用C8051F060单片机、DS18B20温度传感器等控制模块，对候车的室内部分进行监控，以提供舒适的候车环境。候车亭的设计美观实用易实现，有较好的推广价值。

智能化；外观；候车亭

交通出行是人们生活中的一部分，随着生活水平的提高，虽然私家车的数量不断增多，但选择公共交通工具出行的人们仍占很大比例，候车亭已成为现代城市规划发展中的一个重要组成部分。随着智能化的发展，结合北方季节特点，对传统的停车亭进行智能化改造，为人们提供便利，减少人们等车的焦虑感。让更多的人们选择绿色出行，给城市拥堵的交通、环境压力、减排做出重要贡献。

1　方案设计

1.1设计思路

目前的候车亭多采用开放式，不利于北方寒冷冬季的特点，设计时要加以充分考虑。主要从两方面着手，一方面是外观的设计，另一方面是智能化的设计，使其成为一种综合性的候车亭。提供舒适安全、绿色环保的候车环境，解决冬天寒冷、夏天炎热的等车现状。候车亭采用半封闭式弧形设计，满足不同季节的候车需求。半封闭式弧形的优势在于：弧形封闭部分的空间较大，有利于通透性和良好的采光性能。太阳能源的候车亭优势在于：不污染环境，使用清洁能源；可直接开发和利用，便于采集；安装简便；适合独立空间使用，无须电网进线；电压设计为低压电源，满足电能的基本供给，有效避免触电等安全事故。

1.2外观设计

根据现有候车占地面积的情况，进行综合设计。候车亭整体以钢支架结构和玻璃为主材，整个候车亭的外观如图1所示，分为室内和室外2部分，满足不同需求的候车人群。主体顶部采用太阳能板敷设，太阳能板的输出端与蓄电池输入端相连接，通过太阳能电池为亭内提供电力保障。主要包括照明广告牌、车站列表信息和实时进车状况信息的电子显示屏等。封闭部分提供靠背座椅。在开放空间部分，设计环形座椅，环形柱上提供LED车站列表显示。与封闭空间通过弧线设计连接，颜色采用红与灰的结合，既改善了候车条件又美观大方。

图1　候车室总体效果

1.3智能化设计

整个候车亭的电能由太阳能电池提供，供电系统的原理如图2所示。

图2　太阳能供电系统原理

考虑到封闭的候车环境不利于对车辆进站情况的观察，采用简便快捷的高清摄像头对来车状况进行实时播放，方便乘客提前做好上车准备。图3为设计结构示意图。

其中：1为环形座椅；2为第一LED车站列表；3为高清摄像头；4为中央控制单元；5为蓄电池；6为太阳能板；7为LED照明广告牌；8为室内座椅；9，10为液晶显示屏；11为钢支架；12为第二LED车站列表；13为卷动幕帘；14为吸热玻璃；15为小型电机；16为温度传感器。

图3候车亭设计结构

各部分连接工作过程：主体由钢支架11和吸热玻璃14组成。太阳能提供电力装置包括：顶部敷设太阳能板6、中央控制单元4、蓄电池5，与太阳能板连接；小型电机15与卷动幕帘13，通过温度传感器16与中央控制单元4连接；室内的LED照明广告牌7、液晶显示屏9、10和LED车站列表12安装在顶部支架上，与中央控制单元4连接，高清摄像头3与液晶显示屏9连接。开放部分以支柱为中心安装环形座椅1，在支柱上安装LED车站列表2并与中央控制单元4连接。其中，中央控制单元采用C8051F060单片机，温度传感器采用DS18B20传感器。太阳能板的输出端与蓄电池输入端相连接，蓄电池的输入端与中央控制单元的输出端相连接，通过钢支架的线槽与室内的LED照明广告牌、液晶显示屏和LED车站列表相连接。

电力由太阳能电池提供，以保证摄像头、广告牌和LED车站列表的正常供电。候车亭正常使用时，由高清摄像头采集道路车辆信息，传递到室内液晶显示屏上，为室内候车提供实时车辆信息情况。

夏季天气炎热时，候车亭内温度若高于28 ℃，由中央控制单元控制，根据温度传感器的数据反馈，利用太阳能为小电机提供电能，带动卷动幕帘遮挡弧形玻璃，防止阳光照射。

2　参数设计

太阳能的能源提供是设计过程中的重点之一，通过参数设计计算，能够保证基本供给，实现清洁能源的智能化候车亭应用。

2.1候车亭参数

候车亭的主要系统能耗如下：

1)LED广告牌的能耗分析

P1=每平方米的功率×面积，LED广告牌的面积约2.4 m2,采用P10模组单元板，单色像素点为32×16，计算模组尺寸为320 mm×160 mm单元板，按此LED屏模组板计算，其功率约为15 W/m2。因此计算损耗功率P1=15×2.4=36 W。

2)LED车站列表能耗分析

P2=LED数码管的数量×功率，车站列表主要以红、绿2色显示，一般小功率的如5 mm草帽形、5 mm聚光型、3528封装的功率约0.06 W,设计中采用此种类型的灯珠组合，选用灯珠的功率为0.06 W，每个数码管大约8×64个灯珠，P2=8×64×0.06=30.72 W。

3)其它设备能耗分析

单片机、传感器、摄像头等其它设备能耗约30 W。

4)工作时间计算

LED广告牌的工作时间为凌晨4时至晚上12时，LED信息提示牌的工作时间为全天。系统的日能耗量为LED广告牌20 h的能耗，LED车站列表提示牌24 h的能耗和其它设备24 h能耗的总和P=0.036×20+0.030 72×24+0.03×24=2.177 28 kWh。转换为容量为2 177.28/24=90.72 Ah。

2.2智能化参数

1)蓄电池的容量

对于连续的阴雨天气，系统设计过程中给予了考虑，选用蓄电池提供电能，使负载能够在连续阴雨天中持续工作5 d，为保证蓄电池的正常工作和使用寿命，设置平均的放电深度为60%。

C=日耗电量×连续工作天数/放电深度，系统经过计算，C=90.72×5/0.6=752 Ah，于是选用6台24 V/150 Ah的蓄电池就可以满足要求。当然若根据负载设计匹配不同型号的蓄电池，可有效减少蓄电池的数量。

2) 蓄电池的总充电电流

IC=日耗电量/(系统效率系数×全年平均日照时间)。根据光伏组件计算相关公式可知，系统效率系数主要包括蓄电池充电效率90%，逆变器转换效率85%，组件功率衰减等90%，系统效率的总系数约为90%。根据北方天气的特点，查阅全国主要城市平均日照时间的相关资料，以沈阳为例，年平均日照时间为4.6 h。计算IC=90.72/(0.9×24.6)=21.91 A

3) 太阳能板组数计算

根据光伏组件计算公式，N=蓄电池总充电电流×工作电压/太阳能电池的最大输出功率，设计中工作电压最大为24 V，选用的太阳能电池最大输出功率为240 W，N=21.91×24/240=2.2，取3块。但为了保证在冬天的电能供给，系统可配备4块太阳能板并联对蓄电池充电，保证电力的基本供给。

设计符合实际太阳能在候车亭系统的基本参数要求，实现了智能化的改造，有利于推广和应用。

3　结　语

利用太阳能对传统的候车亭进行智能化改造，这种设计可以节约耗能，提高候车的舒适性，室内室外2部分的设计适合北方地区的季节变化。作为城市中必备的一个公共设施，在提供便利舒适的环境同时，对外观的重新设计赋予了候车亭新的内涵意义，符合城市发展的需求。

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[9]杨昕红.Design and research of underground parking intelligent monitoring system[C]//ICCMCEE.Xian,2015.

(责任编辑佟金锴校对魏静敏)

Design and Research of City Intelligent Bus Shelter

YANG Xin-hong

(Institute of Civil Engineering and Architecture,Shenyang Polytechnic College,Shenyang 110045,Liaoning Province)

Along with the civilization progress,the re-planning and reform of the city and the change of environment,the bus shelters,as the essential public facilities of the city,contain cultural implications of the city in addition to provide shelters for people to wait for the buses.This paper put forth the design for the traditional bus shelter in appearance and intelligent function,the waiting space was transformed into indoor and outdoor two parts,and C8051F060 SCM and DS18B20 temperature sensor were used for controlling module to monitor the indoor waiting space aiming to provide excellent circumstances and service for people by overcoming the trouble caused by the variable climate in the northern region.The bus shelter in question is beautiful in design and practical in utilization,which can be easily implemented and thus has high spreading value.

Intelligence;appearance;bus Shelter

2016-05-18

杨昕红(1973-)，女，辽宁沈阳人，副教授，硕士，高级工程师。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2016.03.001

TU248

A

1673-1603(2016)03-0193-04