曹領(lǐng)+魏勝利

摘要：采用物聯(lián)網(wǎng)概念中的感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三層架構(gòu)思想，設(shè)計(jì)了一套針對(duì)大型園區(qū)內(nèi)部停車及停車場(chǎng)的智能化管理系統(tǒng)，并采用傳感器技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee通信、GSM等技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車輛入園管理、關(guān)鍵路徑記錄、停車入位及反向?qū)ぼ嚨裙芾砉δ?。在將物?lián)網(wǎng)領(lǐng)域的最新產(chǎn)品與技術(shù)應(yīng)用于停車及停車場(chǎng)的智能化管理過(guò)程中這一方面，是一次有益的嘗試。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；園區(qū)；停車；停車場(chǎng)；管理系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）08-0102-02

Abstract： An intelligent parking management systems was designed using the concept of Internet of things in the perception layer， network layer and application layer.The management functions of critical path recording， parking into place and searching cars were achieved using sensor technology， Bluetooth， ZigBee， GSM and other technologies. It was a useful try to apply the newest products and technology in the Internet of things to intelligent parking management system.

Key words： Internet of Things； community； parking； parking area； management system

1 概述

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民物質(zhì)生活水平的提高，汽車這一現(xiàn)代化的交通工具在我們的工作和生活中使用的頻率越來(lái)越高。隨之而來(lái)的是城市道路交通壓力激增，尤其是大型商圈、校園、社區(qū)中的停車位“一位難求”的現(xiàn)象屢見(jiàn)不鮮，使得汽車給我們的工作和生活帶來(lái)的便利大打折扣。除了加大停車場(chǎng)規(guī)劃建設(shè)力度外，將最新科技發(fā)展成果應(yīng)用到停車場(chǎng)的信息化管理中是解決停車難問(wèn)題的必由之路。由傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、無(wú)線射頻技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在這一領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。本文應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)中的核心技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套針對(duì)大型園區(qū)現(xiàn)代化停車場(chǎng)的管理系統(tǒng)，大大提高了停車場(chǎng)管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時(shí)化和智能化程度。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

大型園區(qū)首先面積較大，通?？砂鄠€(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域又包含若干個(gè)停車場(chǎng)；其次在當(dāng)前的大型園區(qū)中一般已經(jīng)具備了較好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如已經(jīng)鋪設(shè)了局域網(wǎng)或覆蓋了WiFi以及2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，這都為實(shí)現(xiàn)園區(qū)內(nèi)停車場(chǎng)的智能管理提供了基礎(chǔ)條件。本文中智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)按照物聯(lián)網(wǎng)中典型的三層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。在感知層，利用車載藍(lán)牙卡及讀卡器實(shí)現(xiàn)了車輛門禁系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)出園區(qū)的車輛進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、登記、引導(dǎo)和計(jì)費(fèi)功能；利用由超聲波傳感器和CC2530構(gòu)成的ZigBee超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)及ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程的車位信息檢測(cè)；利用基于WiFi的網(wǎng)絡(luò)攝像頭實(shí)現(xiàn)對(duì)停車場(chǎng)、園區(qū)道路的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測(cè)。在網(wǎng)絡(luò)層，利用園區(qū)內(nèi)現(xiàn)有的且互通的有線局域網(wǎng)與無(wú)線局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車輛門禁數(shù)據(jù)、車位狀態(tài)信息數(shù)據(jù)及監(jiān)控?cái)z像頭數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，并通過(guò)相關(guān)交換設(shè)備實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)的劃分和管理；利用各移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商提供的2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與用戶智能手機(jī)的短信或數(shù)據(jù)通信。在應(yīng)用層，設(shè)置園區(qū)車輛管理系統(tǒng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)車輛信息的匯總、統(tǒng)計(jì)和管理，設(shè)置車輛信息數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)車輛信息及停車位信息的存儲(chǔ)，并能將車位信息及相關(guān)提示信息發(fā)送至車主手機(jī)；設(shè)置園區(qū)車輛管理終端計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)車載藍(lán)牙卡的發(fā)卡、讀卡等管理功能。

3 停車管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

針對(duì)大型園區(qū)的特點(diǎn)，將停車及停車場(chǎng)的智能管理過(guò)程分為四部分，分別為車輛登記入園、關(guān)鍵路徑記錄、停車入位、反向?qū)ぼ嚰俺鰣@四部分。

3.1 入園登記功能

本設(shè)計(jì)中使用基于藍(lán)牙的車輛門禁系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的入園登記，管理流程如圖1所示。車輛門禁系統(tǒng)包含車載藍(lán)牙卡、藍(lán)牙卡寫(xiě)卡器和藍(lán)牙卡讀卡器三部分。藍(lán)牙卡寫(xiě)卡器通過(guò)USB接口或串口和園區(qū)車輛管理終端計(jì)算機(jī)相連，通過(guò)運(yùn)行寫(xiě)卡程序?qū)④囍餍彰④嚺铺?hào)、聯(lián)系電話、部門信息、有效期等信息及藍(lán)牙卡內(nèi)碼記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中。園區(qū)車輛管理終端計(jì)算機(jī)還可以為非本園區(qū)車輛辦理臨時(shí)卡，用同樣方法記錄車主、車輛及臨時(shí)藍(lán)牙卡內(nèi)碼信息，并設(shè)置卡的有效期為1天。車載藍(lán)牙卡同藍(lán)牙讀卡器之間通過(guò)433MHz信號(hào)通信，通信距離在0～25米范圍之內(nèi)，完全可以滿足園區(qū)內(nèi)車輛在接近門禁系統(tǒng)的閘機(jī)時(shí)識(shí)別出藍(lán)牙卡信息，判斷為內(nèi)部車輛，并向閘機(jī)發(fā)出抬桿信號(hào)放行。

3.2 關(guān)鍵路徑記錄功能

對(duì)車輛在園區(qū)內(nèi)的關(guān)鍵路徑的記錄可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的為車輛進(jìn)行路徑提示，可以記錄特殊車輛在園區(qū)內(nèi)的行進(jìn)路線，還為進(jìn)行園區(qū)內(nèi)車流管控和停車場(chǎng)管理提供研究數(shù)據(jù)。關(guān)鍵路徑記錄功能通過(guò)類似于門禁系統(tǒng)的車載藍(lán)牙卡和讀卡器實(shí)現(xiàn)。在園區(qū)內(nèi)主要干道上選取合適位置設(shè)置藍(lán)牙讀卡器，當(dāng)裝有車載藍(lán)牙卡的車輛進(jìn)入讀卡器識(shí)別范圍后識(shí)別卡片信息，并通過(guò)串口服務(wù)器將車輛和當(dāng)前位置信息上傳至園區(qū)車輛信息管理系統(tǒng)。多次經(jīng)過(guò)關(guān)鍵路徑上的藍(lán)牙讀卡器后，就會(huì)形成車輛在園區(qū)內(nèi)的關(guān)鍵路徑記錄信息。

3.3 停車入位檢測(cè)功能

本系統(tǒng)通過(guò)ZigBee超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)停車入位檢測(cè)功能。選用CC2530芯片實(shí)現(xiàn)超聲波傳感器數(shù)據(jù)的采集，并通過(guò)內(nèi)部集成的ZigBee功能模塊實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的通信和組網(wǎng)功能。CC2530是TI公司繼CC2430之后推出的新一代的用于ZigBee應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。借助CC2530可快速實(shí)現(xiàn)基于超聲波傳感器的障礙物體距離信息采集并通過(guò)ZigBee協(xié)調(diào)器及ZigBee-WiFi網(wǎng)關(guān)將車位的“占用”和“空閑”信息傳往園區(qū)車輛信息管理系統(tǒng)。針對(duì)于戶外的停車場(chǎng)，ZigBee超聲波傳感器節(jié)點(diǎn)需要安裝在硬質(zhì)朔料外殼中，裝嵌在地面上。當(dāng)前不同種類車輛的最小離地間隙大體在15cm～30cm之間，在實(shí)現(xiàn)車位檢測(cè)時(shí)設(shè)置超聲波傳感器獲取的障礙物距離持續(xù)小于等于40cm時(shí)認(rèn)為當(dāng)前車位被占用，反之則認(rèn)為當(dāng)前車位為空閑狀態(tài)。因?yàn)槌暡ㄋ俣葧?huì)受到溫度的影響，所以在該傳感器模塊上還需實(shí)現(xiàn)溫度采集功能，并通過(guò)檢測(cè)到的溫度值對(duì)超聲波數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以得到更準(zhǔn)確的距離信息。

3.4 反向?qū)ぼ嚬δ?/p>

反向?qū)ぼ囀侵杠囕v離開(kāi)停車場(chǎng)時(shí)車主尋找車輛位置的過(guò)程。本設(shè)計(jì)中將停車場(chǎng)分為若干個(gè)區(qū)域，在車輛進(jìn)入某停車區(qū)域的關(guān)鍵路徑上設(shè)置藍(lán)牙讀卡器，以適當(dāng)?shù)慕嵌群妥x卡距離識(shí)別經(jīng)過(guò)此路徑的車輛信息，并通過(guò)同系統(tǒng)中記錄信息的比對(duì)獲取該車輛車主及聯(lián)系信息，并通過(guò)GSM模塊向登記手機(jī)發(fā)送短信，提示車主車輛已停入某停車場(chǎng)某區(qū)域。停車場(chǎng)內(nèi)的區(qū)域劃分不易過(guò)大，以目視可辨認(rèn)車輛外觀及牌照信息為限。

4 小結(jié)

本文按照物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)針對(duì)大型園區(qū)停車場(chǎng)管理這一熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了研究，系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能涵蓋了基于藍(lán)牙技術(shù)的車輛入園自動(dòng)登記功能及關(guān)鍵路徑記錄功能、基于無(wú)線傳感網(wǎng)的車位狀態(tài)檢測(cè)功能、基于GSM的反向?qū)ぼ嚬δ?。隨著物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)的完善，還會(huì)有更多更好的方式實(shí)現(xiàn)更加智能化停車場(chǎng)管理。

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