徐澤清

(黑龍江工程學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150050)

基于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能立體車位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐澤清

(黑龍江工程學(xué)院 電氣與信息工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150050)

通過將Zigbee 無線技術(shù)安裝在每個(gè)停車位上的車位檢測(cè)控制器信息，使其經(jīng)射頻發(fā)射器傳送到控制室的接收器模塊上顯示車位狀況。借此能夠讓管理員在控制室及時(shí)了解到每個(gè)車位的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)立體停車、取車的智能控制。

Zigbee；智能互聯(lián)；立體車位；無線網(wǎng)絡(luò); 控制

隨著我國(guó)汽車制造業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車社會(huì)保有量急劇增加。哈爾濱市目前的汽車保有量已經(jīng)超過百萬，停車難已成為一個(gè)社會(huì)問題。建設(shè)可行的立體停車位勢(shì)在必行。地下垂直立體車位由于具有占地面積小和優(yōu)越的使用性能、快捷的存取速度、管理人員少的特點(diǎn)，發(fā)展前景巨大。智能化立體停車行業(yè)將成為一個(gè)充滿生機(jī)的朝陽(yáng)行業(yè)，能夠使立體車位管理進(jìn)入智能化、科學(xué)化、一體化的智能管理階段。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)的發(fā)展，城市規(guī)劃的完善，地下垂直升降立體停車的控制技術(shù)也將得到極大的應(yīng)用和發(fā)展。本文針對(duì)這一問題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)基于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能主體車位控制系統(tǒng)。

1 無線網(wǎng)絡(luò)方案論證

目前，廣泛應(yīng)用的近距離無線通信技術(shù)有無線局域網(wǎng)802.11(Wi-Fi)、藍(lán)牙(Bluetooth)和紅外數(shù)據(jù)傳輸(IrDA)，而比較有發(fā)展?jié)摿Φ臒o線通信技術(shù)有ZigBee、NFC、超寬頻(Ultra WideBand)、DECT等。

ZigBee技術(shù)是一種雙向無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，具有耗能低、性能可靠、成本低、延時(shí)短、網(wǎng)絡(luò)容量較大、安全等優(yōu)點(diǎn)。適合于自動(dòng)控制領(lǐng)域，同時(shí)支持地理定位功能。Zigbee技術(shù)完整的Zigbee協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用會(huì)聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。網(wǎng)絡(luò)層以上協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟制定，IEEE802.15.4負(fù)責(zé)物理層和鏈路層標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)采用Zigbee無線技術(shù)實(shí)現(xiàn)立體停車位控制系統(tǒng)。

2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能立體車位控制系統(tǒng)

2.1 傳統(tǒng)的有線立體車位控制系統(tǒng)構(gòu)成

傳統(tǒng)的有線立體車位控制系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)的有線立體車位控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)雖然具有傳輸距離較遠(yuǎn)、可靠性較高的優(yōu)點(diǎn)，但也有布線困難、增加節(jié)點(diǎn)軟件和硬件都需要重新設(shè)置的缺點(diǎn)。

2.2 由Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)組成智能立體車位控制系統(tǒng)

無線立體車位控制系統(tǒng)由升降機(jī)控制器、車位檢測(cè)控制器、路由器、射頻發(fā)射器和接收機(jī)組成。采用ZigBee模塊CC2430作為信號(hào)控制處理與發(fā)射接收單元，安裝在地下每一個(gè)停車位的車位檢測(cè)控制器信息經(jīng)射頻發(fā)射器傳送到控制室的接收器模塊上，并顯示車位狀況。能夠讓管理員在控制室及時(shí)了解到每個(gè)車位的運(yùn)行狀態(tài)。由Zigbee無線立體車位控制系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。

圖2 立體車位無線控制系統(tǒng)硬件

以Zigbee為基礎(chǔ)的立體車位無線控制系統(tǒng)具有不需要布線、網(wǎng)絡(luò)容量大、可以管理更多無線節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)。因此，本立體車位采用以Zigbee為基礎(chǔ)的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)控制系統(tǒng)。

3 Zigbee立體車位無線控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

3.1 網(wǎng)路協(xié)調(diào)器的電路結(jié)構(gòu)

以Zigbee為發(fā)射接收、數(shù)據(jù)處理元件CC2430為核心的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的電路結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 網(wǎng)路協(xié)調(diào)器的電路結(jié)構(gòu)

3.2 存取車控制電路結(jié)構(gòu)組成

車的存取過程通過升降運(yùn)載車完成。升降機(jī)控制器由PSOC5為主芯片構(gòu)成，具有3個(gè)RS485串口或3個(gè)CAN總線接口、運(yùn)載車和控制器。路由器為Zigbee路由器，車位檢測(cè)控制器由Zigbee模塊加PLC控制器構(gòu)成。車位檢測(cè)控制器主要利用光電開關(guān)、接近開關(guān)、超聲波檢測(cè)司機(jī)運(yùn)載車的停車位置，發(fā)出相關(guān)控制信號(hào)和報(bào)警信息。升降機(jī)和運(yùn)載車控制器由Zigbee模塊和PSOC模塊構(gòu)成，如圖4所示。升降機(jī)控制器功能控制升降機(jī)升降位置，并將車輛存取信息發(fā)送到運(yùn)載控制器。運(yùn)載車控制器收集車輛節(jié)點(diǎn)信息和控制轉(zhuǎn)盤到合適的角度，并啟動(dòng)運(yùn)載車運(yùn)行與停止。

圖4 升降機(jī)和運(yùn)載車控制器電路組成

4 立體車位無線網(wǎng)絡(luò)的軟件設(shè)置

立體車位無線網(wǎng)絡(luò)的軟件主要包括協(xié)議棧軟件和應(yīng)用軟件兩部分。協(xié)議棧軟件一般由芯片或Zigbee集成產(chǎn)商提供。應(yīng)用開發(fā)主要針對(duì)具體應(yīng)用開發(fā)出系統(tǒng)應(yīng)用層軟件程序。本設(shè)計(jì)應(yīng)用的軟件編程主要分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器應(yīng)用軟件和控制應(yīng)用軟件。

4.1 車庫(kù)存取車門禁控制軟件程序流程

如圖5所示為門禁控制機(jī)流程。

圖5 門禁控制機(jī)流程

4.2 存取車升降機(jī)及運(yùn)載車控制和轉(zhuǎn)盤控制器流程

圖6所示為升降機(jī)控制器流程、圖7為轉(zhuǎn)盤控制器流程、圖8為運(yùn)載車控制器流程。

4.3 管理計(jì)算機(jī)流程

存取車的過程數(shù)據(jù)通過計(jì)算機(jī)處理保存。如圖9所示為管理計(jì)算機(jī)工作流程。

圖6 升降機(jī)控制器流程

圖7 轉(zhuǎn)盤控制器流程

圖8 運(yùn)載車控制器流程

圖9 管理計(jì)算機(jī)工作流程

5 結(jié)束語

采用Zigbee無線技術(shù)通過安裝在地下每一個(gè)停車位的車位檢測(cè)控制器信息經(jīng)射頻發(fā)射器傳送到控制室的接收器模塊上顯示車位狀況，并能夠讓管理員在控制室及時(shí)了解到每個(gè)車位的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)無線控制存取車的自動(dòng)化、智能化。通過無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的立體存取車控制系統(tǒng)，使得立體車位具備優(yōu)越的使用性能、方便的操作方式、快捷的存取速度、管理人員少、便于防盜等特點(diǎn)，從而使立體車位管理進(jìn)入智能化。

[1] 顧瑞紅,張宏科.基于ZigBee 的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用,2005(6):1-3.

[2] 韓旭東,張春業(yè),李鵬.傳感器無線互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)及實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2004(4)：44-46.

[3] 陳莉.基于ZigBee協(xié)議的環(huán)境監(jiān)測(cè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)量節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)[D].上海：上海交通大學(xué)：2008：53-59.

[4] 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).用于工業(yè)測(cè)量與控制系統(tǒng)的EPA(Ethernet for Plant Automation)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和通信標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 20171-2006[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[5] 鄒仕洪，張麗娜，程時(shí)端.一種高效的移動(dòng)自組織網(wǎng)MAC協(xié)議[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，28(1)：43-46.

[6] 唐毓，向陽(yáng)，范強(qiáng).電力物聯(lián)網(wǎng)中ZigBee通信節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2011，16：47-51.

[7] 潘恒曦，辛旺，范蟠果.Zigbee在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].機(jī)械與電子，2010(S1)：102-105.

[8] 孫紅，許濤，王穎慧，等.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的RFID技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的研究[J].微計(jì)算機(jī)信息，2011(7) ：92-94.

[責(zé)任編輯：郝麗英]

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Design of intelligent three-dimensional parking control system based on wireless network technology

XU Zeqing

(College of Electrical and Information Engineering,Heilongjiang Insititute of Technology,Harbin 150050,China)

This paper proposes an intelligent three-dimensional parking control system design based on wireless network technology.By using Zigbee wireless technology, the parking space detection controller can be installed the each parking space in the ground parking to display the parking situation. In that case, the technology will allow the administrator in the control room in time to understand the operation state of each parking space.

Zigbee; intelligent interconnection;stereo parking;wireless network;control

2017-02-16

黑龍江省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(11511326)

徐澤清(1964-)，男，副教授，研究方向：電子技術(shù)應(yīng)用.

10.19352/j.cnki.issn1671-4679.2017.04.009

TP393.09

A

1671-4679(2017)04-0037-06