車庫智能管理系統(tǒng)設(shè)計

陳愛杰，程思婷，呂雪，胡亞兵，熊俊俏　(武漢工程大學(xué)電氣信息學(xué)院，湖北 武漢 430205)

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車庫智能管理系統(tǒng)設(shè)計

陳愛杰，程思婷，呂雪，胡亞兵，熊俊俏(武漢工程大學(xué)電氣信息學(xué)院，湖北 武漢 430205)

[摘要]為了更好地提高車庫的停車效率，設(shè)計了一種基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的車庫智能管理系統(tǒng)。利用TI公司生產(chǎn)的CC2530芯片構(gòu)成ZigBee協(xié)調(diào)器和ZigBee無線傳感器節(jié)點來獲取車輛信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后實時反饋給協(xié)調(diào)器，再經(jīng)過串口傳至上位機，最后在上位機監(jiān)控平臺上實現(xiàn)對車輛信息的實時監(jiān)控和存儲。該系統(tǒng)能夠即時的顯示車輛從駛?cè)胲噹斓今偝鲕噹烊^程中的信息并同步存入數(shù)據(jù)庫信息表中，從而說明其運行情況良好，具有很好的研究價值。

[關(guān)鍵詞]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；車庫管理；實時監(jiān)控

隨著社會的進(jìn)步，私家車逐步走進(jìn)家庭，成為人們理想的代步工具?！百I車容易，停車難”問題越來越受到人們的關(guān)注，隨著擁有汽車的人越來越多，停車已經(jīng)成為現(xiàn)代社會重要的問題之一[1]。車主找不到空車位，需要人為指示；停車后必須記住自己的位置，以免拿車的時候找不到；由于沒有好的平臺造成停車管理混亂等[2]。這些情況在大型地下停車場、大型樓宇立體停車場等尤為突出[3]。目前，大型停車場不斷被增設(shè)，解決停車管理系統(tǒng)的問題成為當(dāng)務(wù)之急[4]?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)正在迅速發(fā)展，尤其是計算機技術(shù)、無線傳感網(wǎng)技術(shù)，傳感器技術(shù)、射頻技術(shù)等，各個國家越來越多的研究機構(gòu)已經(jīng)開始對商業(yè)綜合場所車庫的智能管理系統(tǒng)進(jìn)行研究和開發(fā)，相關(guān)技術(shù)研究和建設(shè)也是近年來發(fā)展的熱點[5]。下面，筆者設(shè)計了一種基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的車庫智能管理系統(tǒng)，將無線網(wǎng)絡(luò)、傳感器、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到車庫智能管理系統(tǒng)中，實時對駛?cè)胲噹斓乃郊臆嚨男畔⑦M(jìn)行監(jiān)控，對車庫的車位進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合上位機及其數(shù)據(jù)庫，全面系統(tǒng)地對駛?cè)胲噹斓能囕v信息以及車庫車位信息進(jìn)行管理，從而為車庫管理人員管理車庫提供方便，為廣大車主提供方便、快捷、安全、智能的服務(wù)?。

1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

圖1　車庫智能管理系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

基于ZigBee的車庫智能管理系統(tǒng)分為無線局域網(wǎng)系統(tǒng)、車輛識別與門禁系統(tǒng)、車位監(jiān)控與車位查找系統(tǒng)、后臺管理系統(tǒng)4個子系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2子系統(tǒng)設(shè)計

2.1無線局域網(wǎng)系統(tǒng)

無線局域網(wǎng)系統(tǒng)在車庫智能管理系統(tǒng)中起對信號進(jìn)行傳輸作用，利用TI公司生產(chǎn)的CC2530芯片構(gòu)成ZigBee協(xié)調(diào)器和ZigBee無線傳感器節(jié)點來組成無線局域網(wǎng)絡(luò)。從而使得各節(jié)點的收集到數(shù)據(jù)經(jīng)無線局域網(wǎng)傳輸?shù)缴衔粰C進(jìn)行處理和存儲，同時也可以使各系統(tǒng)能夠?qū)崟r與上位機進(jìn)行通信。

2.2車輛識別與門禁系統(tǒng)

1)車輛識別系統(tǒng)車輛識別系統(tǒng)在車庫智能管理系統(tǒng)當(dāng)中起著對進(jìn)入車庫的車輛進(jìn)行圖像采集的作用，然后將采集到的車輛圖像信息經(jīng)無線局域網(wǎng)傳輸給上位機進(jìn)行處理和存儲。系統(tǒng)獲取圖像的過程如圖2所示。系統(tǒng)設(shè)計了一種全新的攝像頭節(jié)點，攝像頭節(jié)點終端設(shè)備由CC2530(ZigBee無線收發(fā)模塊)和OV528攝像傳感器組成；利用購買的CC2530芯片自帶的開發(fā)包進(jìn)行二次開發(fā)，成功建立ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)后，將ZigBee協(xié)調(diào)器與上位機通過RS-232端口連接。所有ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集到的數(shù)據(jù)通過RS-232端口上傳至上位機，最終由上位機綜合管理系統(tǒng)的軟件統(tǒng)一處理，達(dá)到車輛信息的采集。

圖2　系統(tǒng)獲取圖像的過程

車輛識別系統(tǒng)的工作原理如下：OV528攝像傳感器對進(jìn)入車庫的車輛進(jìn)行攝像，將圖像信息傳輸給處理器；處理器由CC2530芯片和相關(guān)電路組成，處理器將OV528攝像傳感器輸出的圖像信息處理成能夠經(jīng)ZigBee無線發(fā)送模塊發(fā)送的信號，經(jīng)輸出端發(fā)送至ZigBee無線發(fā)送模塊。ZigBee無線發(fā)送模塊將接收到的信息，通過無線傳輸?shù)姆绞桨l(fā)送出去。ZigBee無線接收模塊接收ZigBee無線發(fā)送模塊發(fā)送的信號，經(jīng)過其自帶的芯片將無線信號還原成圖像信息，經(jīng)RS232接口輸出至上位機。上位機經(jīng)過RS232接口，接收圖片信息進(jìn)行處理和存儲。上位機實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)信息的顯示，若顯示出的圖像有失真，利用圖像修復(fù)程序?qū)ζ溥M(jìn)行修復(fù)。

2)門禁系統(tǒng)門禁系統(tǒng)其主要作用是運用RFID技術(shù)和ZigBee無線局域網(wǎng)檢測車輛進(jìn)入和離開車庫，記錄車輛的停車時間，自動放行車輛駛?cè)牒婉偝鲕噹臁?/p>

圖3　車位監(jiān)控系統(tǒng)工作流程圖

圖4　車位監(jiān)控系統(tǒng)在車庫中的效果圖

系統(tǒng)設(shè)計了一種全新的射頻識別節(jié)點，車位傳感器終端設(shè)備由CC2530(ZigBee無線收發(fā)模塊)和RFID讀卡器組成；利用購買的CC2530芯片自帶的開發(fā)包進(jìn)行二次開發(fā)，成功建立ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)后，將ZigBee協(xié)調(diào)器與上位機通過RS-232端口連接。所有ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集到的數(shù)據(jù)通過RS-232端口上傳至上位機，最終由上位機綜合管理系統(tǒng)的軟件統(tǒng)一處理，達(dá)到對車輛識別的目的。

因2個系統(tǒng)同時處于車庫的正門口，故將2個單一的系統(tǒng)進(jìn)行整合，整合成車輛識別與門禁系統(tǒng)。

2.3車位監(jiān)控與車位查找系統(tǒng)

1)車位監(jiān)控系統(tǒng)車位監(jiān)控系統(tǒng)其作用是對車庫內(nèi)車位使用與否進(jìn)行監(jiān)控，并實時將車位信息經(jīng)無線局域網(wǎng)絡(luò)上傳至上位機進(jìn)行存儲。系統(tǒng)設(shè)計了一種全新的車位監(jiān)控節(jié)點，車位傳感器終端設(shè)備由CC2530(ZigBee無線收發(fā)模塊)和hs0038(紅外接收模塊)組成，利用購買的CC2530芯片自帶的開發(fā)包進(jìn)行二次開發(fā)，成功建立ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)后，將ZigBee協(xié)調(diào)器與上位機通過RS-232端口連接。所有ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)采集到的數(shù)據(jù)通過RS-232端口上傳至上位機，最終由上位機綜合管理系統(tǒng)的軟件統(tǒng)一處理，達(dá)到車位信息的實時監(jiān)控。圖3為車位監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程圖，車位監(jiān)控系統(tǒng)在車庫中的效果圖如圖4所示。

車位監(jiān)控系統(tǒng)工作原理如下：紅外傳感器放置于車位中央，且距離地面2～3m,紅外傳感器的發(fā)射裝置向地面發(fā)射紅外信號，若無車輛停靠車位，紅外傳感器發(fā)射的紅外信號，經(jīng)地面反射被紅外傳感器1紅外接收頭接收時間為t1，若有車輛?？浚t外傳感器發(fā)射的紅外信號，經(jīng)車輛頂部反射被紅外傳感器紅外接收頭接收的時間為t2，每次紅外傳感器的接收頭接收到反射回來的紅外信號，都會引起電流的變化，變化的電流就被傳輸?shù)娇刂破髦?。控制器由CC2530(8051)芯片和外部控制電路組成?？刂破鳟a(chǎn)生38KHz方波，方便比較器識別紅外信號一個周期的時間，門限值為t(t2

2)車位查找系統(tǒng)筆者設(shè)計的車位查找系統(tǒng)，通過設(shè)在每個車庫區(qū)域節(jié)點的攝像傳感器與每個車位的紅外傳感器相互作用，從而達(dá)到對車輛進(jìn)行準(zhǔn)確定位的。當(dāng)車輛駛?cè)肽骋煌＼噮^(qū)域，該停車區(qū)域的攝像頭對車輛進(jìn)行拍照，經(jīng)無線局域網(wǎng)絡(luò)上傳至上位機，上位機調(diào)出車輛駛?cè)胲噹鞎r照取得車輛圖片，同停車區(qū)域照取的車輛圖片進(jìn)行對比，確認(rèn)車輛信息。確認(rèn)車輛后，記錄車輛所在區(qū)域到數(shù)據(jù)庫。車輛開始停入車位，觸發(fā)停車位的紅外傳感器經(jīng)無線局域網(wǎng)上傳車位信息，經(jīng)對比后存儲進(jìn)上位機，上位機將車輛信息和所停入的車位同時存入數(shù)據(jù)庫中，一一對應(yīng)，這樣就完成了對車輛的定位。當(dāng)車輛駛出時，上位機綜合管理系統(tǒng)軟件將數(shù)據(jù)庫中的定位信息刪除。

2.4后臺管理系統(tǒng)

系統(tǒng)采用3層C/S體系結(jié)構(gòu)，包括用戶界面、應(yīng)用邏輯層和數(shù)據(jù)層分別實現(xiàn)用戶交互、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)訪問等功能。運用Visual Basic軟件作為設(shè)計平臺，設(shè)計后臺管理系統(tǒng)界面，將車輛識別與門禁系統(tǒng)、車位監(jiān)控和車位查找系統(tǒng)綜合在一起，方便車庫管理人員對車庫進(jìn)行管理。后臺管理界面設(shè)計如圖5所示。

3結(jié)語

通過對車庫智能管理系統(tǒng)的設(shè)計，有效利用ZigBee模塊建立的無線傳感網(wǎng)絡(luò)以及其自帶的CC2530芯片開發(fā)包的二次開發(fā) ，將OV528攝像傳感器拍攝的車輛照片發(fā)送至上位機進(jìn)行處理和存儲，將RFID讀卡器檢測到的車輛信息發(fā)送至上位機，將紅外傳感器檢測到的車位占用信息發(fā)送至上位機進(jìn)行處理和存儲。通過對各系統(tǒng)的整合，全面系統(tǒng)地對駛?cè)胲噹斓能囕v信息以及車庫車位信息進(jìn)行管理，從而為車庫管理人員管理車庫提供方便，為廣大車主提供方便、快捷、安全、智能的服務(wù)。

[參考文獻(xiàn)]圖5后臺管理界面設(shè)計

[1]程毅.談現(xiàn)代城市化建設(shè)中公共停車場發(fā)展戰(zhàn)略[J].科技論壇,2011(30):193.

[2] 孫軍強.國外停車場(庫)規(guī)劃與布局面面觀[J].汽車運用,2000(5)：15~16.

[3] 曹建軍,史忠科,宋蕾.小區(qū)停車智能管理系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機工程與應(yīng)用,2009(5)：4~5.

[4] 朱凌,路小波.ETC技術(shù)在智能停車場管理中的應(yīng)用研究[J].交通科技,2005(5)：94~96.

[5] 鄭立玲,謝錫峰.基于Zigbee技術(shù)的智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù),2014 (8)：1790~1792.

[編輯]洪云飛

“世界雜交水稻之父”袁隆平受聘長江大學(xué)“雙聘院士”

11月24日上午，“世界雜交水稻之父”、中國工程院院士袁隆平做客長江大學(xué)“長江講壇”，講授超級雜交稻研究進(jìn)展，并欣然受聘長江大學(xué)“雙聘院士”。

袁隆平表示，非常高興能為湖北省的水稻科學(xué)研究和長江大學(xué)的發(fā)展獻(xiàn)計獻(xiàn)策。對長江大學(xué)在雜交水稻研究領(lǐng)域取得的成果，他深表贊許，并指出“江漢平原是我國重要的糧倉，超級雜交稻品種的選育和種植推廣具有重要的意義?！?/p>

據(jù)悉，受聘期間，袁隆平將指導(dǎo)長江大學(xué)作物遺傳育種學(xué)科建設(shè)、指導(dǎo)中青年教師團(tuán)隊建設(shè)、指導(dǎo)國家級科研項目的申報和成果鑒定工作等。

?武漢工程大學(xué)第六屆研究生教育創(chuàng)新基金項目(CX2014041)。

[引著格式]陳愛杰，程思婷，呂雪，等.車庫智能管理系統(tǒng)設(shè)計[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版)，2015,12(34)：31~34.

[中圖分類號]TN929.5

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)34-0031-04

通信作者

[作者簡介]陳愛杰(1991- )，男，碩士生，現(xiàn)主要從事無線傳感網(wǎng)絡(luò)方面的研究工作；，熊俊俏，xiongjunqiao@sina.com。

[收稿日期]2015-09-28