基于ZigBee的智能停車管理系統(tǒng)設(shè)計

楊標(biāo) 徐建 張建強(qiáng) 劉世焯 程麗妮

摘要：如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于智能交通、環(huán)境保護(hù)、智能家居等眾多領(lǐng)域。人們現(xiàn)在的生活方式大大改變。然而在擁擠的城市之中，汽車與車位之間的矛盾越來越突出，公共停車場越來越不能滿足停車需求，智能化的停車場正在逐漸成為現(xiàn)代社會的需求之一。文章研究了基于ZigBee的智能停車管理系統(tǒng)的設(shè)計，系統(tǒng)通過搭建ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，通過傳感器監(jiān)測車位信息，將所有節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絽R聚節(jié)點(diǎn)，使用GSM將數(shù)據(jù)發(fā)送至服務(wù)器，客戶通過手機(jī)APP隨時查詢和預(yù)訂空停車位。能實現(xiàn)自動管理車位，停車自動計費(fèi)，無需人工管理，滿足了智能停車場管理的要求。

關(guān)鍵詞：ZigBee；傳感器；停車場；智能管理

機(jī)動車的數(shù)量隨著時間的推移依然會呈現(xiàn)一個較大的增長趨勢，這是一個不爭的事實，同時由于人口轉(zhuǎn)移導(dǎo)致的城市人口不斷增加。更是給城市帶來了沉重的壓力。同時，傳統(tǒng)的停車場管理在效率和安全性方面滿足不了社會發(fā)展的要求，因而也給人們的生活帶來了較大的不便。目前，國外的停車場管理系統(tǒng)已基本進(jìn)入智能化無人收費(fèi)的階段，其運(yùn)用的收費(fèi)介質(zhì)已經(jīng)由傳統(tǒng)的接觸讀寫類，轉(zhuǎn)變?yōu)榉墙佑|式的設(shè)備，可以實現(xiàn)管理系統(tǒng)的無人操作。相比之下，國內(nèi)的部分停車場還處于人工管理的階段。本系統(tǒng)的提出就是為了解決這一問題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

智能停車管理系統(tǒng)是將停車資源整合，向公眾提供信息服務(wù)提高了停車場利用率、降低成本管理、提高管理效率具有重要意義。它的總體結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)檢測傳輸系統(tǒng)、傳感器模塊以及車位鎖定系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理平臺[1]。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)通過使用地磁傳感器用來檢測車輛的存在以及車輛大小的辨認(rèn)，將采集到的數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到數(shù)據(jù)匯聚節(jié)點(diǎn)，微處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后上傳至云端服務(wù)器，通過服務(wù)器對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合。微處理器接收數(shù)據(jù)后在觸摸屏上顯示數(shù)據(jù)，方便管理人員的管理。同時根據(jù)觸摸屏接收到的操作信息，使系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的動作[2]。

2.1 地磁傳感器

地磁傳感器用于檢測車輛的存在以及車輛的尺寸識別。數(shù)據(jù)采集在本系統(tǒng)的設(shè)計中發(fā)揮了關(guān)鍵性的作用。地球磁場在0.5?0.6高斯之間，地磁場很強(qiáng)。當(dāng)一個磁性物體，如汽車置身于磁場之中時，就會產(chǎn)生磁場擾動，此時放置于附近的地磁傳感器能測量出地磁場強(qiáng)度的變化，從而對車輛的存在進(jìn)行判斷[3]。傳感器的精確度較高且易安裝、維修比較方便，不必封閉車道、對路面破壞小，而且此傳感器對非磁性物體沒有反應(yīng)，因此可以減少誤檢。

2.2 車位鎖定系統(tǒng)

車位鎖定采用的是自動車障柱，正常情況下是車障柱是隱藏在道路下，當(dāng)車位被預(yù)訂后，上位機(jī)通過控制繼電器啟動車障柱，使車位不能停進(jìn)車，當(dāng)預(yù)訂用戶到達(dá)車位后，只需通過手機(jī)端APP確認(rèn)就可以將車障柱降下，將自己的車停入車位中。此時車障柱將再次升起，該系統(tǒng)確保了停車的秩序與安全性。

2.3 信息查詢系統(tǒng)

與傳統(tǒng)的停車場不同，智能停車系統(tǒng)利用傳感器實時檢測停車數(shù)據(jù)，采用標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的方式將停車場資源通過聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺進(jìn)行共享，通過APP將停車位信息發(fā)布，從而將孤立的停車場集結(jié)成停車網(wǎng)絡(luò)為大眾所用。用戶打開客戶端即可查找，當(dāng)有需要時用戶使用手機(jī)端APP讀取服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，并提供查詢、預(yù)定、付費(fèi)等業(yè)務(wù)功能[4]。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

智能停車系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)訪問，以手機(jī)APP為載體，應(yīng)用端程序通過遠(yuǎn)程訪問末端節(jié)點(diǎn)檢測的車位信息向出行者提供停車場（位）的具體位置，當(dāng)前車位的實時數(shù)據(jù)等信息，指引駕駛員找到停車點(diǎn)并合理停車，采集停車的動態(tài)信息，更新顯示數(shù)據(jù)。同時兼顧車位預(yù)定以及自動收費(fèi)，路線指引等功能。

采用客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server，C/S）架構(gòu)，完成對停車場的管理功能，包括停車場的狀態(tài)信息顯示，空余車位統(tǒng)計，收費(fèi)情況，車位使用次數(shù)統(tǒng)計等均以圖表的形式顯示。停車場管理人員可實時監(jiān)測停車場內(nèi)狀況，方便管理[5]。

軟件具體功能如下[6-7]。

（1）車位信息查詢：系統(tǒng)根據(jù)傳感器檢測有無車輛停放，通過路由、協(xié)議棧將信息發(fā)送至APP手機(jī)客戶端，用戶可直接查詢。

（2）停車預(yù)定：上位機(jī)軟件提供了預(yù)定的選項，根據(jù)車主的定位信息顯示附近最近的停車地點(diǎn)，預(yù)定即可獲得停車權(quán)限。

（3）停車時間限制：如果從預(yù)定開始至到達(dá)停車點(diǎn)時間超過30 min，則自動取消停車資格。

（4）車位引導(dǎo)：系統(tǒng)是通過傳感器節(jié)點(diǎn)實現(xiàn)實時監(jiān)控停車場車位狀態(tài)的，根據(jù)停車場的平面圖和節(jié)點(diǎn)位置顯示即可簡單找到停車位。

（5）自動收費(fèi)：自動閘機(jī)鎖定車輛則開始計時，末端節(jié)點(diǎn)自動計算停車費(fèi)用。

（6）車位統(tǒng)計：系統(tǒng)設(shè)置了統(tǒng)計的程序，根據(jù)數(shù)量信息簡單計算求和，統(tǒng)計處總占車位數(shù)，空車位數(shù)。

4 系統(tǒng)模型

遵循以上描述，做出了初步的系統(tǒng)模型（見圖2）。

其中對于車庫管理的操作界面如圖3所示，系統(tǒng)能夠顯示各個車庫中車輛數(shù)，并能對指定的車位進(jìn)行開鎖或鎖定。觸摸屏將觸摸的信息進(jìn)行反饋給微處理器從而系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)動作。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)的提出相對于人工找尋停車位，給駕駛者提供停車信息指南，指引停車將會有效地提高車位使用率，也為人們節(jié)省了大量的時間，同時由于盲目無序地尋找所導(dǎo)致的交通堵塞問題也將有所緩解?，F(xiàn)在大多數(shù)的停車位有的集中分布于城市中心地帶，也有的位置分散不好尋找，那么利用率就會存在很大問題，缺乏準(zhǔn)確的信息共享，就很有可能出現(xiàn)有的地方無處可停，而有的地方空了一片。系統(tǒng)設(shè)置有車位統(tǒng)計功能，可用于統(tǒng)計車位使用次數(shù)等信息，車輛的流動狀況，停車需求分析、交通擁堵情況等功能都可設(shè)計實現(xiàn)，數(shù)據(jù)傳輸至互聯(lián)網(wǎng)，依托于大數(shù)據(jù)的時代背景，這些統(tǒng)計的信息將被分析出可靠的信息，為有關(guān)部門的管理提供數(shù)據(jù)支撐，為交通問題集中管理提供新方法。

[參考文獻(xiàn)]

[1]張真，王蒙蒙.基于共享車位的RFID智能停車管理系統(tǒng)的設(shè)計[J].信息通信，2017（10）：70-72.

[2]王強(qiáng).智能停車管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京：北京交通大學(xué)，2016.

[3]李超龍.基于RFID的車位感知模型研究及智能停車管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2015.

[4]王浩.基于RFID和ZigBee技術(shù)的智能停車引導(dǎo)及車位管理系統(tǒng)設(shè)計[J].山東交通學(xué)院學(xué)報，2014（1）：14-18.

[5]郭昌飛.基于Zigbee的無線傳感器組網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用[D].北京：北京信息科技大學(xué)，2013.

[6]劉軍.基于ZigBee的智能停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2012.

[7]孫彩云.基于ZigBee的無線組網(wǎng)技術(shù)研究[D].太原：中北大學(xué)，2011.