智能云車位管理系統(tǒng)設(shè)計

張志奇 鮑潤哲 張曉航

(東北林業(yè)大學(xué), 黑龍江 哈爾濱150036)

1 背景

經(jīng)濟的快速發(fā)展以及生活水平的不斷提高，家庭汽車、社會車輛的擁有量也在迅速增加，一個好的停車場管理系統(tǒng)只需要很少的人，能提供真正的停車場內(nèi)的引導(dǎo)服務(wù)，實現(xiàn)智能高效的停車；可以提高車輛利用率；車輛停車安全和可靠度。而停車場管理的關(guān)鍵，在于能夠成功地監(jiān)控停車場，有效地管理停車場秩序。而停車引導(dǎo)的有效運行，智能控制停車場，可以提高市內(nèi)交通的效率，使城市生命力更加活躍，社會效果良好。

2 工作原理

通過硬件部分的紅外感應(yīng)模塊和射頻識別模塊可以手機車輛的信息識別和車位的使用情況，然后主控板esp8266 發(fā)送信息到云端服務(wù)器，相應(yīng)配套的APP 接收從服務(wù)器發(fā)來的信息判斷車位情況并進行車位預(yù)定，導(dǎo)航停車，移動支付等功能，系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

3 智能云車位管理系統(tǒng)的功能設(shè)計

圖1 智能云車位管理系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖

3.1 云空間數(shù)據(jù)管理

該系統(tǒng)可根據(jù)用戶自身定位將離用戶最近的停車場空車位信息上傳至云空間并將數(shù)據(jù)發(fā)送至用戶手機，用戶可以直觀地看到周圍的停車場使用情況。停車場可分為免費停車場和收費停車場，免費停車場不提供車位信息，收費停車場可以提供相應(yīng)的空余車位信息。

3.2 RFID 射頻識別車輛

射頻識別(RFID）也可以叫作電子標(biāo)簽，其工作原則是在接收到磁場之后，由讀卡器接收到的射頻信號，通過感應(yīng)電流獲得的能量，發(fā)送產(chǎn)品信息存儲在芯片內(nèi)；或者儲存器主動發(fā)出一個頻率上的信號，解讀器在閱讀信息和解碼之后，將其送到中央信息系統(tǒng)進行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理。現(xiàn)在普遍使用的電子車牌是該技術(shù)中典型的應(yīng)用。利用RFID 技術(shù)建立車輛跟蹤和定位網(wǎng)絡(luò)，可以獲取進入停車場的任何動態(tài)和靜態(tài)信息，由導(dǎo)航系統(tǒng)進行車輛引導(dǎo)和泊車，由管理系統(tǒng)進行車輛和停車單元之間的綁定并查詢。如圖2 顯示的是通過射頻識別車體所攜帶的射頻卡來識別汽車的示意圖。

圖2 地感線圈射頻識別示意圖

3.3 Zigbee 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)采集信息

ZigBee 技術(shù)的一般工作在2.4GHz 的頻率上, 利用跳頻技術(shù)，在短距離和數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高的設(shè)備中被廣泛應(yīng)用，其主要特點如下：

3.3.1 低帶寬ZigBee 技術(shù)的傳輸速率10kbps-250kbps,，主要傳輸一些溫度、濕度等數(shù)據(jù)，ZigBee 技術(shù)的傳輸速率完全可以勝任這些數(shù)據(jù)對傳輸速率的要求，其占用帶寬較低。

3.3.2 低功率損耗：ZigBee 在不工作狀態(tài)下的耗電戴只有l(wèi)uW, 在短距離通信工作下僅消耗30mW 的電量。因此，低功耗是ZigBee 的一大優(yōu)勢。

3.3.3 較短的時延ZigBee 技術(shù)從休眠狀態(tài)只需15ms 便可開始工作，進入狀態(tài)，具有較快的響應(yīng)速度。與其他的無線技術(shù)相比，藍(lán)牙響應(yīng)時間為3 10s,WiFi 需要3s,ZigBee 技術(shù)對于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的連接響應(yīng)是非常好的選擇。

3.3.4 較大的網(wǎng)絡(luò)容量

ZigBee 技術(shù)的節(jié)點容納多到65000 個，以供網(wǎng)絡(luò)使用，節(jié)點越多，功能性就越強。工作頻段免費。ZigBee 技 術(shù) 使 用 的 頻段 主 要 是2.4GHz、868MHz、915MHz, 且都是免費的頻段。

3.3.5 紅外檢測車位

對停車位進行及時監(jiān)控室停車位監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的，主要是對停車位上的傳感器節(jié)點的設(shè)計，根據(jù)停車場的實際情況，創(chuàng)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，即可進行高速有效的停車管理。其中停車位上的傳感器便是采用的紅外檢測技術(shù)，通過紅外檢測技術(shù)將車位已被使用的信號傳送給中央監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)則根據(jù)紅外檢測技術(shù)發(fā)送回的信息，與停車卡中的定位信息起整合成條停車記錄存儲下來當(dāng)車輛離開時，則通過紅外檢測技術(shù)的檢測，將車位空閑的消息傳送到中央監(jiān)控系統(tǒng)中。

3.3.6 Esp8266 信息傳輸

本系統(tǒng)采用了UART-WiFi 透傳ESP8266-01 模塊，其具有超低功耗的性能，同時本模塊專為移動設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 設(shè)計，3.3V 單電源供電，支持無線802.11 b/g/n 標(biāo)準(zhǔn)，支持STA/AP/STA+AP 3 種工作模式，內(nèi)置了TCP/IP 協(xié)議棧，具有豐富的Socket AT 指令。本系統(tǒng)中 通過UART 串口與zigbee 相連，在約定的通訊 協(xié)議下，zigbee 將數(shù)據(jù)發(fā)送到WiFi 串口，可與云平臺相連完成數(shù)據(jù)的采集和系統(tǒng)控制。如圖3 所示為esp8266 與云平臺的通訊模型。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議通訊模型

3.3.7 移動支付

用戶可通過APP 使用微信或支付寶進行交易，在完成訂單后返回詳細(xì)情況，并可以查詢到訂單的詳細(xì)情況。系統(tǒng)在支付結(jié)束后會自動關(guān)閉訂單。整個交易只需幾秒鐘，十分方便、穩(wěn)定功能的交易，操作簡便。

4 結(jié)論

我們利用物聯(lián)網(wǎng)、RFID 等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計出了基于地圖、導(dǎo)航和車位分配的一種泊車導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)是目前大型停車場的一種關(guān)鍵技術(shù)。該系統(tǒng)具有道路規(guī)劃，全程導(dǎo)引，停車定位，反向?qū)ぼ嚕謾C導(dǎo)航等功能，提高了停車場利用率和停車效率，具有低管理成本、智能化程度高，成本低廉、性能穩(wěn)定等特點。