基于物聯(lián)網(wǎng)的園區(qū)停車管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

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)計了一套針對大型園區(qū)內(nèi)部停車及停車場的智能化管理系統(tǒng)，并采用傳感器技術(shù)、藍牙技術(shù)、ZigBee通信、GSM等技術(shù)實現(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)用于停車及停車場的智能化管理過程中這一方面，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；管理系統(tǒng)

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：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

隨著我國社會經(jīng)濟的發(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越高。隨之而來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)象屢見不鮮，使得汽車給我們的工作和生活帶來的便利大打折扣。除了加大停車場規(guī)劃建設(shè)力度外，將最新科技發(fā)展成果應(yīng)用到停車場的信息化管理中是解決停車難問題的必由之路。由傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、無線射頻技術(shù)、無線網(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)計實現(xiàn)了一套針對大型園區(qū)現(xiàn)代化停車場的管理系統(tǒng)，大大提高了停車場管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、實時化和智能化程度。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

大型園區(qū)首先面積較大，通?？砂鄠€區(qū)域，每個區(qū)域又包含若干個停車場；其次在當前的大型園區(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)，這都為實現(xiàn)園區(qū)內(nèi)停車場的智能管理提供了基礎(chǔ)條件。本文中智能停車場管理系統(tǒng)按照物聯(lián)網(wǎng)中典型的三層結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。在感知層，利用車載藍牙卡及讀卡器實現(xiàn)了車輛門禁系統(tǒng)，實現(xiàn)對進出園區(qū)的車輛進行自動識別、登記、引導和計費功能；利用由超聲波傳感器和CC2530構(gòu)成的ZigBee超聲波傳感器節(jié)點及ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了遠程的車位信息檢測；利用基于WiFi的網(wǎng)絡(luò)攝像頭實現(xiàn)對停車場、園區(qū)道路的實時視頻監(jiān)測。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)與無線局域網(wǎng)實現(xiàn)車輛門禁數(shù)據(jù)、車位狀態(tài)信息數(shù)據(jù)及監(jiān)控攝像頭數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，并通過相關(guān)交換設(shè)備實現(xiàn)子網(wǎng)的劃分和管理；利用各移動通信運營商提供的2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與用戶智能手機的短信或數(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)器實現(xiàn)車輛信息的匯總、統(tǒng)計和管理，設(shè)置車輛信息數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)車輛信息及停車位信息的存儲，并能將車位信息及相關(guān)提示信息發(fā)送至車主手機；設(shè)置園區(qū)車輛管理終端計算機實現(xiàn)車載藍牙卡的發(fā)卡、讀卡等管理功能。

3 停車管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

針對大型園區(qū)的特點，將停車及停車場的智能管理過程分為四部分，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)計中使用基于藍牙的車輛門禁系統(tǒng)實現(xiàn)對車輛的入園登記，管理流程如圖1所示。車輛門禁系統(tǒng)包含車載藍牙卡、藍牙卡寫卡器和藍牙卡讀卡器三部分。藍牙卡寫卡器通過USB接口或串口和園區(qū)車輛管理終端計算機相連，通過運行寫卡程序?qū)④囍餍彰?、車牌號、?lián)系電話、部門信息、有效期等信息及藍牙卡內(nèi)碼記錄到數(shù)據(jù)庫中。園區(qū)車輛管理終端計算機還可以為非本園區(qū)車輛辦理臨時卡，用同樣方法記錄車主、車輛及臨時藍牙卡內(nèi)碼信息，并設(shè)置卡的有效期為1天。車載藍牙卡同藍牙讀卡器之間通過433MHz信號通信，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)的閘機時識別出藍牙卡信息，判斷為內(nèi)部車輛，并向閘機發(fā)出抬桿信號放行。

3.2 關(guān)鍵路徑記錄功能

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

3.3 停車入位檢測功能

本系統(tǒng)通過ZigBee超聲波傳感器節(jié)點的實現(xiàn)停車入位檢測功能。選用CC2530芯片實現(xiàn)超聲波傳感器數(shù)據(jù)的采集，并通過內(nèi)部集成的ZigBee功能模塊實現(xiàn)傳感器節(jié)點的通信和組網(wǎng)功能。CC2530是TI公司繼CC2430之后推出的新一代的用于ZigBee應(yīng)用的一個真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。借助CC2530可快速實現(xiàn)基于超聲波傳感器的障礙物體距離信息采集并通過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)。針對于戶外的停車場，ZigBee超聲波傳感器節(jié)點需要安裝在硬質(zhì)朔料外殼中，裝嵌在地面上。當前不同種類車輛的最小離地間隙大體在15cm～30cm之間，在實現(xiàn)車位檢測時設(shè)置超聲波傳感器獲取的障礙物距離持續(xù)小于等于40cm時認為當前車位被占用，反之則認為當前車位為空閑狀態(tài)。因為超聲波速度會受到溫度的影響，所以在該傳感器模塊上還需實現(xiàn)溫度采集功能，并通過檢測到的溫度值對超聲波數(shù)據(jù)進行修正，以得到更準確的距離信息。

3.4 反向?qū)ぼ嚬δ?/p>

反向?qū)ぼ囀侵杠囕v離開停車場時車主尋找車輛位置的過程。本設(shè)計中將停車場分為若干個區(qū)域，在車輛進入某停車區(qū)域的關(guān)鍵路徑上設(shè)置藍牙讀卡器，以適當?shù)慕嵌群妥x卡距離識別經(jīng)過此路徑的車輛信息，并通過同系統(tǒng)中記錄信息的比對獲取該車輛車主及聯(lián)系信息，并通過GSM模塊向登記手機發(fā)送短信，提示車主車輛已停入某停車場某區(qū)域。停車場內(nèi)的區(qū)域劃分不易過大，以目視可辨認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)針對大型園區(qū)停車場管理這一熱點問題進行了研究，系統(tǒng)設(shè)計功能涵蓋了基于藍牙技術(shù)的車輛入園自動登記功能及關(guān)鍵路徑記錄功能、基于無線傳感網(wǎng)的車位狀態(tài)檢測功能、基于GSM的反向?qū)ぼ嚬δ?。隨著物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)及標準的完善，還會有更多更好的方式實現(xiàn)更加智能化停車場管理。

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