肖 燕

（寶雞文理學院 計算機學院，陜西 寶雞　721016）

基于ZigBee的大城市停車場管理系統(tǒng)設(shè)計

肖 燕

（寶雞文理學院 計算機學院，陜西 寶雞721016）

為了解決大城市停車難問題，提出了一種基于ZigBee技術(shù)的大城市停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計方案。系統(tǒng)利用磁傳感器采集停車位的狀態(tài)信息，通過ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)到上位機，最后將各點上位機的信息傳送到城市控制中心進行處理。經(jīng)測試，本系統(tǒng)可以完成對停車場的停車位狀態(tài)的檢測，可以將有限的停車位資源進行合理的使用，對用緩解交通擁堵有一定的實用價值。

ZigBee；停車場管理系統(tǒng)；無線傳感網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

隨著我國大城市的私家車數(shù)量的急劇增加，城市交通擁堵問題日益突出，而停車位難找也成為造成城市擁堵的原因之一。在寸土寸金的城市里，如何將有限的停車位資源最大化的利用是解決停車難問題的關(guān)鍵。此外，由于停車位收費沒有統(tǒng)一管理，部分收費人員中飽私囊，車主們也怨聲載道?；谝陨显?，文中提出了建立一個城市化的停車場管理系統(tǒng)的方案的解決方案，通過使用ZigBee技術(shù)設(shè)置監(jiān)測節(jié)點，對城市內(nèi)各停車場的停車位資源進行統(tǒng)一管理。

1　系統(tǒng)整體設(shè)計方案

ZigBee技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，它具有安全性好、網(wǎng)絡(luò)容量大、可靠性高、功耗低、時延短、成本低、有效范圍小、構(gòu)建的拓展性強、布線容易等特點，目前在城市交通、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、工業(yè)控制等行業(yè)應用廣泛。在本次設(shè)計中，通過布置ZigBee節(jié)點實現(xiàn)對城市各停車場的停車位的狀態(tài)監(jiān)控，從而實現(xiàn)對城市停車場的的統(tǒng)籌與管理。

系統(tǒng)首先布置ZigBee終端節(jié)點到各停車位，從而獲取到停車位上是否有車輛的狀態(tài)信息。通過ZigBee路由節(jié)點將狀態(tài)信息傳輸至ZigBee協(xié)調(diào)器節(jié)點，最終通過串口傳輸?shù)酵＼噲龅纳衔粰C。同時設(shè)計一個城市管理中心模塊，各停車場的上位機通過Web網(wǎng)絡(luò)將各停車位狀態(tài)信息傳輸?shù)皆撃K。由該模塊完成對停車位的管理，主要功能包括停車位狀態(tài)查詢、收費信息查詢和預定停車位等。本設(shè)計的總體框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框架圖

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計

硬件設(shè)計主要完成對停車位狀態(tài)信息的采集與傳送。信號的采集節(jié)點，也即是ZigBee終端節(jié)點，它是通過磁阻傳感器外圍電路、放大電路、比較電路和ZigBee外圍電路來完成的。ZigBee模塊選用的是TI公司的CC2530芯片。該芯片以非常低的總的材料成本建成強大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，并結(jié)合了領(lǐng)先的2.4 G的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，而且具有業(yè)界標準的增強型8051單片機，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8 kB RAM等特點［1］。ZigBee終端節(jié)點的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2　硬件結(jié)構(gòu)圖

ZigBee節(jié)點通常分為終端節(jié)點、路由節(jié)點和協(xié)調(diào)器節(jié)點。終端節(jié)點即為系統(tǒng)中的感知采集節(jié)點，在采集到停車位狀態(tài)信息后轉(zhuǎn)發(fā)給路由節(jié)點，路由節(jié)點既可以采集信息又可以轉(zhuǎn)發(fā)信息到協(xié)調(diào)器節(jié)點，協(xié)調(diào)器節(jié)點將信息匯總后通過串口傳輸?shù)接嬎銠C中。針對現(xiàn)有的停車場布局，本系統(tǒng)采用了3種拓撲結(jié)構(gòu)：線性結(jié)構(gòu)、平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和多層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。停車場信息采集網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖3所示。

圖3　網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓撲圖

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1上位機設(shè)計

本系統(tǒng)中每個停車場通過ZigBee自組網(wǎng)來接收停車位的狀態(tài)信息，因此通過串口從ZigBee協(xié)調(diào)器讀取數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)處理的功能顯得尤為重要。此功能模塊包括上位機和數(shù)據(jù)服務器兩個部分。上位機是從串口讀取數(shù)據(jù)并進行處理，該功能使用微軟公司的MSCOMM控件進行編程，數(shù)據(jù)服務器用于存儲有效數(shù)據(jù)。系統(tǒng)按照設(shè)定的時間通過串口接收來自ZigBee協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)并與數(shù)據(jù)服務器中的數(shù)據(jù)進行對比。如果數(shù)據(jù)不一致則表明停車位的狀態(tài)改變，因此更新數(shù)據(jù)服務器中相應的數(shù)據(jù)，并顯示出更新后的停車位狀態(tài)信息，同時將更新的數(shù)據(jù)傳送至城市控制中心。因此，上位機軟件設(shè)計流程圖如圖4所示。

圖4　上位機軟件流程圖

3.2城市控制中心設(shè)計

在本系統(tǒng)中，采用C/S模式進行設(shè)計。城市控制中心作為服務器端，接收來自各個停車場上位機發(fā)送的信息，同時也完成各個停車場收費管理等功能。該模塊采用的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議是具有可靠傳輸特性的TCP協(xié)議，使用Socket套接字完成與上位機的連接。作為服務器的控制中心在初始化套接字Socket后等待作為客戶端的上位機進行連接，一旦連接成功接收來自客戶端的數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)庫的更新處理。接受模塊的軟件流程圖如圖5所示。

圖5　接收模塊軟件流程圖

4　系統(tǒng)測試

將終端節(jié)點、路由器節(jié)點、協(xié)調(diào)器節(jié)點安裝完畢，并調(diào)試好串口、上位機和城市控制中心軟件后進行測試。將終端節(jié)點放置在私家車車輪下方，并通過移動終端節(jié)點來模擬車輛的駛?cè)牒婉偝?，從而顯示停車位的占位和空置狀態(tài)。經(jīng)測試，當車輛在終端節(jié)點的上方時，控制中心軟件顯示數(shù)據(jù)“0121”表示第1號停車場的第2停車位占用，同時當終端節(jié)點移至空地時，控制中心軟件顯示“0120”表示此車位空置。測試結(jié)果表明系統(tǒng)可正常運行。城市管理中心的人機交互界面如圖6所示。

圖6　人機交互界面

5　結(jié)　論

本系統(tǒng)將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的ZigBee技術(shù)應用到對于停車場的停車位的管理中，并構(gòu)建了一個城市管理中心來監(jiān)控城市停車位的使用情況。經(jīng)過測試，可以確認本系統(tǒng)可以實現(xiàn)對每個停車位的監(jiān)控，并完成了城市管理中心數(shù)據(jù)的同步更新與管理。因此，本系統(tǒng)使得有限的停車位資源可以充分利用和有效管理，同時也方便了泊車用戶，具有很大的市場前景，也為解決交通擁堵問題提供了一定參考價值。

［1］姜仲，劉但.ZigBee技術(shù)與實訓教程——基于CC2530的無線傳感網(wǎng)技術(shù)［M］.北京：清華大學出版社，2014.

［2］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］.微計算機信息，2011，27（7）：92-93.

［3］韓剛.基于ZigBee的智能控制系統(tǒng)［J］.中小企業(yè)管理與科技，2012（13）：278-280.

［4］岳學軍，劉永鑫，王葉夫，等.基于ZigBee與地磁傳感技術(shù)的停車誘導系統(tǒng)［J］.計算機應用，2014，34（3）：884-887.

［5］張玉杰，田碩.地下停車場智能化照明與停車引導系統(tǒng)設(shè)計［J］.自動化儀表，2014（4）：64-71.

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

Design of big city parking lots management system based on ZigBee

XIAO Yan
（School of Computer，Baoji University of Arts and Sciences，Baoji 721016，China）

In order to solve the problem of big cities parking difficulty，this paper proposes a design of big city parking lots management system based on ZigBee technology。The system use magnetic sensor to collect parking space，and then transmit data to the PC through the ZigBee wireless sensor network.At last，the information is sent to the city control center for processing.After the test，this system can detect parking state completely.It makes use of limited parking space resources reasonably，and it also has some practical value for easing traffic congestion.

ZigBee；parking lots management system；WSN；IOT

TN99

A

1674－6236（2016）09-0051-03

2015-10-07稿件編號：201510015

寶雞文理學院院級項目（ZK15092）

肖 燕（1982—），女，湖北咸寧人，碩士，助教。研究方向：計算機應用。