羅小娟 于文靜

摘 要：為提升停車(chē)場(chǎng)的管理效率，準(zhǔn)確為司機(jī)提供合適的停車(chē)位置，文中提出了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的停車(chē)位智能監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。該系統(tǒng)采用ZigBee無(wú)線技術(shù)，通過(guò)分布無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)完成模塊間的信息傳輸，可實(shí)時(shí)感知車(chē)位周?chē)h(huán)境信息，并將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)反饋至中央系統(tǒng)，便于停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)空閑車(chē)位的數(shù)量和位置。實(shí)踐證明，本系統(tǒng)可以有效管理停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位，大大提高了停車(chē)場(chǎng)物業(yè)部門(mén)的管理水平和工作效率。

關(guān)鍵詞：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；停車(chē)位監(jiān)控系統(tǒng)；傳感器節(jié)點(diǎn)；ZigBee

中圖分類(lèi)號(hào)：TP212.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2018）01-00-02

0 引 言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益增長(zhǎng)，城市居民家庭的汽車(chē)擁有量急劇增加，導(dǎo)致停車(chē)需求難以滿足。目前我國(guó)大多數(shù)停車(chē)場(chǎng)建設(shè)和管理相對(duì)滯后，大部分還處于人工管理階段，由于車(chē)主無(wú)法及時(shí)掌握停車(chē)場(chǎng)內(nèi)部的車(chē)位信息，因此需要花費(fèi)大量時(shí)間在停車(chē)場(chǎng)中盲目尋找位置，常導(dǎo)致場(chǎng)內(nèi)交通擁堵，致使車(chē)位利用率低下。要解決這一矛盾，就需要在現(xiàn)有停車(chē)場(chǎng)硬件資源的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)管理的智能性，幫助車(chē)主高效尋找停車(chē)位。隨著無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)和大力發(fā)展，有效提升了城市停車(chē)管理系統(tǒng)的智能性，具有市場(chǎng)需求和技術(shù)上的可行性，因此智能化停車(chē)是未來(lái)城市停車(chē)管理系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢(shì)[1-3]?；跓o(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立的停車(chē)位監(jiān)控系統(tǒng)，可方便車(chē)主在入場(chǎng)時(shí)了解整個(gè)停車(chē)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)信息及空閑停車(chē)位的位置信息，從而提高大型停車(chē)場(chǎng)的使用效率。車(chē)位實(shí)時(shí)空閑狀態(tài)是停車(chē)場(chǎng)管理中的重要數(shù)據(jù)信息，也是智能停車(chē)場(chǎng)管理的重要參考依據(jù)。通過(guò)收集停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的車(chē)位信息，并在停車(chē)場(chǎng)入口處放置液晶顯示屏加以顯示，可極大地提高車(chē)主停車(chē)效率。當(dāng)前停車(chē)場(chǎng)主要采用人工觀察、地感線圈感應(yīng)技術(shù)、紅外線測(cè)定技術(shù)、視頻采集圖像識(shí)別等技術(shù)監(jiān)測(cè)車(chē)位是否處于空閑狀態(tài)。其中，考慮到人工觀察效率低下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能化管理的缺點(diǎn)，其一般適用于較小的停車(chē)場(chǎng)；地感線圈感應(yīng)和紅外線識(shí)別技術(shù)的缺點(diǎn)在于需要構(gòu)建工業(yè)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，建設(shè)成本高，工程量相對(duì)較大[4，5]。而攝像頭采集視頻圖像技術(shù)雖能夠通過(guò)圖像處理完成車(chē)位的識(shí)別，但也需構(gòu)建有線網(wǎng)絡(luò)，且常因地下車(chē)庫(kù)光照不好而導(dǎo)致識(shí)別效果不理想。由于ZigBee具有低功耗、低成本、高容量、短時(shí)延等特點(diǎn)，可采用傳感器節(jié)點(diǎn)收集車(chē)位狀態(tài)，因此基于ZigBee技術(shù)構(gòu)建的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)能夠很好地解決網(wǎng)絡(luò)布線問(wèn)題，方便停車(chē)場(chǎng)的智能管理[6，7]。

本文采用ZigBee無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能停車(chē)位監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括車(chē)位是否占用數(shù)據(jù)采集模塊、ZigBee組網(wǎng)模塊與停車(chē)位信息顯示模塊。其具體功能與要求為：傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)ZigBee無(wú)線通信數(shù)據(jù)處理模塊采集數(shù)據(jù)，由上位機(jī)對(duì)車(chē)位位置信息進(jìn)行處理，并對(duì)停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的用戶進(jìn)行定位顯示及管理。ZigBee組網(wǎng)模塊能夠使用終端在場(chǎng)內(nèi)定位，當(dāng)車(chē)輛駛?cè)胪＼?chē)場(chǎng)時(shí)，工作人員會(huì)根據(jù)用戶車(chē)輛的大小和場(chǎng)內(nèi)停車(chē)位情況分配相關(guān)停車(chē)位并分發(fā)定位終端，用戶可借此在場(chǎng)內(nèi)自行定位，并在終端顯示模塊顯示自己所處位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效停車(chē)。安裝于停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)可傳感光、聲音等信息，從而感知是否有車(chē)停入相應(yīng)車(chē)位，并將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)反饋至中央系統(tǒng)，便于停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)空閑車(chē)位的數(shù)量和位置。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是由若干無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)和一個(gè)基站組建成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，在終端傳感器節(jié)點(diǎn)上的光線傳感器采集環(huán)境光照信息并由終端節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線芯片發(fā)送至基站，基站將接收的信息及時(shí)反饋到計(jì)算機(jī)終端。將具備采集功能的傳感器節(jié)點(diǎn)，布放在停車(chē)場(chǎng)車(chē)位上，構(gòu)成傳感器網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)時(shí)感知車(chē)位周?chē)h(huán)境信息，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行無(wú)條件轉(zhuǎn)發(fā)，智能停車(chē)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

系統(tǒng)工作的主要流程如下：由布放在停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位傳感器節(jié)點(diǎn)感知車(chē)位周?chē)h(huán)境信息，并以一定的頻率采集，包括光照、溫度等數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點(diǎn)打開(kāi)收發(fā)器，向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，其間可能會(huì)經(jīng)過(guò)中繼節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)關(guān)將匯聚信息傳遞給中間件XServe，最后傳遞給后臺(tái)系統(tǒng)。根據(jù)程序事先設(shè)定的閾值，判斷停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位情況，并將停車(chē)場(chǎng)車(chē)位信息反饋給用戶。

2 ZigBee組網(wǎng)

2.1 傳感器節(jié)點(diǎn)

傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感單元、處理單元、無(wú)線收發(fā)單元和電源單元等組成，如圖2所示。本系統(tǒng)所使用的傳感器節(jié)點(diǎn)包含多個(gè)傳感器元件，一個(gè)無(wú)線射頻模塊和電池組。通過(guò)傳感器數(shù)據(jù)采集板探測(cè)車(chē)位周?chē)畔?，之后由處理?amp;射頻平臺(tái)來(lái)存儲(chǔ)和處理自身采集的數(shù)據(jù)以及其它節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，將采集到的光照、溫度等信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并與其它傳感器節(jié)點(diǎn)通信。最后這些數(shù)據(jù)通過(guò)Mesh網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)交尽?/p>

2.2 基站

基站由一個(gè)網(wǎng)關(guān)和一個(gè)Mote組成，如圖3所示?；镜闹饕δ茉谟趨R集無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)所采集的數(shù)據(jù)并上傳給上層處理設(shè)備如計(jì)算機(jī)、手機(jī)或其他通訊平臺(tái)。

基站中的網(wǎng)關(guān)作為連接無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與其他系統(tǒng)的橋梁，是連接無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)信息與管理系統(tǒng)的中間件。

2.3 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

打開(kāi)基站的電源，將基站與局域網(wǎng)相連，在監(jiān)控區(qū)域部署好各傳感器節(jié)點(diǎn)后，根據(jù)傳感器硬件設(shè)計(jì)的ZigBee結(jié)構(gòu)特點(diǎn)自行組建Mesh網(wǎng)絡(luò)。圖4所示為網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的相互通信模式。

該網(wǎng)絡(luò)支持可靠的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸，可保證傳感器節(jié)點(diǎn)間的相互通信和數(shù)據(jù)信息以一定頻率穩(wěn)定地傳送至基站，同時(shí)還支持多跳式通信，在擴(kuò)大監(jiān)控范圍的同時(shí)有效解決了由于停車(chē)環(huán)境中電子器材過(guò)多而造成單個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸距離減小的弊端。該網(wǎng)絡(luò)功率消耗較低，降低了更換頻率，相對(duì)延長(zhǎng)了電池壽命，使得網(wǎng)絡(luò)的生命周期得以加長(zhǎng)，節(jié)省了人力及物力成本。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該采用對(duì)等的、動(dòng)態(tài)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中的地位相等，即使部分節(jié)點(diǎn)失效，也不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠運(yùn)行。同時(shí)網(wǎng)絡(luò)還具有自組織功能，可及時(shí)方便地添加或減少節(jié)點(diǎn)。

3 停車(chē)位信息顯示

國(guó)內(nèi)外相關(guān)人士在科學(xué)研究和工程技術(shù)等領(lǐng)域應(yīng)用LabVIEW開(kāi)發(fā)了大量出色的測(cè)控系統(tǒng)。LabVIEW是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強(qiáng)的圖形化軟件并發(fā)集成環(huán)境。本系統(tǒng)選用美國(guó)國(guó)家儀器公司設(shè)計(jì)的LabVIEW作為開(kāi)發(fā)工具。

利用LabVIEW開(kāi)發(fā)的停車(chē)位監(jiān)控系統(tǒng)軟件程序框圖如圖5所示?？筛鶕?jù)實(shí)際情況自行設(shè)定停車(chē)場(chǎng)總車(chē)位數(shù)量，系統(tǒng)根據(jù)目前的實(shí)時(shí)情況統(tǒng)計(jì)出當(dāng)前的總車(chē)位以及空車(chē)位數(shù)，并根據(jù)實(shí)際變化實(shí)時(shí)顯示。

運(yùn)行停車(chē)位監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)接收服務(wù)端信息，并將其圖形化后顯示在界面上。停車(chē)位監(jiān)控系統(tǒng)界面如圖6所示。當(dāng)有車(chē)輛駛?cè)耄姘?號(hào)區(qū)相應(yīng)的LED燈會(huì)顯示，可快速判斷車(chē)輛駛?cè)肽膫€(gè)車(chē)位。若燈變?yōu)榧t色，則表示有車(chē)停入，綠色則表示該車(chē)位空閑。同時(shí)該系統(tǒng)也包含統(tǒng)計(jì)功能，能夠顯示目前總停車(chē)數(shù)和空余車(chē)位數(shù)，如面板2號(hào)區(qū)所示。面板3號(hào)區(qū)用以實(shí)時(shí)監(jiān)控某個(gè)車(chē)位。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文采用ZigBee無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)了一種基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能停車(chē)位監(jiān)控系統(tǒng)，大大改善了停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位使用效率，方便用戶快速找到車(chē)位，使得停車(chē)場(chǎng)的管理更加智能化、便捷化。實(shí)際應(yīng)用表明，本文的工作為具體應(yīng)用提供了很好的借鑒，具有較高的產(chǎn)業(yè)化價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]金濤，駱佼.智能停車(chē)場(chǎng)控制技術(shù)研究[J].信息通信，2015（7）：69.

[2]李瑋瑤，王飛飛，呂海蓮.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小區(qū)智能停車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程，2015（11）：16-18.

[3]錢(qián)承山，蔣奇峰，茅韻怡，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（7）：26-27.

[4]王行甫，及娜，毛續(xù)飛.一種利用無(wú)線地磁節(jié)點(diǎn)的智能停車(chē)誘導(dǎo)系統(tǒng)[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2015，36（9）：2031-2036.

[5]岳學(xué)軍，劉永鑫，王葉夫，等.基于ZigBee與地磁傳感技術(shù)的停車(chē)誘導(dǎo)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2014，34（3）：884-887.

[6]黃碩，尹怡欣.基于ZigBee的智能停車(chē)場(chǎng)綜合服務(wù)系統(tǒng)研究[J].智能機(jī)器人，2017（1）：64-66.

[7]孫昊，陳永銳，許旭柱，等.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的地下停車(chē)場(chǎng)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)[J].中國(guó)科學(xué)院大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，30（5）：664-670.

[8]劉源，謝海濤，劉禮勇.停車(chē)業(yè)務(wù)現(xiàn)狀及需求分析[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014，4（12）：68-70.