張志奇 鮑潤(rùn)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(jì)的快速發(fā)展以及生活水平的不斷提高，家庭汽車、社會(huì)車輛的擁有量也在迅速增加，一個(gè)好的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)只需要很少的人，能提供真正的停車場(chǎng)內(nèi)的引導(dǎo)服務(wù)，實(shí)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(chǎng)管理的關(guān)鍵，在于能夠成功地監(jiān)控停車場(chǎng)，有效地管理停車場(chǎng)秩序。而停車引導(dǎo)的有效運(yùn)行，智能控制停車場(chǎng)，可以提高市內(nèi)交通的效率，使城市生命力更加活躍，社會(huì)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(shí)別模塊可以手機(jī)車輛的信息識(shí)別和車位的使用情況，然后主控板e(cuò)sp8266 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(lái)的信息判斷車位情況并進(jìn)行車位預(yù)定，導(dǎo)航停車，移動(dòng)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(jì)

圖1 智能云車位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(chǎng)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(jī)，用戶可以直觀地看到周圍的停車場(chǎng)使用情況。停車場(chǎng)可分為免費(fèi)停車場(chǎng)和收費(fèi)停車場(chǎng)，免費(fèi)停車場(chǎng)不提供車位信息，收費(fèi)停車場(chǎng)可以提供相應(yīng)的空余車位信息。

3.2 RFID 射頻識(shí)別車輛

射頻識(shí)別(RFID）也可以叫作電子標(biāo)簽，其工作原則是在接收到磁場(chǎng)之后，由讀卡器接收到的射頻信號(hào)，通過感應(yīng)電流獲得的能量，發(fā)送產(chǎn)品信息存儲(chǔ)在芯片內(nèi)；或者儲(chǔ)存器主動(dòng)發(fā)出一個(gè)頻率上的信號(hào)，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(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理?，F(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(jìn)入停車場(chǎng)的任何動(dòng)態(tài)和靜態(tài)信息，由導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行車輛引導(dǎo)和泊車，由管理系統(tǒng)進(jìn)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(shí)別車體所攜帶的射頻卡來(lái)識(shí)別汽車的示意圖。

圖2 地感線圈射頻識(shí)別示意圖

3.3 Zigbee 無(wú)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(diǎn)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(duì)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(shì)。

3.3.3 較短的時(shí)延ZigBee 技術(shù)從休眠狀態(tài)只需15ms 便可開始工作，進(jìn)入狀態(tài)，具有較快的響應(yīng)速度。與其他的無(wú)線技術(shù)相比，藍(lán)牙響應(yīng)時(shí)間為3 10s,WiFi 需要3s,ZigBee 技術(shù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)容納多到65000 個(gè)，以供網(wǎng)絡(luò)使用，節(jié)點(diǎn)越多，功能性就越強(qiáng)。工作頻段免費(fèi)。ZigBee 技 術(shù) 使 用 的 頻段 主 要 是2.4GHz、868MHz、915MHz, 且都是免費(fèi)的頻段。

3.3.5 紅外檢測(cè)車位

對(duì)停車位進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控室停車位監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的，主要是對(duì)停車位上的傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，根據(jù)停車場(chǎng)的實(shí)際情況，創(chuàng)建無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，即可進(jìn)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(cè)技術(shù)，通過紅外檢測(cè)技術(shù)將車位已被使用的信號(hào)傳送給中央監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)則根據(jù)紅外檢測(cè)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(chǔ)下來(lái)當(dāng)車輛離開時(shí)，則通過紅外檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)，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?jìng)鱁SP8266-01 模塊，其具有超低功耗的性能，同時(shí)本模塊專為移動(dòng)設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用 設(shè)計(jì)，3.3V 單電源供電，支持無(wú)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(tái)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(tái)的通訊模型。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議通訊模型

3.3.7 移動(dòng)支付

用戶可通過APP 使用微信或支付寶進(jìn)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(huì)自動(dòng)關(guān)閉訂單。整個(gè)交易只需幾秒鐘，十分方便、穩(wěn)定功能的交易，操作簡(jiǎn)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(jì)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(chǎng)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(jī)導(dǎo)航等功能，提高了停車場(chǎng)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(diǎn)。