基于ZigBee的停车场管理系统

赵常安 井东亮 周 航 宋晓庆

（安徽工程大学 电气工程学院，安徽 芜湖241000）

1 停车场的现状

随着我国经济的迅速发展，拥有汽车的家庭越来越多。但随着汽车总量的增加。有些停车场一位难求，而有些停车场的车位利用率却很低。

目前停车场普遍存在的问题有以下几点：

①部分停车场较为落后，仍是人工管理，这样车位的即时情况无从知晓，效率低下。

②车辆进入停车场后“有位即停”，没有合理规划，可能会造成拥堵。

除了以上现有问题之外，新的停车场管理系统还应考虑解决以下问题：

①收费系统的智能化、快速化。

②对在停车辆的监控。

综合考虑以上问题，并结合ZigBee的特点，我们在本案中使用ZigBee技术来设计方案。

2 ZigBee技术简介

2.1 ZigBee技术简介

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输［1］。

2.2 ZigBee技术特点

ZigBee具有如下技术特点：

①低功耗。由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW，功耗低，因此ZigBee设备非常省电。

②成本低。ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.5-2.5美元,并且ZigBee协议是免专利费的。

③时延短。通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入的时延为15ms。

④安全可靠。采取了碰撞避免策略，如果传输过程中出现问题可以重发。ZigBee采用了AES-128的加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。

综上所述，在停车场的设计上，ZigBee技术相比其他技术具有一些天然优势。

3 停车场管理系统设计

3.1 车载ZigBee模块、停车场外部感应模块及处理流程

车载ZigBee模块包括1个ZigBee识别标签，1个ZigBee网络模块，1个语音模块。停车场外部感应模块包括1个ZigBee协调器，1个ZigBee网络模块。车主有停车意向（行驶至停车场附近时），ZigBee模块接受到来自停车场入口的ZigBee协调器发出的指令，ZigBee网络模块读出ZigBee标签中的用户信息，发送到停车场外部感应模块中的ZigBee网络模块，中转至停车场用户管理中心。若来自停车场用户管理中心的反馈为允许，则语音系统循环播报允许停车，车位信息；若来自停车场用户管理中心的反馈为不允许，则语音系统播报因车位不足，暂时禁止停车[2]。

3.2 停车场入口管理系统设备及流程

停车场入口管理系统中入口部分主要由ZigBee协调器、感应器、摄像头、挡车器、发卡机、电动栏杆、车位显示屏组成。车位显示屏与停车场用户管理中心连接，显示实时动态的车位信息。若停车场已无剩余车位，挡车器和电动栏杆都保持禁止通行状态。在停车场有车位剩余，对于非注册用户，若要停车必须使用临时卡。车辆停在挡车器以及电动栏杆前，感应器感应到有车辆即将停车，摄像头拍摄车辆的车牌信息发送到停车场用户管理中心。管理中心确认停车信息后，发卡机给临时车辆发卡，车位显示屏显示该临时车辆的停车车位信息，电动栏杆和挡车器变为通行状态，此时车辆可以停车。对注册用户，在3.1中停车场用户管理中心确认用户停车信息后，停车场入口管理系统设备会提前接收到管理中心的停车信息，ZigBee协调器会请求车载ZigBee模块再次确认车载ZigBee识别标签的车辆信息。若符合，车位显示屏显示该车辆的停车车位信息，电动栏杆和挡车器提前变为通行状态，提高停车效率。

3.3 停车场内部防盗系统设备及流程

停车场内部防盗系统包括全功能ZigBee器件、红外线反射感应器、车位摄像头、语音报警模块。在车库的适当位置设置全功能ZigBee器件作为中继器。对于注册用户，当车辆驶入停车场内的车位后，车上的ZigBee识别标签与协调器连接，协调器读取识别标签内部存储的车辆信息，将信息通过ZigBee中继器传输到停车场用户管理中心计算机。计算机接收到信息后标记车辆为“已入库”状态，ZigBee识别标签则定时向停车场用户管理中心发送车辆的相关安全信息。通过ZigBee识别标签、ZigBee中继器和红外线反射感应器三者协同工作，实时传输车辆状态信息。车位的摄像头按照一定频率给停车场用户管理中心发送实时图像数据，以确保车辆安全。对非注册用户，当车辆驶入停车场内的车位后，红外线反射感应器感应到有车辆停在车位上，摄像头拍摄车牌的数据，通过ZigBee模块发送到停车场用户管理中心计算机，计算机接受到信息后标记车辆为“已入库状态”。红外线反射感应器不间断工作，实时向停车场用户管理中心传送安全信息，保证车辆安全。

3.4 出口收费系统及流程

出口收费系统包括ZigBee协调器、ZigBee网络传输模块、显示屏、挡车器、电动栏杆、摄像头、收费窗口。临时车辆驶向出口时,设在停车场出口处的摄像头拍摄到车牌信息并将这些信息通过ZigBee网络传输到停车场用户管理中心。停车场用户管理中心根据信息调出相关页面，依据费率计算出停车费，车主将相应金额跟停车卡交给出口处的管理人员，管理人员完成收费后启动电动栏杆及挡车器放行车辆。

注册车辆驶出停车场时,设在停车场出口处的ZigBee协调器检测到车辆的ZigBee识别标签并读取车辆的相关信息，并将信息通过ZigBee无线网络传输到停车场用户管理中心，停车场用户管理中心确认信息有效，再根据停车时间等计算出停车金额。

3.5 停车场用户管理中心

停车场用户管理中心的功能包括以下几项：

①防盗功能。在线监控停车场进口、出口、收费以及停车场内部所有车辆的安全状况。

②收费功能。包括1个车辆信息数据库，每1个车辆有单独的身份标识，对于注册用户为ZigBee标签的mac地址，对于临时用户则为车牌号。

③管理功能。包括对停车场所有车位的实时信息进行汇总并通过入口处的车位显示屏显示。根据用户发来的停车请求进行车位规划，发送给各个模块的ZigBee协调器。

4 结语

本文提出了一种基于ZigBee的停车场管理系统，对于注册用户，该系统可以无障碍完成停车，自动收费，停车场车位管理，车辆防盗，在大规模停车场对车位进行智能引导等工作。可有效地减少寻找停车位所消耗的时间，提高停车效率。

［1］李文忠，段朝玉.ZigBee无线网络技术入门与实战［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2007:15-30.

［2］伏德雨，吴平毛，万华.ZigBee在高速公路不停车收费系统中的应用［J］.单片机与嵌入式系统应用，2008（3）:50-52.