智能云车位管理系统设计

2021-01-20张志奇鲍润哲张晓航

科学技术创新 2021年1期

张志奇鲍润哲张晓航

(东北林业大学, 黑龙江哈尔滨150036)

1 背景

经济的快速发展以及生活水平的不断提高，家庭汽车、社会车辆的拥有量也在迅速增加，一个好的停车场管理系统只需要很少的人，能提供真正的停车场内的引导服务，实现智能高效的停车；可以提高车辆利用率；车辆停车安全和可靠度。而停车场管理的关键，在于能够成功地监控停车场，有效地管理停车场秩序。而停车引导的有效运行，智能控制停车场，可以提高市内交通的效率，使城市生命力更加活跃，社会效果良好。

2 工作原理

通过硬件部分的红外感应模块和射频识别模块可以手机车辆的信息识别和车位的使用情况，然后主控板esp8266 发送信息到云端服务器，相应配套的APP 接收从服务器发来的信息判断车位情况并进行车位预定，导航停车，移动支付等功能，系统的总体结构如图1 所示。

3 智能云车位管理系统的功能设计

图1 智能云车位管理系统设计结构图

3.1 云空间数据管理

该系统可根据用户自身定位将离用户最近的停车场空车位信息上传至云空间并将数据发送至用户手机，用户可以直观地看到周围的停车场使用情况。停车场可分为免费停车场和收费停车场，免费停车场不提供车位信息，收费停车场可以提供相应的空余车位信息。

3.2 RFID 射频识别车辆

射频识别(RFID）也可以叫作电子标签，其工作原则是在接收到磁场之后，由读卡器接收到的射频信号，通过感应电流获得的能量，发送产品信息存储在芯片内；或者储存器主动发出一个频率上的信号，解读器在阅读信息和解码之后，将其送到中央信息系统进行相关的数据处理。现在普遍使用的电子车牌是该技术中典型的应用。利用RFID 技术建立车辆跟踪和定位网络，可以获取进入停车场的任何动态和静态信息，由导航系统进行车辆引导和泊车，由管理系统进行车辆和停车单元之间的绑定并查询。如图2 显示的是通过射频识别车体所携带的射频卡来识别汽车的示意图。

图2 地感线圈射频识别示意图

3.3 Zigbee 无线网络技术采集信息

ZigBee 技术的一般工作在2.4GHz 的频率上, 利用跳频技术，在短距离和数据传输速率要求不高的设备中被广泛应用，其主要特点如下：

3.3.1 低带宽ZigBee 技术的传输速率10kbps-250kbps,，主要传输一些温度、湿度等数据，ZigBee 技术的传输速率完全可以胜任这些数据对传输速率的要求，其占用带宽较低。

3.3.2 低功率损耗：ZigBee 在不工作状态下的耗电戴只有luW, 在短距离通信工作下仅消耗30mW 的电量。因此，低功耗是ZigBee 的一大优势。

3.3.3 较短的时延ZigBee 技术从休眠状态只需15ms 便可开始工作，进入状态，具有较快的响应速度。与其他的无线技术相比，蓝牙响应时间为3 10s,WiFi 需要3s,ZigBee 技术对于网络节点的连接响应是非常好的选择。

3.3.4 较大的网络容量

ZigBee 技术的节点容纳多到65000 个，以供网络使用，节点越多，功能性就越强。工作频段免费。ZigBee 技术使用的频段主要是2.4GHz、868MHz、915MHz, 且都是免费的频段。

3.3.5 红外检测车位

对停车位进行及时监控室停车位监控系统的主要目的，主要是对停车位上的传感器节点的设计，根据停车场的实际情况，创建无线传感器网络，即可进行高速有效的停车管理。其中停车位上的传感器便是采用的红外检测技术，通过红外检测技术将车位已被使用的信号传送给中央监控系统，系统则根据红外检测技术发送回的信息，与停车卡中的定位信息起整合成条停车记录存储下来当车辆离开时，则通过红外检测技术的检测，将车位空闲的消息传送到中央监控系统中。

3.3.6 Esp8266 信息传输

本系统采用了UART-WiFi 透传ESP8266-01 模块，其具有超低功耗的性能，同时本模块专为移动设备和物联网应用设计，3.3V 单电源供电，支持无线802.11 b/g/n 标准，支持STA/AP/STA+AP 3 种工作模式，内置了TCP/IP 协议栈，具有丰富的Socket AT 指令。本系统中通过UART 串口与zigbee 相连，在约定的通讯协议下，zigbee 将数据发送到WiFi 串口，可与云平台相连完成数据的采集和系统控制。如图3 所示为esp8266 与云平台的通讯模型。