停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)淺談

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摘要：采用傳統(tǒng)技術(shù)管理停車(chē)場(chǎng)不僅耗費(fèi)大量人力、物力、財(cái)力，而且實(shí)際管理效率較低，一些特殊時(shí)段仍需要人工對(duì)車(chē)輛進(jìn)行識(shí)別，導(dǎo)致車(chē)輛管理安全性存在一定缺陷。文章在無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了新的停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)，該車(chē)牌識(shí)別技術(shù)輔助停車(chē)場(chǎng)管理，解放了停車(chē)場(chǎng)管理中的人力，提高城市中停車(chē)場(chǎng)管理效率。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感；網(wǎng)絡(luò)；停車(chē)場(chǎng)；管理系統(tǒng)；車(chē)牌識(shí)別

0引言

國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷提高推進(jìn)城市化的不斷發(fā)展，當(dāng)下人們對(duì)代步工具的要求以及國(guó)家對(duì)汽車(chē)行業(yè)的扶植使居民的機(jī)動(dòng)車(chē)持有量迅猛增長(zhǎng)。車(chē)輛的增多給城市停車(chē)場(chǎng)管理帶來(lái)一定挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)停車(chē)場(chǎng)管理自動(dòng)化程度不高，相應(yīng)安全性能低，不能滿(mǎn)足居民停車(chē)需求。以無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支持的停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)在停車(chē)場(chǎng)出入口設(shè)置管理設(shè)備，封閉停車(chē)場(chǎng)，抓拍并識(shí)別出入車(chē)輛的車(chē)牌號(hào)，對(duì)進(jìn)出車(chē)輛監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)控和管理作用。

1無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無(wú)線(xiàn)傳感（WSN）網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是以傳感器節(jié)點(diǎn)自感應(yīng)形式形成的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有協(xié)作感知、信息采集、信息處理、信息反饋的能力。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在硬件上由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、無(wú)線(xiàn)收發(fā)通訊、電池電力供應(yīng)組成[1]。硬件整體上體型小巧、成本低廉、能耗小、多功能等特點(diǎn)。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)軟件上由節(jié)點(diǎn)傳感器感應(yīng)區(qū)域溫度、濕度、光強(qiáng)、壓力等數(shù)據(jù)，檢測(cè)對(duì)象的電壓、電流，以此實(shí)現(xiàn)高效感知，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將信息傳遞到處理中心，對(duì)信息處理分析后執(zhí)行操作。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)屬于當(dāng)下成熟的新型技術(shù)，在許多領(lǐng)域應(yīng)用。

2設(shè)計(jì)分析

傳統(tǒng)停車(chē)場(chǎng)自身管理模式單一，主要采用人工實(shí)現(xiàn)停車(chē)場(chǎng)管理，實(shí)際管理內(nèi)容具有隨意性，且管理成本高昂[2]。在采用無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)時(shí)，要確保管理系統(tǒng)的科學(xué)性、穩(wěn)定性和實(shí)用性。停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)核心在于車(chē)輛出入，要根據(jù)不同停車(chē)場(chǎng)的實(shí)際情況，在出入口設(shè)置感應(yīng)式硬件設(shè)備，確保設(shè)備工作和車(chē)輛行駛之間互不影響。把兩卡感知的實(shí)際信息傳遞給管理系統(tǒng)處理，管理系統(tǒng)分析信息，做出合理判斷，形成方便、安全、高效的管理系統(tǒng)[3]。其對(duì)車(chē)輛要求在于，除臨時(shí)停車(chē)，其他車(chē)輛以車(chē)輛左側(cè)感應(yīng)區(qū)識(shí)別車(chē)牌。當(dāng)下停車(chē)場(chǎng)中，只對(duì)車(chē)輛出入進(jìn)行感應(yīng)處理，而無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)計(jì)是將整個(gè)停車(chē)場(chǎng)納入安全管理范疇，避免不法分子對(duì)停車(chē)場(chǎng)內(nèi)財(cái)物造成威脅，在出入口設(shè)置監(jiān)控設(shè)備，捕捉圖像并儲(chǔ)存數(shù)據(jù)庫(kù)中，傳遞給管理系統(tǒng)，系統(tǒng)傳遞給停車(chē)場(chǎng)探頭，實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)車(chē)輛發(fā)出異常音頻信號(hào)，則啟動(dòng)報(bào)警設(shè)備，提醒管理人員趕赴現(xiàn)場(chǎng)。

3系統(tǒng)功能

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用RS422雙工總線(xiàn)管理，網(wǎng)絡(luò)方面以對(duì)應(yīng)系統(tǒng)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備管理控制，系統(tǒng)對(duì)停車(chē)場(chǎng)的車(chē)輛信息、狀況、用戶(hù)信息等進(jìn)行管理。軟件設(shè)計(jì)需設(shè)計(jì)人性化界面。系統(tǒng)工作中，停車(chē)場(chǎng)入口出卡，讀卡后擋車(chē)器抬起，車(chē)輛進(jìn)入（臨時(shí)停車(chē)需車(chē)主自行保管卡片，在車(chē)輛出口繳費(fèi)）。停車(chē)場(chǎng)內(nèi)車(chē)輛離開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)感知，對(duì)臨時(shí)停車(chē)車(chē)輛自動(dòng)計(jì)算需繳費(fèi)額度，對(duì)長(zhǎng)期停車(chē)的車(chē)主由卡片識(shí)別后感應(yīng)費(fèi)用管理系統(tǒng)，自動(dòng)扣費(fèi)后傳遞給擋車(chē)器，其自動(dòng)抬起，放行車(chē)輛。為實(shí)現(xiàn)高效率管理，系統(tǒng)設(shè)計(jì)上要設(shè)置車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)，對(duì)小區(qū)停車(chē)場(chǎng)而言，業(yè)主將車(chē)輛行駛到感應(yīng)區(qū)后，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車(chē)牌號(hào)，發(fā)現(xiàn)為登記的車(chē)牌后發(fā)出放行命令，車(chē)輛放行。

4節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

以JN5148芯片實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)無(wú)線(xiàn)傳輸。JN5148芯片自身能耗較低，可通過(guò)無(wú)線(xiàn)芯片SOC嵌入32位CPU，融入128KBROM、RAM。外設(shè)通信接口設(shè)置4路12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、2路12位數(shù)模轉(zhuǎn)換器、2比較器、3定時(shí)器、21IO口、2UART串口等等。JN5148芯片以JN5148為核心，其外圍電路元件價(jià)格低廉，利于推廣無(wú)線(xiàn)通信。

4.1終端節(jié)點(diǎn)

CPU、無(wú)線(xiàn)通信、磁芯片、傳感器、激活單元、電源構(gòu)成終端節(jié)點(diǎn)電路。終端節(jié)點(diǎn)電路引入單片機(jī)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，降低JN5148電路能源消耗。磁信號(hào)收集磁場(chǎng)數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換，磁傳感器感可知停車(chē)場(chǎng)磁場(chǎng)變化（一芯片可連接三個(gè)傳感器），完成磁場(chǎng)數(shù)據(jù)采集后對(duì)信號(hào)放大并濾波處理，傳入處理系統(tǒng)。處理器以SPI通信，不僅對(duì)接收信號(hào)處理，還完成對(duì)UART串口控制。JN5148完成磁場(chǎng)數(shù)據(jù)、芯片狀態(tài)發(fā)送。通過(guò)鋰電池供應(yīng)設(shè)備工作，電路中磁芯片電源供電以JN5148IO口控制，需采集后才供電，采集結(jié)束，IO口關(guān)閉電源，避免芯片處于長(zhǎng)久運(yùn)作，降低能耗。

4.2路由節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

路由節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)包括數(shù)據(jù)采集、信息控制。JN5148系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)數(shù)據(jù)處理，其外圍電路由復(fù)位電路、JATG電路及編程復(fù)位電路組成，電路圖如下。JN5148系統(tǒng)程序燒寫(xiě)具有多樣化特點(diǎn)，可借助Flash選擇燒寫(xiě)工具，以UART燒寫(xiě)程序。確保SPIMISO引腳低電平，JN5148重置。程序燒寫(xiě)后，對(duì)芯片重置。電路以?xún)砂存I形式為操作提供便利。程序燒寫(xiě)要確保SPISSM和SPISSZ相連接。

4.3協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

采集磁場(chǎng)數(shù)據(jù)將傳遞給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器處理不同車(chē)位磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，獲取停車(chē)場(chǎng)實(shí)際剩余車(chē)位信息。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)具有相似性，其電路為JN5148最小系統(tǒng)，協(xié)調(diào)器將JN5148輸出R/D信號(hào)控制N1芯片進(jìn)行發(fā)送接收。R/D信號(hào)為“1”，N1發(fā)送有效，禁止接收，JN5148發(fā)送數(shù)據(jù)。R/D信號(hào)為“0”，N1芯片接收有效，禁止接收，JN5148接收數(shù)據(jù)。電路中以多個(gè)（3個(gè)）穩(wěn)壓管實(shí)現(xiàn)對(duì)總線(xiàn)保護(hù)，避免總線(xiàn)受到高壓破壞。

5軟件設(shè)計(jì)

5.1終端節(jié)點(diǎn)軟件

JN5148支持多種協(xié)議棧，可采用JenNet協(xié)議棧，終端節(jié)點(diǎn)檢測(cè)信號(hào)并發(fā)送信息。通電后，設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化，自身網(wǎng)絡(luò)開(kāi)啟并加入相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，建立連接后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。終端節(jié)點(diǎn)以斷電實(shí)現(xiàn)定時(shí)啟動(dòng)、休眠，減少能耗。路由節(jié)點(diǎn)是協(xié)調(diào)器及終端節(jié)點(diǎn)信息交互的平臺(tái)，其不能實(shí)現(xiàn)休眠。

5.2協(xié)調(diào)器軟件設(shè)計(jì)

協(xié)調(diào)器收集車(chē)位信息，以UART串口接受上位機(jī)信息。通電后配置參數(shù)、寄存器，初始化外圍電路，之后網(wǎng)絡(luò)開(kāi)啟，協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)子節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)、停車(chē)場(chǎng)車(chē)位處理、串口命令處理，以結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高效管理。

6無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)置

停車(chē)場(chǎng)管理中通過(guò)設(shè)置無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其在停車(chē)場(chǎng)入口放置液晶顯示屏，顯示停車(chē)場(chǎng)內(nèi)部情況。停車(chē)場(chǎng)管理中無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)自動(dòng)識(shí)別車(chē)位是否空閑，紅外線(xiàn)測(cè)定空閑住位，攝像系統(tǒng)采集車(chē)位圖像。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、路由器、終端裝置構(gòu)成整個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)，以Mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為支持，車(chē)位處安裝終端設(shè)備采集車(chē)位信息后，由路由器確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，協(xié)調(diào)器匯總信息，給用戶(hù)提供停車(chē)場(chǎng)當(dāng)前車(chē)位變化。

7結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)相比于有線(xiàn)通信其管理設(shè)備安裝簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，可以和智能化交通對(duì)接后有較廣泛應(yīng)用前景，可切實(shí)提高停車(chē)效率和停車(chē)場(chǎng)管理水平。此無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)下的停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)能耗低、成本低，具有廣泛推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]余攀,鄒承俊,張玲.基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2016.

[2]肖燕.基于ZigBee的大城市停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子設(shè)計(jì)工程,2016.

[3]傅康.基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的泊車(chē)位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].技術(shù)與市場(chǎng),2017.

作者：翟志華  單位：黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院