基于无线传感器网络的智能停车位引导演示系统

基于无线传感器网络的智能停车位引导演示系统一、项目的背景、实现思路及意义1）项目的背景随着私家车数量的增多，为了满足日益增长的停车需求，大型、超大型停车场不断涌现，由于停车场规模的增大，传统停车场管理系统已不能满足实际需求。在传统的管理系统下，顾客置身于停车场中，往往不能自主快速地找到有效停车位，同时停车场中车辆数量的增加，管理难度加大，传统停车场管理系统已显得捉肘见襟。2）项目的实现思路智能停车位引导演示系统致力于人性化设计，系统利用停车位检测装置，对每个停车位进行检测，将停车位信息利用zigbee无线传感器网络传至中央控制器，中央控制器根据车位情况及出入车辆信息，将可利用的空车位在LED上显示，当汽车驾驶员在拥挤的马路中找到车库时，引导系统便可引导驾驶员用最短的时间将汽车停放在最佳位置。3）项目的意义智能停车位引导系统不但可以减少了驾驶员寻找空车位的时间，而且可以减少油耗，缓解交通压力。智能车位引导系统的提出将使停车场的管理将会更加有序高效，有利于城市空间利用和交通的发展。二、项目的大致实现方式1）无线通信网络的设计无线通信网络主要用于停车位、出入口汽车计数器与控制器之间的数据传输，由于本项目周围环境及其他一些限制，对于无线通信网络要求功耗小，成本低，稳定性高，组网规模大的设备，综上，我们采用了工业现场采用较多的Zigbee网线传感器网络，其特点，软硬件介绍如下Zigbee无线传感网络的拓扑结构Zigbee无线传感网络的拓扑结构可以分为三种，星型网络拓扑，簇型网络拓扑和Mesh型网络拓扑，如图1所示：星型网络拓扑，如图1中虚线圆圈处，黄色箭头指示链路，网络中只有一个父节点，子节点呈星状排列，该网络结构简单，数据时延小，但是链路半径小，只能适用于小型传感网络。簇型网络拓扑，如图1中绿色箭头指示链路，网络中设备呈链状排列，该网络结构简单，链路半径长，网络纵深长，但是数据时延长，且链路单一，网络不稳定。Mesh型网络拓扑，如图1中蓝色箭头指示链路，网络中设备FFD设备相互间相互通信，网络结构复杂，链路半径可长可短，数据传输时选择最佳链路，时延小，网络稳定性好。本项目涉及停车位引导系统与地下车库汽车尾气监测控制系统，考虑车库结构及环境因素复杂，故选用该Mesh拓扑来增加网络的稳定性。Zigbee无线传感网络的硬件平台本硬件平台主要采用CC2530芯片，CC2530芯片采用工业级C8051内核，搭载CC2520RF前端，是由美国德州仪器（TI）公司2009年开始推向市场的Zigbee专用SOC芯片。由CC2530搭建Zigbee网络具有以下特点：①低功耗②低成本③低速率④远距离⑤短延时⑥高容量⑦高安全⑧无线局域网高稳定性。2）停车位检测装置设计在车库地上或者顶部安装红外线检测传感器，此红外线装置分为发射和接受器，发射器可发射一定波长的红外线，当红外线遇到一定距离内的障碍物时，可返回信号，表明检测距离内有障碍物，调整红外线装置的收发距离，即可实现停车位有无车检测。红外收发装置电路简单，返回信号易于处理，可减轻软件工作量，不失为停车位检测的好方法。3）车辆出入计数装置的设计我们可以在车库的出入口安装环形线圈车流量检测仪。把环型感应线圈埋设在出入口路面的地下，车辆通过埋设在路面下的环形线圈使时，引起线圈磁场的变化，检测器据此判断是否有车辆出入，并上传给中央控制系统，以满足车辆出入计数的需要和车辆进出错误的报警。具体如下图2所示：线圈感应器电压信号数字转换模/数转换通信装置分析算法图2环形线圈工作框图4）中央控制器的设计在本项目中选用STM32系列芯片作为中央控制器，该系列芯片基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARMCortex-M3内核，其具有最高72MHz的时钟频率，最大256K的内置闪存，最大64K的SRAM，1μs的双12位ADC，4兆位/秒的UART，18兆位/秒的SPI，18MHz的I/O翻转速度，并在内部集成复位电路、低电压检测电路、调压器、精确的RC振荡器，在最高时钟频率时消耗为36mA。可见，该芯片内部资源丰富、性能优良且功耗极低。将其用于车位状态信息的处理，无线传感网络的控制及管理，停车场显示屏、车位指示牌的显示控制，上位机、下位机的通信。三、本项目的应用范围本项目立足点贴近民生，靠近生活，为汽车驾驶员提供最佳的停车信息。如今汽车行业飞速发展，私家车数量也快速增长，这与固定不变的城市土地面积相矛盾，因此必然导致城市交通堵塞。解决这一问题的有效手段之一是可以扩展城市“可用土地面积”，如：开发地下资源，在楼房、广场等地下建造更多的停车场，但不利的方面是使成本成倍的增加；另一个解决方式是有效利用现有土地，提高车辆管理手段，基于此情况，智能车位引导系统应运而生，本系统将电子与社会现状结合，发挥智能交通的优点，可将车库利用率在低成本的情况下大大提高，故本项目应用广泛，前景诱人，大到大型购物广场、写字楼、政府机关、学校、汽车站、火车站、飞机场，小到居民小区都十分适用。