停車場管理系統(tǒng)設計淺談
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摘要：采用傳統(tǒng)技術管理停車場不僅耗費大量人力、物力、財力，而且實際管理效率較低，一些特殊時段仍需要人工對車輛進行識別，導致車輛管理安全性存在一定缺陷。文章在無線傳感網(wǎng)絡技術的基礎上提出了新的停車場管理系統(tǒng)，該車牌識別技術輔助停車場管理，解放了停車場管理中的人力，提高城市中停車場管理效率。
關鍵詞：無線傳感；網(wǎng)絡；停車場；管理系統(tǒng)；車牌識別
0引言
國民經(jīng)濟的不斷提高推進城市化的不斷發(fā)展，當下人們對代步工具的要求以及國家對汽車行業(yè)的扶植使居民的機動車持有量迅猛增長。車輛的增多給城市停車場管理帶來一定挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)停車場管理自動化程度不高，相應安全性能低，不能滿足居民停車需求。以無線傳感網(wǎng)絡技術為支持的停車場管理系統(tǒng)在停車場出入口設置管理設備，封閉停車場，抓拍并識別出入車輛的車牌號，對進出車輛監(jiān)控，實現(xiàn)有效監(jiān)控和管理作用。
1無線傳感網(wǎng)絡技術
無線傳感（WSN）網(wǎng)絡技術是以傳感器節(jié)點自感應形式形成的無線網(wǎng)絡，該網(wǎng)絡技術具有協(xié)作感知、信息采集、信息處理、信息反饋的能力。無線傳感網(wǎng)絡技術在硬件上由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、無線收發(fā)通訊、電池電力供應組成[1]。硬件整體上體型小巧、成本低廉、能耗小、多功能等特點。無線傳感網(wǎng)絡技術軟件上由節(jié)點傳感器感應區(qū)域溫度、濕度、光強、壓力等數(shù)據(jù)，檢測對象的電壓、電流，以此實現(xiàn)高效感知，以互聯(lián)網(wǎng)技術將信息傳遞到處理中心，對信息處理分析后執(zhí)行操作。無線傳感網(wǎng)絡技術屬于當下成熟的新型技術，在許多領域應用。
2設計分析
傳統(tǒng)停車場自身管理模式單一，主要采用人工實現(xiàn)停車場管理，實際管理內(nèi)容具有隨意性，且管理成本高昂[2]。在采用無線傳感網(wǎng)絡技術設計停車場管理系統(tǒng)時，要確保管理系統(tǒng)的科學性、穩(wěn)定性和實用性。停車場管理系統(tǒng)設計核心在于車輛出入，要根據(jù)不同停車場的實際情況，在出入口設置感應式硬件設備，確保設備工作和車輛行駛之間互不影響。把兩卡感知的實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]。其對車輛要求在于，除臨時停車，其他車輛以車輛左側(cè)感應區(qū)識別車牌。當下停車場中，只對車輛出入進行感應處理，而無線傳感網(wǎng)絡技術設計是將整個停車場納入安全管理范疇，避免不法分子對停車場內(nèi)財物造成威脅，在出入口設置監(jiān)控設備，捕捉圖像并儲存數(shù)據(jù)庫中，傳遞給管理系統(tǒng)，系統(tǒng)傳遞給停車場探頭，實現(xiàn)全面監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)車輛發(fā)出異常音頻信號，則啟動報警設備，提醒管理人員趕赴現(xiàn)場。
3系統(tǒng)功能
系統(tǒng)設計采用RS422雙工總線管理，網(wǎng)絡方面以對應系統(tǒng)服務器實現(xiàn)對設備管理控制，系統(tǒng)對停車場的車輛信息、狀況、用戶信息等進行管理。軟件設計需設計人性化界面。系統(tǒng)工作中，停車場入口出卡，讀卡后擋車器抬起，車輛進入（臨時停車需車主自行保管卡片，在車輛出口繳費）。停車場內(nèi)車輛離開時，系統(tǒng)自動感知，對臨時停車車輛自動計算需繳費額度，對長期停車的車主由卡片識別后感應費用管理系統(tǒng)，自動扣費后傳遞給擋車器，其自動抬起，放行車輛。為實現(xiàn)高效率管理，系統(tǒng)設計上要設置車牌識別系統(tǒng)，對小區(qū)停車場而言，業(yè)主將車輛行駛到感應區(qū)后，系統(tǒng)自動識別車牌號，發(fā)現(xiàn)為登記的車牌后發(fā)出放行命令，車輛放行。
4節(jié)點設計
以JN5148芯片實現(xiàn)節(jié)點無線傳輸。JN5148芯片自身能耗較低，可通過無線芯片SOC嵌入32位CPU，融入128KBROM、RAM。外設通信接口設置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定時器、21IO口、2UART串口等等。JN5148芯片以JN5148為核心，其外圍電路元件價格低廉，利于推廣無線通信。
4.1終端節(jié)點
CPU、無線通信、磁芯片、傳感器、激活單元、電源構成終端節(jié)點電路。終端節(jié)點電路引入單片機以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，降低JN5148電路能源消耗。磁信號收集磁場數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換，磁傳感器感可知停車場磁場變化（一芯片可連接三個傳感器），完成磁場數(shù)據(jù)采集后對信號放大并濾波處理，傳入處理系統(tǒng)。處理器以SPI通信，不僅對接收信號處理，還完成對UART串口控制。JN5148完成磁場數(shù)據(jù)、芯片狀態(tài)發(fā)送。通過鋰電池供應設備工作，電路中磁芯片電源供電以JN5148IO口控制，需采集后才供電，采集結束，IO口關閉電源，避免芯片處于長久運作，降低能耗。
4.2路由節(jié)點設計
路由節(jié)點設計包括數(shù)據(jù)采集、信息控制。JN5148系統(tǒng)可實現(xiàn)相應數(shù)據(jù)處理，其外圍電路由復位電路、JATG電路及編程復位電路組成，電路圖如下。JN5148系統(tǒng)程序燒寫具有多樣化特點，可借助Flash選擇燒寫工具，以UART燒寫程序。確保SPIMISO引腳低電平，JN5148重置。程序燒寫后，對芯片重置。電路以兩按鍵形式為操作提供便利。程序燒寫要確保SPISSM和SPISSZ相連接。
4.3協(xié)調(diào)器節(jié)點設計
采集磁場數(shù)據(jù)將傳遞給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器處理不同車位磁場數(shù)據(jù)，獲取停車場實際剩余車位信息。協(xié)調(diào)器節(jié)點和路由節(jié)點具有相似性，其電路為JN5148最小系統(tǒng)，協(xié)調(diào)器將JN5148輸出R/D信號控制N1芯片進行發(fā)送接收。R/D信號為“1”，N1發(fā)送有效，禁止接收，JN5148發(fā)送數(shù)據(jù)。R/D信號為“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（3個）穩(wěn)壓管實現(xiàn)對總線保護，避免總線受到高壓破壞。
5軟件設計
5.1終端節(jié)點軟件
JN5148支持多種協(xié)議棧，可采用JenNet協(xié)議棧，終端節(jié)點檢測信號并發(fā)送信息。通電后，設備及網(wǎng)絡參數(shù)初始化，自身網(wǎng)絡開啟并加入相適應的網(wǎng)絡，建立連接后實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。終端節(jié)點以斷電實現(xiàn)定時啟動、休眠，減少能耗。路由節(jié)點是協(xié)調(diào)器及終端節(jié)點信息交互的平臺，其不能實現(xiàn)休眠。
5.2協(xié)調(diào)器軟件設計
協(xié)調(diào)器收集車位信息，以UART串口接受上位機信息。通電后配置參數(shù)、寄存器，初始化外圍電路，之后網(wǎng)絡開啟，協(xié)調(diào)器實現(xiàn)子節(jié)點入網(wǎng)、停車場車位處理、串口命令處理，以結構化設計實現(xiàn)高效管理。
6無線傳感網(wǎng)絡設置
停車場管理中通過設置無線傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)，其在停車場入口放置液晶顯示屏，顯示停車場內(nèi)部情況。停車場管理中無線傳感網(wǎng)絡技術自動識別車位是否空閑，紅外線測定空閑住位，攝像系統(tǒng)采集車位圖像。通過網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器、路由器、終端裝置構成整個無線傳感網(wǎng)絡，以Mesh拓撲結構為支持，車位處安裝終端設備采集車位信息后，由路由器確保網(wǎng)絡穩(wěn)定，協(xié)調(diào)器匯總信息，給用戶提供停車場當前車位變化。
7結束語
綜上所述，無線傳感網(wǎng)絡相比于有線通信其管理設備安裝簡便，可實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理，可以和智能化交通對接后有較廣泛應用前景，可切實提高停車效率和停車場管理水平。此無線傳感網(wǎng)絡下的停車場管理系統(tǒng)設計能耗低、成本低，具有廣泛推廣價值。
參考文獻：
[1]余攀,鄒承俊,張玲.基于無線傳感網(wǎng)絡的農(nóng)田遠程監(jiān)測系統(tǒng)設計[J].中國農(nóng)機化學報,2016.
[2]肖燕.基于ZigBee的大城市停車場管理系統(tǒng)設計[J].電子設計工程,2016.
[3]傅康.基于無線傳感網(wǎng)絡的泊車位監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].技術與市場,2017.
作者：翟志華 單位：黃河水利職業(yè)技術學院電氣工程學院