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摘要:采用傳統(tǒng)技術(shù)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(dǎo)致車輛管理安全性存在一定缺陷。文章在無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了新的停車場管理系統(tǒng),該車牌識別技術(shù)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(guān)鍵詞:無線傳感;網(wǎng)絡(luò);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(dāng)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(yīng)安全性能低,不能滿足居民停車需求。以無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為支持的停車場管理系統(tǒng)在停車場出入口設(shè)置管理設(shè)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(luò)技術(shù)
無線傳感(WSN)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是以傳感器節(jié)點自感應(yīng)形式形成的無線網(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。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在硬件上由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、無線收發(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。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)軟件上由節(jié)點傳感器感應(yīng)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(shù)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(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(luò)技術(shù)設(shè)計停車場管理系統(tǒng)時,要確保管理系統(tǒng)的科學(xué)性、穩(wěn)定性和實用性。停車場管理系統(tǒng)設(shè)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(shè)置感應(yīng)式硬件設(shè)備,確保設(shè)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(yīng)區(qū)識別車牌。當(dāng)下停車場中,只對車輛出入進行感應(yīng)處理,而無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)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(shè)置監(jiān)控設(shè)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(shè)備,提醒管理人員趕赴現(xiàn)場。
3系統(tǒng)功能
系統(tǒng)設(shè)計采用RS422雙工總線管理,網(wǎng)絡(luò)方面以對應(yīng)系統(tǒng)服務(wù)器實現(xiàn)對設(shè)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(shè)計需設(shè)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(yīng)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(shè)計上要設(shè)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(yīng)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(shè)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(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(gòu)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(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,避免芯片處于長久運作,降低能耗。
4.2路由節(jié)點設(shè)計
路由節(jié)點設(shè)計包括數(shù)據(jù)采集、信息控制。JN5148系統(tǒng)可實現(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(shè)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(shè)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(shè)備及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化,自身網(wǎng)絡(luò)開啟并加入相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò),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(shè)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(luò)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(jié)構(gòu)化設(shè)計實現(xiàn)高效管理。
6無線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)置
停車場管理中通過設(shè)置無線傳感網(wǎng)絡(luò)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(luò)技術(shù)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(luò)協(xié)調(diào)器、路由器、終端裝置構(gòu)成整個無線傳感網(wǎng)絡(luò),以Mesh拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為支持,車位處安裝終端設(shè)備采集車位信息后,由路由器確保網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定,協(xié)調(diào)器匯總信息,給用戶提供停車場當(dāng)前車位變化。
7結(jié)束語
綜上所述,無線傳感網(wǎng)絡(luò)相比于有線通信其管理設(shè)備安裝簡便,可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理,可以和智能化交通對接后有較廣泛應(yīng)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(luò)下的停車場管理系統(tǒng)設(shè)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(luò)的農(nóng)田遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J].中國農(nóng)機化學(xué)報,2016.
[2]肖燕.基于ZigBee的大城市停車場管理系統(tǒng)設(shè)計[J].電子設(shè)計工程,2016.
[3]傅康.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的泊車位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].技術(shù)與市場,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