基于ZigBee的停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)

趙常安 井東亮 周 航 宋曉慶

（安徽工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院，安徽 蕪湖241000）

1 停車(chē)場(chǎng)的現(xiàn)狀

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，擁有汽車(chē)的家庭越來(lái)越多。但隨著汽車(chē)總量的增加。有些停車(chē)場(chǎng)一位難求，而有些停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位利用率卻很低。

目前停車(chē)場(chǎng)普遍存在的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：

①部分停車(chē)場(chǎng)較為落后，仍是人工管理，這樣車(chē)位的即時(shí)情況無(wú)從知曉，效率低下。

②車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)后“有位即停”，沒(méi)有合理規(guī)劃，可能會(huì)造成擁堵。

除了以上現(xiàn)有問(wèn)題之外，新的停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)還應(yīng)考慮解決以下問(wèn)題：

①收費(fèi)系統(tǒng)的智能化、快速化。

②對(duì)在停車(chē)輛的監(jiān)控。

綜合考慮以上問(wèn)題，并結(jié)合ZigBee的特點(diǎn)，我們?cè)诒景钢惺褂肸igBee技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)方案。

2 ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介

2.1 ZigBee技術(shù)簡(jiǎn)介

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸［1］。

2.2 ZigBee技術(shù)特點(diǎn)

ZigBee具有如下技術(shù)特點(diǎn)：

①低功耗。由于ZigBee的傳輸速率低,發(fā)射功率僅為1mW，功耗低，因此ZigBee設(shè)備非常省電。

②成本低。ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計(jì)很快就能降到1.5-2.5美元,并且ZigBee協(xié)議是免專(zhuān)利費(fèi)的。

③時(shí)延短。通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都非常短，典型的搜索設(shè)備時(shí)延30ms，休眠激活的時(shí)延是15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為15ms。

④安全可靠。采取了碰撞避免策略，如果傳輸過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題可以重發(fā)。ZigBee采用了AES-128的加密算法，各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。

綜上所述，在停車(chē)場(chǎng)的設(shè)計(jì)上，ZigBee技術(shù)相比其他技術(shù)具有一些天然優(yōu)勢(shì)。

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

3.1 車(chē)載ZigBee模塊、停車(chē)場(chǎng)外部感應(yīng)模塊及處理流程

車(chē)載ZigBee模塊包括1個(gè)ZigBee識(shí)別標(biāo)簽，1個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊，1個(gè)語(yǔ)音模塊。停車(chē)場(chǎng)外部感應(yīng)模塊包括1個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器，1個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊。車(chē)主有停車(chē)意向（行駛至停車(chē)場(chǎng)附近時(shí)），ZigBee模塊接受到來(lái)自停車(chē)場(chǎng)入口的ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)出的指令，ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊讀出ZigBee標(biāo)簽中的用戶信息，發(fā)送到停車(chē)場(chǎng)外部感應(yīng)模塊中的ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊，中轉(zhuǎn)至停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心。若來(lái)自停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心的反饋為允許，則語(yǔ)音系統(tǒng)循環(huán)播報(bào)允許停車(chē)，車(chē)位信息；若來(lái)自停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心的反饋為不允許，則語(yǔ)音系統(tǒng)播報(bào)因車(chē)位不足，暫時(shí)禁止停車(chē)[2]。

3.2 停車(chē)場(chǎng)入口管理系統(tǒng)設(shè)備及流程

停車(chē)場(chǎng)入口管理系統(tǒng)中入口部分主要由ZigBee協(xié)調(diào)器、感應(yīng)器、攝像頭、擋車(chē)器、發(fā)卡機(jī)、電動(dòng)欄桿、車(chē)位顯示屏組成。車(chē)位顯示屏與停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心連接，顯示實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的車(chē)位信息。若停車(chē)場(chǎng)已無(wú)剩余車(chē)位，擋車(chē)器和電動(dòng)欄桿都保持禁止通行狀態(tài)。在停車(chē)場(chǎng)有車(chē)位剩余，對(duì)于非注冊(cè)用戶，若要停車(chē)必須使用臨時(shí)卡。車(chē)輛停在擋車(chē)器以及電動(dòng)欄桿前，感應(yīng)器感應(yīng)到有車(chē)輛即將停車(chē)，攝像頭拍攝車(chē)輛的車(chē)牌信息發(fā)送到停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心。管理中心確認(rèn)停車(chē)信息后，發(fā)卡機(jī)給臨時(shí)車(chē)輛發(fā)卡，車(chē)位顯示屏顯示該臨時(shí)車(chē)輛的停車(chē)車(chē)位信息，電動(dòng)欄桿和擋車(chē)器變?yōu)橥ㄐ袪顟B(tài)，此時(shí)車(chē)輛可以停車(chē)。對(duì)注冊(cè)用戶，在3.1中停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心確認(rèn)用戶停車(chē)信息后，停車(chē)場(chǎng)入口管理系統(tǒng)設(shè)備會(huì)提前接收到管理中心的停車(chē)信息，ZigBee協(xié)調(diào)器會(huì)請(qǐng)求車(chē)載ZigBee模塊再次確認(rèn)車(chē)載ZigBee識(shí)別標(biāo)簽的車(chē)輛信息。若符合，車(chē)位顯示屏顯示該車(chē)輛的停車(chē)車(chē)位信息，電動(dòng)欄桿和擋車(chē)器提前變?yōu)橥ㄐ袪顟B(tài)，提高停車(chē)效率。

3.3 停車(chē)場(chǎng)內(nèi)部防盜系統(tǒng)設(shè)備及流程

停車(chē)場(chǎng)內(nèi)部防盜系統(tǒng)包括全功能ZigBee器件、紅外線反射感應(yīng)器、車(chē)位攝像頭、語(yǔ)音報(bào)警模塊。在車(chē)庫(kù)的適當(dāng)位置設(shè)置全功能ZigBee器件作為中繼器。對(duì)于注冊(cè)用戶，當(dāng)車(chē)輛駛?cè)胪＼?chē)場(chǎng)內(nèi)的車(chē)位后，車(chē)上的ZigBee識(shí)別標(biāo)簽與協(xié)調(diào)器連接，協(xié)調(diào)器讀取識(shí)別標(biāo)簽內(nèi)部存儲(chǔ)的車(chē)輛信息，將信息通過(guò)ZigBee中繼器傳輸?shù)酵＼?chē)場(chǎng)用戶管理中心計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)接收到信息后標(biāo)記車(chē)輛為“已入庫(kù)”狀態(tài)，ZigBee識(shí)別標(biāo)簽則定時(shí)向停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心發(fā)送車(chē)輛的相關(guān)安全信息。通過(guò)ZigBee識(shí)別標(biāo)簽、ZigBee中繼器和紅外線反射感應(yīng)器三者協(xié)同工作，實(shí)時(shí)傳輸車(chē)輛狀態(tài)信息。車(chē)位的攝像頭按照一定頻率給停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心發(fā)送實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)，以確保車(chē)輛安全。對(duì)非注冊(cè)用戶，當(dāng)車(chē)輛駛?cè)胪＼?chē)場(chǎng)內(nèi)的車(chē)位后，紅外線反射感應(yīng)器感應(yīng)到有車(chē)輛停在車(chē)位上，攝像頭拍攝車(chē)牌的數(shù)據(jù)，通過(guò)ZigBee模塊發(fā)送到停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接受到信息后標(biāo)記車(chē)輛為“已入庫(kù)狀態(tài)”。紅外線反射感應(yīng)器不間斷工作，實(shí)時(shí)向停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心傳送安全信息，保證車(chē)輛安全。

3.4 出口收費(fèi)系統(tǒng)及流程

出口收費(fèi)系統(tǒng)包括ZigBee協(xié)調(diào)器、ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊、顯示屏、擋車(chē)器、電動(dòng)欄桿、攝像頭、收費(fèi)窗口。臨時(shí)車(chē)輛駛向出口時(shí),設(shè)在停車(chē)場(chǎng)出口處的攝像頭拍攝到車(chē)牌信息并將這些信息通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酵＼?chē)場(chǎng)用戶管理中心。停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心根據(jù)信息調(diào)出相關(guān)頁(yè)面，依據(jù)費(fèi)率計(jì)算出停車(chē)費(fèi)，車(chē)主將相應(yīng)金額跟停車(chē)卡交給出口處的管理人員，管理人員完成收費(fèi)后啟動(dòng)電動(dòng)欄桿及擋車(chē)器放行車(chē)輛。

注冊(cè)車(chē)輛駛出停車(chē)場(chǎng)時(shí),設(shè)在停車(chē)場(chǎng)出口處的ZigBee協(xié)調(diào)器檢測(cè)到車(chē)輛的ZigBee識(shí)別標(biāo)簽并讀取車(chē)輛的相關(guān)信息，并將信息通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)酵＼?chē)場(chǎng)用戶管理中心，停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心確認(rèn)信息有效，再根據(jù)停車(chē)時(shí)間等計(jì)算出停車(chē)金額。

3.5 停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心

停車(chē)場(chǎng)用戶管理中心的功能包括以下幾項(xiàng)：

①防盜功能。在線監(jiān)控停車(chē)場(chǎng)進(jìn)口、出口、收費(fèi)以及停車(chē)場(chǎng)內(nèi)部所有車(chē)輛的安全狀況。

②收費(fèi)功能。包括1個(gè)車(chē)輛信息數(shù)據(jù)庫(kù)，每1個(gè)車(chē)輛有單獨(dú)的身份標(biāo)識(shí)，對(duì)于注冊(cè)用戶為ZigBee標(biāo)簽的mac地址，對(duì)于臨時(shí)用戶則為車(chē)牌號(hào)。

③管理功能。包括對(duì)停車(chē)場(chǎng)所有車(chē)位的實(shí)時(shí)信息進(jìn)行匯總并通過(guò)入口處的車(chē)位顯示屏顯示。根據(jù)用戶發(fā)來(lái)的停車(chē)請(qǐng)求進(jìn)行車(chē)位規(guī)劃，發(fā)送給各個(gè)模塊的ZigBee協(xié)調(diào)器。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種基于ZigBee的停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)，對(duì)于注冊(cè)用戶，該系統(tǒng)可以無(wú)障礙完成停車(chē)，自動(dòng)收費(fèi)，停車(chē)場(chǎng)車(chē)位管理，車(chē)輛防盜，在大規(guī)模停車(chē)場(chǎng)對(duì)車(chē)位進(jìn)行智能引導(dǎo)等工作。可有效地減少尋找停車(chē)位所消耗的時(shí)間，提高停車(chē)效率。

［1］李文忠，段朝玉.ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門(mén)與實(shí)戰(zhàn)［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007:15-30.

［2］伏德雨，吳平毛，萬(wàn)華.ZigBee在高速公路不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2008（3）:50-52.