基于ZigBee技術(shù)的PLC控制的專用車道自動識別系統(tǒng)架構(gòu)

何 萍,王 政

（包頭職業(yè)技術(shù)學院，內(nèi)蒙古包頭,014030）

基于ZigBee技術(shù)的PLC控制的專用車道自動識別系統(tǒng)架構(gòu)

何 萍,王 政

（包頭職業(yè)技術(shù)學院，內(nèi)蒙古包頭,014030）

現(xiàn)代城市交通壓力越來越嚴重，交通部門建立了公共交通專用車道，其目的是提高公共汽車、空載出租車通行效率，以保障人民的日常生活質(zhì)量。本文研究采用了ZigBee技術(shù)進行對非法車輛的監(jiān)控，系統(tǒng)無需視頻監(jiān)控達到有效的監(jiān)控和識別，即提高了專用車道運行效率，同時系統(tǒng)布局更為便捷。

ZigBee技術(shù)；PLC；專用車道；自動識別

0 引言

隨著我國私家車的迅猛發(fā)展，交通部門為了解決交通擁堵以及方便人民出行安全，在絕大多數(shù)一線、二線城市都建立了公共交通專用車道，其目的是提高公共汽車、空載出租車通行效率，以保障人民的日常生活質(zhì)量。但專用車道時常被私家車或其他車輛違章占用，從而使公共交通出現(xiàn)不該有的擁堵現(xiàn)象，使專用車道無法高效使用。為了解決這個問題，大部分專用車道都安裝了監(jiān)控攝像頭，以防止非法車輛進入專用道，但由于道路位置的復(fù)雜性和不確定性等問題，具體實現(xiàn)時只能局部的進行有效監(jiān)控，無法從全局上實現(xiàn)，使監(jiān)控效果事倍功半；同時，高價格的整體系統(tǒng)建設(shè)費也是阻礙其實施一個不可忽視的問題。

本課題研究的專用車道自動識別系統(tǒng)是采用了ZigBee技術(shù)結(jié)合傳感器技術(shù)進行對非法車輛的監(jiān)控的實現(xiàn)，即：無需建立監(jiān)控攝像頭系統(tǒng)，從而達到有效的監(jiān)控和識別。該系統(tǒng)可以在整條的專用車道上進行安裝，即使是復(fù)雜路段也可以實施；此外，該系統(tǒng)建設(shè)費用上也遠遠低于目前使用的監(jiān)控系統(tǒng)，使城市在經(jīng)費不多情況下，也可以建立該系統(tǒng)，從而使專用車道真正意義上達到運行高效率。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

1 專用車道自動識別系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 硬件設(shè)計

1.1.1 無線傳感器模塊，建立基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器模塊設(shè)計，以便于監(jiān)測識別車輛（通過車輛車牌來實現(xiàn)監(jiān)測）。

1.1.2 PLC控制模塊。課題主控選用西門子公司的S7-200系列PLC控制器。集成無線模塊，通過無線網(wǎng)絡(luò)采集有無線傳感器監(jiān)控識別的車輛信息，同時遠程傳輸?shù)胶笈_軟件服務(wù)系統(tǒng)中。

1.1.3 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。對采集數(shù)據(jù)進行異構(gòu)性的轉(zhuǎn)換，以便后臺服務(wù)器識別，并存儲到數(shù)據(jù)庫中。

1.1.4 無線通信模塊。對無線傳感器采集到的數(shù)據(jù)進行獲取，最終上傳至后臺遠程服務(wù)器中。

1.2 軟件設(shè)計

軟件服務(wù)系統(tǒng)是后臺基于網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。系統(tǒng)開發(fā)采用微軟公司的Visual Studio.NET軟件，設(shè)計基于Web瀏覽器管理平臺，后臺數(shù)據(jù)庫是SQL SERVER2008，建立采集信息數(shù)據(jù)庫，將采集到的數(shù)據(jù)分類、整理，并形成相關(guān)報表，同時出具處罰憑證等。

軟件服務(wù)還包含手機短信發(fā)送部分，該部分可以將違章車輛信息直接發(fā)送給違章車主，使本人能夠清楚知道自己違章行為，并接受相關(guān)的處罰。

系統(tǒng)整體架構(gòu)圖如圖1所示。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 ZigBee技術(shù)

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)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。

ZigBee技術(shù)是一種無線連接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915 MHz(美國流行)3個頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-75m的范圍內(nèi),但可以繼續(xù)增加。作為一種無線通信技術(shù)，ZigBee具有如下特點：低功耗、成本低、時延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、技術(shù)可靠以及安全性高。

2.2 無線傳感器技術(shù)

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以看成是由數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)頒布網(wǎng)絡(luò)和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有傳感器、處理單元和通信模塊的節(jié)點，各節(jié)點通過協(xié)議自組成一個分布式網(wǎng)絡(luò)，再將采集來的數(shù)據(jù)通過優(yōu)化后經(jīng)無線電波傳輸給信息處理中心。

3 結(jié)語

本文系統(tǒng)架構(gòu)是一種新型的自識別系統(tǒng)，系統(tǒng)不需要大量的布線和監(jiān)控設(shè)備，通過傳感器遠程進行識別、記錄及監(jiān)控，能夠在復(fù)雜環(huán)境下實現(xiàn)，為未來的智能交通提出一個新的設(shè)想。

[1] 張宏鋒.一個基于ZigBee技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺[J]. 武漢理工大學.2006.4

[2] 付玉志.基于ZigBee技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)實時采集和遠程控制系統(tǒng)[J].浙江大學.2015.1

[3] 張瓊英、王能河、張偉剛、瞿少成.基于RFID和ZigBee網(wǎng)絡(luò)的通用分級考勤管理系統(tǒng)[J].廣西科學.2016.9

圖 3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)運行流程圖

在本系統(tǒng)中，分配給每個終端節(jié)點模塊不同的物理地址，其物理地址作為判斷該終端節(jié)點模塊所在的車位是否有汽車停放的依據(jù)。當車位處于被占狀態(tài)時，將該車位終端節(jié)點模塊的物理地址的后兩位“XX”發(fā)送到協(xié)調(diào)器模塊；當車位處于空置狀態(tài)時，車位終端節(jié)點發(fā)送“00”到協(xié)調(diào)器模塊。協(xié)調(diào)器模塊將收到的車位信息數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到單片機，存儲到單片機的串行口存儲緩沖器中，點陣顯示屏判斷程序通過判斷存儲緩沖器的數(shù)據(jù)，進行相應(yīng)的車位信息顯示。

3 實驗結(jié)果

據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計，轎車一般底盤距離地面的距離在20～50 cm之間，因此利用軟件開發(fā)中程序來完成對傳感器的檢測距離設(shè)置，來確定是否有汽車的存在；超聲波傳感器模塊確保實時工作，在輸出端口有電平出現(xiàn)跳變時來觸發(fā)51單片機，當電平跳變到一個固定值并想對穩(wěn)定時，確定次車位的狀態(tài)信息已經(jīng)發(fā)生變化，51單片機會完成信息發(fā)送給 CC2430模塊。本系統(tǒng)中車位 1的終端節(jié)點的后兩位的物理地址為10，車位2的終端節(jié)點的后兩位的物理地址為20。由于采用兩個終端節(jié)點模塊，每次兩個節(jié)點的車位信息一起發(fā)送，即四位一起。當終端節(jié)點采集到車位 1和車位 2 都被占時發(fā)送“1020”；當終端節(jié)點采集到兩車位都空著的信息時，協(xié)調(diào)器發(fā)送“0000”。以此來完成車位狀態(tài)信息的傳輸，系統(tǒng)性能穩(wěn)定。

參考文獻

戴曰章.基于超聲波測距的汽車倒車報警器設(shè)計[J].自動化與儀器儀表,2006:3．54-58．

Automatic identification system architecture for PLC control based on ZigBee Technology

He Ping,Wang Zheng
（Baotou Vocational & Technical College,Baotou,014030,Inner Mongolia Autonomous Region,China）

Modern urban traffic pressure is more and more serious,the traffic department to establish a public traffic lane,the purpose is to improve the bus,taxi traffic efficiency,in order to protect the people's daily life quality.In this paper,the ZigBee technology is used to monitor the illegal vehicle,the system needs no video monitoring to achieve effective monitoring and identification,that is, to improve the efficiency of dedicated lane,while the layout of the system is more convenient.

ZigBee Technology;PLC;Special Lane;Automatic Identification

基于ZigBee技術(shù)無線傳感器與PLC控制的專用車道自動識別系統(tǒng)的研究，內(nèi)蒙古自治區(qū)高等學?？茖W研究項目，項目編號：NJZY16462。