基于ZigBee的大城市停車場管理系統設計

肖 燕

（寶雞文理學院 計算機學院，陜西 寶雞　721016）

基于ZigBee的大城市停車場管理系統設計

肖 燕

（寶雞文理學院 計算機學院，陜西 寶雞721016）

為了解決大城市停車難問題，提出了一種基于ZigBee技術的大城市停車場管理系統的設計方案。系統利用磁傳感器采集停車位的狀態信息，通過ZigBee無線傳感器網絡傳輸數據到上位機，最后將各點上位機的信息傳送到城市控制中心進行處理。經測試，本系統可以完成對停車場的停車位狀態的檢測，可以將有限的停車位資源進行合理的使用，對用緩解交通擁堵有一定的實用價值。

ZigBee；停車場管理系統；無線傳感網；物聯網技術

隨著我國大城市的私家車數量的急劇增加，城市交通擁堵問題日益突出，而停車位難找也成為造成城市擁堵的原因之一。在寸土寸金的城市里，如何將有限的停車位資源最大化的利用是解決停車難問題的關鍵。此外，由于停車位收費沒有統一管理，部分收費人員中飽私囊，車主們也怨聲載道。基于以上原因，文中提出了建立一個城市化的停車場管理系統的方案的解決方案，通過使用ZigBee技術設置監測節點，對城市內各停車場的停車位資源進行統一管理。

1　系統整體設計方案

ZigBee技術是物聯網技術的重要組成部分，它具有安全性好、網絡容量大、可靠性高、功耗低、時延短、成本低、有效范圍小、構建的拓展性強、布線容易等特點，目前在城市交通、農業、醫療、工業控制等行業應用廣泛。在本次設計中，通過布置ZigBee節點實現對城市各停車場的停車位的狀態監控，從而實現對城市停車場的的統籌與管理。

系統首先布置ZigBee終端節點到各停車位，從而獲取到停車位上是否有車輛的狀態信息。通過ZigBee路由節點將狀態信息傳輸至ZigBee協調器節點，最終通過串口傳輸到停車場的上位機。同時設計一個城市管理中心模塊，各停車場的上位機通過Web網絡將各停車位狀態信息傳輸到該模塊。由該模塊完成對停車位的管理，主要功能包括停車位狀態查詢、收費信息查詢和預定停車位等。本設計的總體框架結構如圖1所示。

圖1　系統總體結構框架圖

2　系統硬件設計

硬件設計主要完成對停車位狀態信息的采集與傳送。信號的采集節點，也即是ZigBee終端節點，它是通過磁阻傳感器外圍電路、放大電路、比較電路和ZigBee外圍電路來完成的。ZigBee模塊選用的是TI公司的CC2530芯片。該芯片以非常低的總的材料成本建成強大的網絡節點，并結合了領先的2.4 G的RF收發器的優良性能，而且具有業界標準的增強型8051單片機，系統內可編程閃存，8 kB RAM等特點［1］。ZigBee終端節點的硬件結構圖如圖2所示。

圖2　硬件結構圖

ZigBee節點通常分為終端節點、路由節點和協調器節點。終端節點即為系統中的感知采集節點，在采集到停車位狀態信息后轉發給路由節點，路由節點既可以采集信息又可以轉發信息到協調器節點，協調器節點將信息匯總后通過串口傳輸到計算機中。針對現有的停車場布局，本系統采用了3種拓撲結構：線性結構、平面網狀結構和多層網狀結構。停車場信息采集網絡拓撲圖如圖3所示。

圖3　網絡結構拓撲圖

3　系統軟件設計

3.1上位機設計

本系統中每個停車場通過ZigBee自組網來接收停車位的狀態信息，因此通過串口從ZigBee協調器讀取數據并進行數據處理的功能顯得尤為重要。此功能模塊包括上位機和數據服務器兩個部分。上位機是從串口讀取數據并進行處理，該功能使用微軟公司的MSCOMM控件進行編程，數據服務器用于存儲有效數據。系統按照設定的時間通過串口接收來自ZigBee協調器的數據并與數據服務器中的數據進行對比。如果數據不一致則表明停車位的狀態改變，因此更新數據服務器中相應的數據，并顯示出更新后的停車位狀態信息，同時將更新的數據傳送至城市控制中心。因此，上位機軟件設計流程圖如圖4所示。

圖4　上位機軟件流程圖

3.2城市控制中心設計

在本系統中，采用C/S模式進行設計。城市控制中心作為服務器端，接收來自各個停車場上位機發送的信息，同時也完成各個停車場收費管理等功能。該模塊采用的網絡傳輸協議是具有可靠傳輸特性的TCP協議，使用Socket套接字完成與上位機的連接。作為服務器的控制中心在初始化套接字Socket后等待作為客戶端的上位機進行連接，一旦連接成功接收來自客戶端的數據，并進行數據庫的更新處理。接受模塊的軟件流程圖如圖5所示。

圖5　接收模塊軟件流程圖

4　系統測試

將終端節點、路由器節點、協調器節點安裝完畢，并調試好串口、上位機和城市控制中心軟件后進行測試。將終端節點放置在私家車車輪下方，并通過移動終端節點來模擬車輛的駛入和駛出，從而顯示停車位的占位和空置狀態。經測試，當車輛在終端節點的上方時，控制中心軟件顯示數據“0121”表示第1號停車場的第2停車位占用，同時當終端節點移至空地時，控制中心軟件顯示“0120”表示此車位空置。測試結果表明系統可正常運行。城市管理中心的人機交互界面如圖6所示。

圖6　人機交互界面

5　結　論

本系統將物聯網技術中的ZigBee技術應用到對于停車場的停車位的管理中，并構建了一個城市管理中心來監控城市停車位的使用情況。經過測試，可以確認本系統可以實現對每個停車位的監控，并完成了城市管理中心數據的同步更新與管理。因此，本系統使得有限的停車位資源可以充分利用和有效管理，同時也方便了泊車用戶，具有很大的市場前景，也為解決交通擁堵問題提供了一定參考價值。

［1］姜仲，劉但.ZigBee技術與實訓教程——基于CC2530的無線傳感網技術［M］.北京：清華大學出版社，2014.

［2］孫紅，許濤，王穎慧，等.ZigBee網絡的RFID技術在物聯網中的研究［J］.微計算機信息，2011，27（7）：92-93.

［3］韓剛.基于ZigBee的智能控制系統［J］.中小企業管理與科技，2012（13）：278-280.

［4］岳學軍，劉永鑫，王葉夫，等.基于ZigBee與地磁傳感技術的停車誘導系統［J］.計算機應用，2014，34（3）：884-887.

［5］張玉杰，田碩.地下停車場智能化照明與停車引導系統設計［J］.自動化儀表，2014（4）：64-71.

［6］王浩.基于RFID和ZigBee技術的智能停車引導及車位管理系統設計［J］.山東交通學院學報，2014（1）：14-18.

Design of big city parking lots management system based on ZigBee

XIAO Yan
（School of Computer，Baoji University of Arts and Sciences，Baoji 721016，China）

In order to solve the problem of big cities parking difficulty，this paper proposes a design of big city parking lots management system based on ZigBee technology。The system use magnetic sensor to collect parking space，and then transmit data to the PC through the ZigBee wireless sensor network.At last，the information is sent to the city control center for processing.After the test，this system can detect parking state completely.It makes use of limited parking space resources reasonably，and it also has some practical value for easing traffic congestion.

ZigBee；parking lots management system；WSN；IOT

TN99

A

1674－6236（2016）09-0051-03

2015-10-07稿件編號：201510015

寶雞文理學院院級項目（ZK15092）

肖 燕（1982—），女，湖北咸寧人，碩士，助教。研究方向：計算機應用。