基于Labview的無線網(wǎng)智能停車管理系統(tǒng)

北京聯(lián)合大學(xué) 劉 旭 李 媛 羅 靖

一、引言

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，私家車的擁有量不斷增加，所帶來的問題就是交通擁堵，在城市商圈、大型文體活動中心或公司集中地，堵車、停車難的問題更加嚴(yán)重。智能停車導(dǎo)引系統(tǒng)可以實時顯示停車場的停車現(xiàn)狀，提高停車場的車位使用率，起到更好地管理停車場，降低停車場的經(jīng)營成本，提高社會效益和經(jīng)濟效益的作用；還能為車主節(jié)省時間，輕松停車。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智能停車管理系統(tǒng)包括4個子系統(tǒng):（1）車位檢測系統(tǒng)；（2）節(jié)點控制系統(tǒng)；（3）無線傳輸系統(tǒng)；（4）上位機管理系統(tǒng)。其工作流程如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)工作流程圖

1、車位檢測系統(tǒng)

車位檢測采用紅外傳感器。紅外傳感器主要采用直接反射式的檢測模式，位于傳感器前面的被檢測物通過將發(fā)射的聲波部分地發(fā)射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測到被測物。當(dāng)有車入位時，傳感器反射紅外光，輸出低電平，車位紅指示燈亮，提示此車位已有車，同時將信號傳輸給子節(jié)點控制器；沒有紅外光時，輸出高電平，指示燈不亮。

2、節(jié)點控制系統(tǒng)

STM32系列是專為高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用設(shè)計的，全系列產(chǎn)品共用大部分引腳、軟件和外設(shè)，優(yōu)異的兼容性為開發(fā)人員帶來最大的設(shè)計靈活性。STM32F103系列屬于中低端的32位ARM微控制器，該系列芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品，其內(nèi)核是Cortex-M3。

子控制系統(tǒng)采用的STM32F103zet6有144個引腳，包括PA，PB，PC，PD，PE，PF和PG 7個端口，及晶振、電源和地線等，每個端口有16位I/O（某些端口可復(fù)用）。32個車位檢測傳感器占據(jù)了控制器PA、PB 2個端口，共32位輸入，用于接收車位信息；一個Usart接口與CC2530相連，將采集到的車位信息通過無線方式傳輸給上位管理計算機。

3、無線傳輸系統(tǒng)

CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。CC2530 結(jié)合了領(lǐng)先的RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM 和許多其它強大的功能。

本系統(tǒng)采用2個Zigbee模塊，一個與停車場控制器聯(lián)接作為路由節(jié)點，實時無線發(fā)送車位信息；一塊通過USB口與PC機連接，作為協(xié)調(diào)器，實時無線接收車位信息給上位機管理系統(tǒng)。

4、上位機管理系統(tǒng)

上位機管理系統(tǒng)的硬件設(shè)備可以是PC機或工控機，通過USB口轉(zhuǎn)串口接收車位信息，并進行信息管理。上位機管理系統(tǒng)具有4個功能：（1）實時車位界面顯示；（2）停車計時；（3）停車計費；（4）報表生成。可以實現(xiàn)空閑車位統(tǒng)計、車輛計時/計費操作，還可以生成當(dāng)日、當(dāng)月或當(dāng)季的停車場使用信息報表及報表打印，便于停車場管理。

三、停車管理軟件

LabVIEW VISA是虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)的縮寫(即Virtual Instruments Software Architecture)，實質(zhì)上是一個I/O口軟件庫及其規(guī)范的總稱。VISA是應(yīng)用于儀器編程的標(biāo)準(zhǔn)I/0應(yīng)用程序接口，是工業(yè)界通用的儀器驅(qū)動器標(biāo)準(zhǔn)API(應(yīng)用程序接口)，采用面向?qū)ο缶幊蹋哂泻芎玫募嫒菪浴U展性和獨立性。用戶可用一個API控制包括VXI、GPIB及串口儀器在內(nèi)的不同種類的儀器。它還支持多平臺工作、多接口控制，是一個多類型的函數(shù)庫。 本文采用Labview軟件實現(xiàn)上位機停車管理系統(tǒng)設(shè)計。

1、串口通訊設(shè)計

應(yīng)用Labview的串口通信模塊，將無線通信模塊傳輸給PC機的信息進行接收，車位信息編碼序列如表1所示。

表1 車位號與編碼對應(yīng)表

0D 0A 0D 0A作為傳輸起始字符。PC機通過Labview軟件的串口模塊接收車位信息的編碼序列，程序如圖2所示，通信速率采用115200bps。通過對采集到的數(shù)據(jù)進行解析處理，分組，再判斷車輛停放情況。

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圖2 Labview串口程序

2、車輛計時程序設(shè)計

通過串口獲得的車位信息編碼，Labview軟件判斷車位使用情況。車位當(dāng)前狀態(tài)與前次狀態(tài)對比，分為4種情況：（1）車位一直處于空閑狀態(tài)；（2）車位一直處于有車狀態(tài)；（3）目前車位中的車輛剛剛離去；（4）目前車位剛剛進車。對于前2種情況，系統(tǒng)不做處理；如果車輛剛剛?cè)胛唬瑒t使用函數(shù)獲取車輛的入場時間，如圖3所示，即開始停車計時；反之，如果車輛剛剛離去，則使用出場時間函數(shù)獲取車輛的出場時間，如圖4所示。通過車輛的入場時間和出場時間之間的差值，可以得到車輛的停放時間，從而計算獲得停車費用。停車費用按照1小時內(nèi)單價費用計費和超過1小時單價費用計費。

圖3 獲取入場時間程序界面

圖4 獲取出場時間程序界面

系統(tǒng)的停車、離開及計費界面如圖5所示。有車入位時，車輛管理系統(tǒng)界面相應(yīng)的綠色燈亮，并記錄車輛入場時間；車輛離開后，綠燈滅，并記錄相應(yīng)的車輛離場時間，同時計算出停車時間及相應(yīng)的金額，顯示在界面中。如圖6所示，圖中停車時間少于15分鐘，所以金額為零。

圖5 車輛入位顯示界面

圖6 車輛離開及費用顯示界面

圖7 停車時長及費用程序界面

3、生成報表

為便于停車場的使用和管理統(tǒng)計，系統(tǒng)設(shè)計了報表功能，程序如圖7所示。報表內(nèi)容包括：車位號，入場時間，出場時間，停車時長和金額。生成的報表如圖8所示。

圖8 停車時長及費用報表

四、結(jié)論

本文采用無線網(wǎng)和上位機Labview軟件設(shè)計了基于無線檢測、控制及傳輸?shù)能囕v管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了停車場車輛信息的遠(yuǎn)程管理及計費，具有實用價值。