基于Labview的無線網智能停車管理系統

北京聯合大學 劉 旭 李 媛 羅 靖

一、引言

隨著我國經濟的快速發展，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重。智能停車導引系統可以實時顯示停車場的停車現狀，提高停車場的車位使用率，起到更好地管理停車場，降低停車場的經營成本，提高社會效益和經濟效益的作用；還能為車主節省時間，輕松停車。

二、系統結構

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

圖1 系統工作流程圖

1、車位檢測系統

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射的聲波部分地發射回傳感器的接收器，從而使傳感器檢測到被測物。當有車入位時，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點控制器；沒有紅外光時，輸出高電平，指示燈不亮。

2、節點控制系統

STM32系列是專為高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用設計的，全系列產品共用大部分引腳、軟件和外設，優異的兼容性為開發人員帶來最大的設計靈活性。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體（ST）公司出品，其內核是Cortex-M3。

子控制系統采用的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（某些端口可復用）。32個車位檢測傳感器占據了控制器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

CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應用的一個真正的片上系統（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絡節點。CC2530 結合了領先的RF 收發器的優良性能，業界標準的增強型8051 CPU，系統內可編程閃存，8-KB RAM 和許多其它強大的功能。

本系統采用2個Zigbee模塊，一個與停車場控制器聯接作為路由節點，實時無線發送車位信息；一塊通過USB口與PC機連接，作為協調器，實時無線接收車位信息給上位機管理系統。

4、上位機管理系統

上位機管理系統的硬件設備可以是PC機或工控機，通過USB口轉串口接收車位信息，并進行信息管理。上位機管理系統具有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。可以實現空閑車位統計、車輛計時/計費操作，還可以生成當日、當月或當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構的縮寫(即Virtual Instruments Software Architecture)，實質上是一個I/O口軟件庫及其規范的總稱。VISA是應用于儀器編程的標準I/0應用程序接口，是工業界通用的儀器驅動器標準API(應用程序接口)，采用面向對象編程，具有很好的兼容性、擴展性和獨立性。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庫。 本文采用Labview軟件實現上位機停車管理系統設計。

1、串口通訊設計

應用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。通過對采集到的數據進行解析處理，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。車位當前狀態與前次狀態對比，分為4種情況：（1）車位一直處于空閑狀態；（2）車位一直處于有車狀態；（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，系統不做處理；如果車輛剛剛入位，則使用函數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，車輛管理系統界面相應的綠色燈亮，并記錄車輛入場時間；車輛離開后，綠燈滅，并記錄相應的車輛離場時間，同時計算出停車時間及相應的金額，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計，系統設計了報表功能，程序如圖7所示。報表內容包括：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、結論

本文采用無線網和上位機Labview軟件設計了基于無線檢測、控制及傳輸的車輛管理系統，實現了停車場車輛信息的遠程管理及計費，具有實用價值。