基于ZigBee技術的PLC控制的專用車道自動識別系統架構

何 萍,王 政

（包頭職業技術學院，內蒙古包頭,014030）

基于ZigBee技術的PLC控制的專用車道自動識別系統架構

何 萍,王 政

（包頭職業技術學院，內蒙古包頭,014030）

現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量。本文研究采用了ZigBee技術進行對非法車輛的監控，系統無需視頻監控達到有效的監控和識別，即提高了專用車道運行效率，同時系統布局更為便捷。

ZigBee技術；PLC；專用車道；自動識別

0 引言

隨著我國私家車的迅猛發展，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不該有的擁堵現象，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雜性和不確定性等問題，具體實現時只能局部的進行有效監控，無法從全局上實現，使監控效果事倍功半；同時，高價格的整體系統建設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是采用了ZigBee技術結合傳感器技術進行對非法車輛的監控的實現，即：無需建立監控攝像頭系統，從而達到有效的監控和識別。該系統可以在整條的專用車道上進行安裝，即使是復雜路段也可以實施；此外，該系統建設費用上也遠遠低于目前使用的監控系統，使城市在經費不多情況下，也可以建立該系統，從而使專用車道真正意義上達到運行高效率。

圖1 系統整體架構圖

1 專用車道自動識別系統架構

1.1 硬件設計

1.1.1 無線傳感器模塊，建立基于ZigBee技術的無線傳感器模塊設計，以便于監測識別車輛（通過車輛車牌來實現監測）。

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，通過無線網絡采集有無線傳感器監控識別的車輛信息，同時遠程傳輸到后臺軟件服務系統中。

1.1.3 數據轉換模塊。對采集數據進行異構性的轉換，以便后臺服務器識別，并存儲到數據庫中。

1.1.4 無線通信模塊。對無線傳感器采集到的數據進行獲取，最終上傳至后臺遠程服務器中。

1.2 軟件設計

軟件服務系統是后臺基于網絡化數據庫管理系統。系統開發采用微軟公司的Visual Studio.NET軟件，設計基于Web瀏覽器管理平臺，后臺數據庫是SQL SERVER2008，建立采集信息數據庫，將采集到的數據分類、整理，并形成相關報表，同時出具處罰憑證等。

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

系統整體架構圖如圖1所示。

2 關鍵技術

2.1 ZigBee技術

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。

ZigBee技術是一種無線連接，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,但可以繼續增加。作為一種無線通信技術，ZigBee具有如下特點：低功耗、成本低、時延短、網絡容量大、技術可靠以及安全性高。

2.2 無線傳感器技術

無線傳感器網絡可以看成是由數據獲取網絡、數據頒布網絡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點，各節點通過協議自組成一個分布式網絡，再將采集來的數據通過優化后經無線電波傳輸給信息處理中心。

3 結語

本文系統架構是一種新型的自識別系統，系統不需要大量的布線和監控設備，通過傳感器遠程進行識別、記錄及監控，能夠在復雜環境下實現，為未來的智能交通提出一個新的設想。

[1] 張宏鋒.一個基于ZigBee技術的無線傳感器網絡平臺[J]. 武漢理工大學.2006.4

[2] 付玉志.基于ZigBee技術的智慧農業實時采集和遠程控制系統[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網絡的通用分級考勤管理系統[J].廣西科學.2016.9

圖 3 ZigBee網絡運行流程圖

在本系統中，分配給每個終端節點模塊不同的物理地址，其物理地址作為判斷該終端節點模塊所在的車位是否有汽車停放的依據。當車位處于被占狀態時，將該車位終端節點模塊的物理地址的后兩位“XX”發送到協調器模塊；當車位處于空置狀態時，車位終端節點發送“00”到協調器模塊。協調器模塊將收到的車位信息數據通過串口發送到單片機，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據，進行相應的車位信息顯示。

3 實驗結果

據相關的統計，轎車一般底盤距離地面的距離在20～50 cm之間，因此利用軟件開發中程序來完成對傳感器的檢測距離設置，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跳變時來觸發51單片機，當電平跳變到一個固定值并想對穩定時，確定次車位的狀態信息已經發生變化，51單片機會完成信息發送給 CC2430模塊。本系統中車位 1的終端節點的后兩位的物理地址為10，車位2的終端節點的后兩位的物理地址為20。由于采用兩個終端節點模塊，每次兩個節點的車位信息一起發送，即四位一起。當終端節點采集到車位 1和車位 2 都被占時發送“1020”；當終端節點采集到兩車位都空著的信息時，協調器發送“0000”。以此來完成車位狀態信息的傳輸，系統性能穩定。

參考文獻

戴曰章.基于超聲波測距的汽車倒車報警器設計[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技術無線傳感器與PLC控制的專用車道自動識別系統的研究，內蒙古自治區高等學校科學研究項目，項目編號：NJZY16462。