基于物聯(lián)網(wǎng)的城市停車位管理系統(tǒng)

引言

2005年11月17日，在突尼斯舉行的信息社會(huì)世界峰會(huì)（WSIS）上，國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念[1]。報(bào)告指出：無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨，世界上所有的物體都可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)主動(dòng)進(jìn)行信息交換。射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（WSN）、納米技術(shù)、智能嵌入式技術(shù)將得到更加廣泛的應(yīng)用。2006年3月，歐盟召開(kāi)會(huì)議“From RFID to the Internet Of Things”，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)作了進(jìn)一步的描述，并于2009年制定了物聯(lián)網(wǎng)研究策略的路線圖[2]。

可以認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

傳統(tǒng)的停車位管理各自為政，且無(wú)法讓車主了解實(shí)時(shí)信息，車主在尋找停車位的同時(shí)既浪費(fèi)了大量的時(shí)間，又浪費(fèi)了寶貴的汽油資源。通過(guò)本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以把一座城市的停車位信息整合到一起，并動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地在網(wǎng)絡(luò)上顯示每個(gè)車位的使用信息，既方便了管理，又方便了車主，同時(shí)也節(jié)約了大量的人力物力資源。

1　系統(tǒng)模型

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市停車位管理系統(tǒng)采用“監(jiān)控中心—停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)—停車位測(cè)控器”的三層結(jié)構(gòu)，通過(guò)2.5G/3G的技術(shù)將監(jiān)控中心的城市停車場(chǎng)控制系統(tǒng)軟件和停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，而停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)又通過(guò)自主研發(fā)的停車位網(wǎng)絡(luò)將停車位的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到相關(guān)的停車位節(jié)點(diǎn)。（通過(guò)可選的2.5G/3G的通信技術(shù)可以為不同的城市選擇合適的通信方式。）該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1　城市停車位監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

圖1中的停車位節(jié)點(diǎn)1至N通過(guò)自主研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)了通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個(gè)停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)作為該停車場(chǎng)的主控節(jié)點(diǎn)，它作為Internet和停車位網(wǎng)絡(luò)的接口，通過(guò)提供可選的2.5G/3G通信技術(shù)和停車位自組網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，可以將停車位的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到世界上任何一個(gè)有Internet網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地方。停車場(chǎng)主控節(jié)點(diǎn)將停車位信息發(fā)送到中心服務(wù)器，從而存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，監(jiān)控中心通過(guò)對(duì)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)操作可以實(shí)現(xiàn)對(duì)停車位的控制和監(jiān)測(cè)。

2　核心硬件設(shè)計(jì)

2.1　車載電子標(biāo)簽和停車位測(cè)控節(jié)點(diǎn)

ZigBee技術(shù)是一組基于IEEE 802.15.4無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的通信技術(shù)[3]，是一種開(kāi)放性的低成本、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低復(fù)雜度、雙向傳輸、高可靠性的新型短距離無(wú)線通信技術(shù)，其突出特點(diǎn)是應(yīng)用簡(jiǎn)單、功耗低、成本低、可靠性高，在WSN中有著廣泛的應(yīng)用。與藍(lán)牙、WiFi和紅外等無(wú)線通信技術(shù)對(duì)比如表1所列[4]。

表1　無(wú)線技術(shù)比較

TI和Freescale這兩家公司在無(wú)線模塊生產(chǎn)中比較著名，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品非常豐富，無(wú)論是早期的“MCU+射頻芯片”組合，如TI公司的“MSP430+CC2420/CC2520”、Freescale公司的“MC9S08GT60+MC13191/MC13192”，還是目前主流的單芯片解決方案，如TI的CC2430、CC2431，F(xiàn)reescale的MC1321x、MC1322x等，均為用戶提供了多種選擇的余地。對(duì)兩家公司同類產(chǎn)品對(duì)比分析，它們的性能指標(biāo)基本相同，溫度范圍均在-40～85 ℃，靈敏度均為-92 dBm，最大傳輸速率為250 kbps[78]，但是Freescale公司的產(chǎn)品功耗更小，價(jià)格更低。

作者從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、芯片體積以及對(duì)其熟悉程度等方面因素考慮，最終確定使用Freescale公司的MC13213單芯片解決方案。MC13213芯片的功能框圖如圖2所示。