基于物联网技术的智能小区车辆管理系统研究

【摘要】本文针对智能化小区车辆停车管理难题，提出了一种基于物联网技术与嵌入式技术、无线传感网技术相结合的智能小区车辆管理系统方案，通过综合运用物联网的思想、概念和方法，采用无线技术、网络和设备，以构建一个信息化、自动化、网络化、无线化的车辆管理系统，实现智能小区车辆动态、合理、高效地管理。

【关键词】物联网;ARM;无线;车辆管理

近年来，随着社会经济快速发展，人们的生活水平不断提高，机动车辆越来越多地进入百姓家庭，住宅小区“停车难、管理乱”的问题日趋突出。智能小区车辆管理正在逐步趋于规范和科学，实现小区车辆智能化管理已经成为必然的发展方向与研究热点。

1.系统设计方案

利用物联网、嵌入式、无线传感网等技术，实现智能小区车辆管理系统，将智能无线传感器安装在车辆、智能小区信息采集点，通过无线感知周边的温度、湿度、光线、位置等信息。在无线传感器节点内同时集成CPU、无线通信模块、天线、电源等，使得该无线传感器节点具备与周边传感器节点协作、通信的功能，组成无线传感网络。每个节点即是信息的采集点又是路由中转点，采集到的数据通过路由算法在各个节点中传送，最终到达嵌入式智能小区网关。小区网关基于S3C6410与嵌入式Linux操作系统平台之下，能有效运行协议转化软件，将无线传感网传输的数据通过以太网发送到智能小区控制服务器，服务器接收到数据后发出相应的控制命令，经由智能网关发送到每个无线传感节点。通过智能小区车辆管理无线传感网，实现对智能小区内车辆的管理和控制，提高智能小区内车辆的管理效率。整个系统由出入口管理系统、停车场管理、小车辆区管理，无线节点管理四部分构成，其系统框图如图1所示。

图1 系统框图

2.关键技术介绍

2.1 物联网关键技术

2.1.1 物联网的概念

物联网（IOT）是指将所有物体通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、等信息传感设备，按约定的协议，与互联网相连接起来，实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。和传统的互联网相比，其特征和优势一它是各种感知技术的广泛应用，二它是一种建立在互联网上的泛在网络。

2.1.2 射频识别技术

RFID是射频识别技术的英文缩写，又称电子标签、无线射频识别，是一种非接触式的自动识别技术。一个完整的RFID系统硬件通常由标签（Tag）、阅读器（Reader）天线（Antenna）组成。其中，标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象;阅读器读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式;天线在标签和读取器间传递射频信号。目前，RFID技术已经被广泛应用于物流系统、电子收费系统、安防系统、供应链系统、车辆识别系统等各个行业。

2.1.3 车牌识别技术

车辆管理工作智能化的发展趋势也让通信技术以及计算机技术被广泛应用于车辆管理领域中，其精度强、自动化程度高的特点在车辆管理领域逐渐突显。其中车牌识别技术就是在此过程中引起广泛关注的重要技术之一， 车牌识别是通过计算机的视频及模式识别功能，对车辆拥有的唯一车牌号进行定位识别的系统技术。技术的主要环节包括对图像开展预处理、对车牌进行定位、对字符进行分割以及对字符进行识别。

2.2 嵌入式技术

嵌入式系统（Embedded system）是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电气工程师协会的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，因此能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。近年来，随着医疗电子、智能家居、物流管理和电力控制等方面的不断风靡，嵌入式系统利用自身积累的经验，在已经成熟的平台和产品基础上与应用传感单元的结合，扩展物联和感知的支持能力，发掘某一领域物联网应用，成为物联网系统技术的重要组成部分。

2.3 无线传感技术

无线传感网，简称WSN，是指由一组随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的传感器以自组织方式构成的无线网络，用于实时监测网络覆盖区域的各类监测对象的信息。WSN综合了传感器技术、无线通信技术、嵌入式系统技术、分布式信息处理等技术，是一项集成了多学科的技术领域，已成为构建无线物联网的重要技术。

3.关键技术实现方法

3.1 车辆识别

RFID读写设备主要完成车上卡片与主机上的信息的交换，用于识别车辆信息以及完成收费等一系列服务，此部分要求模块稳定度高，灵敏度高，可以实现2米以上读卡，读卡速度可以设定，至少是lOms，相同ID信息输出时间间隔设定为2分钟以上，与上位机通信采用232接口，系统可以在很短时间内稳定地实现收费等系列服务。摄像头作为RFID读写器的辅助设备，可以在缴费、登记时对车辆进行监控、抓拍，防止在无人值守情况下发生车辆作弊行为。系统图像采集模块采用基于CMOS图像传感器的OV7620感光器件及OV511微处理芯片组成的USB接口摄像头。

3.2 无线传感网络

系统利用CC2431协议技术和NesC技术进行无线传感节点的软硬件设计，为构筑智能小区内车辆在无线传感器网络，每个传感器节点需要同时具备传感器及计算功能。无线传感节点硬件采用8051 MCU控制单元及CC2420 RF传输芯片相结合的SoC TI CC2431，以支持使用TI CC2431 ZDK的Zigbee协议，并通过TinyOS 2.x实现实时传感器网络。在CC2431的控制下选择不同的传感器以实现不同的数据信息的采集。软件采用无线传感器网络的专用操作系统TinyOS 及TinyOS下具有类形式组件（component）结构的NesC语言来开发节点程序，完成不同传感器的程序编写以实现数据采集和无线传输，达到数据采集功能，并通过对无线传感网MAC协议的优化和改进，最大限度减少电池的能量消耗，延长传感器的使用时间。

3.3 嵌入式网关

要完成有线和无线的通信、融合，需将无线节点发送的数据通过智能小区嵌入式网关或智能家居嵌入式网关进行协议转换，并通过以太网发送到小区控制主机，同时将主机的指令通过嵌入式网关转换为无线指令发送到无线传感器节点。系统中采用基于S3C6410微处理器与嵌入式Linux相结合的智能小区网关，并完成Linux下的协议转化软件的编程。

4.结论

本系统提出了一种将物联网技术与嵌入式、无线传感網技术相结合，利用先进的控制技术实现智能小区车辆管理系统方案，是一种高效、方便快捷、科学的车辆管理手段。能体现智能小区车辆管理要求高可靠性、高实时性、高安全性、低维护性，实现信息资源共享和任务综合管理特点。

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作者简介：徐见炜（1980—），男，浙江嵊州人，硕士，浙江工业职业技术学院实验师，研究方向：智能控制、嵌入式系统技术、检测装置与仪表。