车库智能管理系统设计

陈爱杰，程思婷，吕雪，胡亚兵，熊俊俏　(武汉工程大学电气信息学院，湖北 武汉 430205)



车库智能管理系统设计

陈爱杰，程思婷，吕雪，胡亚兵，熊俊俏(武汉工程大学电气信息学院，湖北 武汉 430205)

[摘要]为了更好地提高车库的停车效率，设计了一种基于ZigBee无线传感网络的车库智能管理系统。利用TI公司生产的CC2530芯片构成ZigBee协调器和ZigBee无线传感器节点来获取车辆信息，经过数据处理后实时反馈给协调器，再经过串口传至上位机，最后在上位机监控平台上实现对车辆信息的实时监控和存储。该系统能够即时的显示车辆从驶入车库到驶出车库全过程中的信息并同步存入数据库信息表中，从而说明其运行情况良好，具有很好的研究价值。

[关键词]无线传感器网络；车库管理；实时监控

随着社会的进步，私家车逐步走进家庭，成为人们理想的代步工具。“买车容易，停车难”问题越来越受到人们的关注，随着拥有汽车的人越来越多，停车已经成为现代社会重要的问题之一[1]。车主找不到空车位，需要人为指示；停车后必须记住自己的位置，以免拿车的时候找不到；由于没有好的平台造成停车管理混乱等[2]。这些情况在大型地下停车场、大型楼宇立体停车场等尤为突出[3]。目前，大型停车场不断被增设，解决停车管理系统的问题成为当务之急[4]。现代科学技术正在迅速发展，尤其是计算机技术、无线传感网技术，传感器技术、射频技术等，各个国家越来越多的研究机构已经开始对商业综合场所车库的智能管理系统进行研究和开发，相关技术研究和建设也是近年来发展的热点[5]。下面，笔者设计了一种基于ZigBee无线传感网络的车库智能管理系统，将无线网络、传感器、数据库应用到车库智能管理系统中，实时对驶入车库的私家车的信息进行监控，对车库的车位进行监控，结合上位机及其数据库，全面系统地对驶入车库的车辆信息以及车库车位信息进行管理，从而为车库管理人员管理车库提供方便，为广大车主提供方便、快捷、安全、智能的服务❶。

1系统整体结构

图1　车库智能管理系统整体结构图

基于ZigBee的车库智能管理系统分为无线局域网系统、车辆识别与门禁系统、车位监控与车位查找系统、后台管理系统4个子系统，整体结构图如图1所示。

2子系统设计

2.1无线局域网系统

无线局域网系统在车库智能管理系统中起对信号进行传输作用，利用TI公司生产的CC2530芯片构成ZigBee协调器和ZigBee无线传感器节点来组成无线局域网络。从而使得各节点的收集到数据经无线局域网传输到上位机进行处理和存储，同时也可以使各系统能够实时与上位机进行通信。

2.2车辆识别与门禁系统

1)车辆识别系统车辆识别系统在车库智能管理系统当中起着对进入车库的车辆进行图像采集的作用，然后将采集到的车辆图像信息经无线局域网传输给上位机进行处理和存储。系统获取图像的过程如图2所示。系统设计了一种全新的摄像头节点，摄像头节点终端设备由CC2530(ZigBee无线收发模块)和OV528摄像传感器组成；利用购买的CC2530芯片自带的开发包进行二次开发，成功建立ZigBee无线传感网络后，将ZigBee协调器与上位机通过RS-232端口连接。所有ZigBee无线传感网络采集到的数据通过RS-232端口上传至上位机，最终由上位机综合管理系统的软件统一处理，达到车辆信息的采集。

图2　系统获取图像的过程

车辆识别系统的工作原理如下：OV528摄像传感器对进入车库的车辆进行摄像，将图像信息传输给处理器；处理器由CC2530芯片和相关电路组成，处理器将OV528摄像传感器输出的图像信息处理成能够经ZigBee无线发送模块发送的信号，经输出端发送至ZigBee无线发送模块。ZigBee无线发送模块将接收到的信息，通过无线传输的方式发送出去。ZigBee无线接收模块接收ZigBee无线发送模块发送的信号，经过其自带的芯片将无线信号还原成图像信息，经RS232接口输出至上位机。上位机经过RS232接口，接收图片信息进行处理和存储。上位机实现对图像数据信息的显示，若显示出的图像有失真，利用图像修复程序对其进行修复。

2)门禁系统门禁系统其主要作用是运用RFID技术和ZigBee无线局域网检测车辆进入和离开车库，记录车辆的停车时间，自动放行车辆驶入和驶出车库。

图3　车位监控系统工作流程图

图4　车位监控系统在车库中的效果图

系统设计了一种全新的射频识别节点，车位传感器终端设备由CC2530(ZigBee无线收发模块)和RFID读卡器组成；利用购买的CC2530芯片自带的开发包进行二次开发，成功建立ZigBee无线传感网络后，将ZigBee协调器与上位机通过RS-232端口连接。所有ZigBee无线传感网络采集到的数据通过RS-232端口上传至上位机，最终由上位机综合管理系统的软件统一处理，达到对车辆识别的目的。

因2个系统同时处于车库的正门口，故将2个单一的系统进行整合，整合成车辆识别与门禁系统。

2.3车位监控与车位查找系统

1)车位监控系统车位监控系统其作用是对车库内车位使用与否进行监控，并实时将车位信息经无线局域网络上传至上位机进行存储。系统设计了一种全新的车位监控节点，车位传感器终端设备由CC2530(ZigBee无线收发模块)和hs0038(红外接收模块)组成，利用购买的CC2530芯片自带的开发包进行二次开发，成功建立ZigBee无线传感网络后，将ZigBee协调器与上位机通过RS-232端口连接。所有ZigBee无线传感网络采集到的数据通过RS-232端口上传至上位机，最终由上位机综合管理系统的软件统一处理，达到车位信息的实时监控。图3为车位监控系统的工作流程图，车位监控系统在车库中的效果图如图4所示。

车位监控系统工作原理如下：红外传感器放置于车位中央，且距离地面2～3m,红外传感器的发射装置向地面发射红外信号，若无车辆停靠车位，红外传感器发射的红外信号，经地面反射被红外传感器1红外接收头接收时间为t1，若有车辆停靠，红外传感器发射的红外信号，经车辆顶部反射被红外传感器红外接收头接收的时间为t2，每次红外传感器的接收头接收到反射回来的红外信号，都会引起电流的变化，变化的电流就被传输到控制器中。控制器由CC2530(8051)芯片和外部控制电路组成。控制器产生38KHz方波，方便比较器识别红外信号一个周期的时间，门限值为t(t2

2)车位查找系统笔者设计的车位查找系统，通过设在每个车库区域节点的摄像传感器与每个车位的红外传感器相互作用，从而达到对车辆进行准确定位的。当车辆驶入某一停车区域，该停车区域的摄像头对车辆进行拍照，经无线局域网络上传至上位机，上位机调出车辆驶入车库时照取得车辆图片，同停车区域照取的车辆图片进行对比，确认车辆信息。确认车辆后，记录车辆所在区域到数据库。车辆开始停入车位，触发停车位的红外传感器经无线局域网上传车位信息，经对比后存储进上位机，上位机将车辆信息和所停入的车位同时存入数据库中，一一对应，这样就完成了对车辆的定位。当车辆驶出时，上位机综合管理系统软件将数据库中的定位信息删除。

2.4后台管理系统

系统采用3层C/S体系结构，包括用户界面、应用逻辑层和数据层分别实现用户交互、业务逻辑和数据访问等功能。运用Visual Basic软件作为设计平台，设计后台管理系统界面，将车辆识别与门禁系统、车位监控和车位查找系统综合在一起，方便车库管理人员对车库进行管理。后台管理界面设计如图5所示。

3结语

通过对车库智能管理系统的设计，有效利用ZigBee模块建立的无线传感网络以及其自带的CC2530芯片开发包的二次开发 ，将OV528摄像传感器拍摄的车辆照片发送至上位机进行处理和存储，将RFID读卡器检测到的车辆信息发送至上位机，将红外传感器检测到的车位占用信息发送至上位机进行处理和存储。通过对各系统的整合，全面系统地对驶入车库的车辆信息以及车库车位信息进行管理，从而为车库管理人员管理车库提供方便，为广大车主提供方便、快捷、安全、智能的服务。

[参考文献]图5后台管理界面设计

[1]程毅.谈现代城市化建设中公共停车场发展战略[J].科技论坛,2011(30):193.

[2] 孙军强.国外停车场(库)规划与布局面面观[J].汽车运用,2000(5)：15~16.

[3] 曹建军,史忠科,宋蕾.小区停车智能管理系统设计[J].计算机工程与应用,2009(5)：4~5.

[4] 朱凌,路小波.ETC技术在智能停车场管理中的应用研究[J].交通科技,2005(5)：94~96.

[5] 郑立玲,谢锡峰.基于Zigbee技术的智能停车场管理系统设计[J].电脑知识与技术,2014 (8)：1790~1792.

[编辑]洪云飞

“世界杂交水稻之父”袁隆平受聘长江大学“双聘院士”

11月24日上午，“世界杂交水稻之父”、中国工程院院士袁隆平做客长江大学“长江讲坛”，讲授超级杂交稻研究进展，并欣然受聘长江大学“双聘院士”。

袁隆平表示，非常高兴能为湖北省的水稻科学研究和长江大学的发展献计献策。对长江大学在杂交水稻研究领域取得的成果，他深表赞许，并指出“江汉平原是我国重要的粮仓，超级杂交稻品种的选育和种植推广具有重要的意义。”

据悉，受聘期间，袁隆平将指导长江大学作物遗传育种学科建设、指导中青年教师团队建设、指导国家级科研项目的申报和成果鉴定工作等。

❶武汉工程大学第六届研究生教育创新基金项目(CX2014041)。

[引著格式]陈爱杰，程思婷，吕雪，等.车库智能管理系统设计[J].长江大学学报(自科版)，2015,12(34)：31~34.

[中图分类号]TN929.5

[文献标志码]A

[文章编号]1673-1409(2015)34-0031-04

通信作者

[作者简介]陈爱杰(1991- )，男，硕士生，现主要从事无线传感网络方面的研究工作；，熊俊俏，xiongjunqiao@sina.com。

[收稿日期]2015-09-28