基于Labview的无线网智能停车管理系统

北京联合大学 刘 旭 李 媛 罗 靖

一、引言

随着我国经济的快速发展，私家车的拥有量不断增加，所带来的问题就是交通拥堵，在城市商圈、大型文体活动中心或公司集中地，堵车、停车难的问题更加严重。智能停车导引系统可以实时显示停车场的停车现状，提高停车场的车位使用率，起到更好地管理停车场，降低停车场的经营成本，提高社会效益和经济效益的作用；还能为车主节省时间，轻松停车。

二、系统结构

智能停车管理系统包括4个子系统:（1）车位检测系统；（2）节点控制系统；（3）无线传输系统；（4）上位机管理系统。其工作流程如图1所示。

图1 系统工作流程图

1、车位检测系统

车位检测采用红外传感器。红外传感器主要采用直接反射式的检测模式，位于传感器前面的被检测物通过将发射的声波部分地发射回传感器的接收器，从而使传感器检测到被测物。当有车入位时，传感器反射红外光，输出低电平，车位红指示灯亮，提示此车位已有车，同时将信号传输给子节点控制器；没有红外光时，输出高电平，指示灯不亮。

2、节点控制系统

STM32系列是专为高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的，全系列产品共用大部分引脚、软件和外设，优异的兼容性为开发人员带来最大的设计灵活性。STM32F103系列属于中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其内核是Cortex-M3。

子控制系统采用的STM32F103zet6有144个引脚，包括PA，PB，PC，PD，PE，PF和PG 7个端口，及晶振、电源和地线等，每个端口有16位I/O（某些端口可复用）。32个车位检测传感器占据了控制器PA、PB 2个端口，共32位输入，用于接收车位信息；一个Usart接口与CC2530相连，将采集到的车位信息通过无线方式传输给上位管理计算机。

3、无线传输系统

CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总的材料成本建立强大的网络节点。CC2530 结合了领先的RF 收发器的优良性能，业界标准的增强型8051 CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM 和许多其它强大的功能。

本系统采用2个Zigbee模块，一个与停车场控制器联接作为路由节点，实时无线发送车位信息；一块通过USB口与PC机连接，作为协调器，实时无线接收车位信息给上位机管理系统。

4、上位机管理系统

上位机管理系统的硬件设备可以是PC机或工控机，通过USB口转串口接收车位信息，并进行信息管理。上位机管理系统具有4个功能：（1）实时车位界面显示；（2）停车计时；（3）停车计费；（4）报表生成。可以实现空闲车位统计、车辆计时/计费操作，还可以生成当日、当月或当季的停车场使用信息报表及报表打印，便于停车场管理。

三、停车管理软件

LabVIEW VISA是虚拟仪器软件体系结构的缩写(即Virtual Instruments Software Architecture)，实质上是一个I/O口软件库及其规范的总称。VISA是应用于仪器编程的标准I/0应用程序接口，是工业界通用的仪器驱动器标准API(应用程序接口)，采用面向对象编程，具有很好的兼容性、扩展性和独立性。用户可用一个API控制包括VXI、GPIB及串口仪器在内的不同种类的仪器。它还支持多平台工作、多接口控制，是一个多类型的函数库。 本文采用Labview软件实现上位机停车管理系统设计。

1、串口通讯设计

应用Labview的串口通信模块，将无线通信模块传输给PC机的信息进行接收，车位信息编码序列如表1所示。

表1 车位号与编码对应表

0D 0A 0D 0A作为传输起始字符。PC机通过Labview软件的串口模块接收车位信息的编码序列，程序如图2所示，通信速率采用115200bps。通过对采集到的数据进行解析处理，分组，再判断车辆停放情况。

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图2 Labview串口程序

2、车辆计时程序设计

通过串口获得的车位信息编码，Labview软件判断车位使用情况。车位当前状态与前次状态对比，分为4种情况：（1）车位一直处于空闲状态；（2）车位一直处于有车状态；（3）目前车位中的车辆刚刚离去；（4）目前车位刚刚进车。对于前2种情况，系统不做处理；如果车辆刚刚入位，则使用函数获取车辆的入场时间，如图3所示，即开始停车计时；反之，如果车辆刚刚离去，则使用出场时间函数获取车辆的出场时间，如图4所示。通过车辆的入场时间和出场时间之间的差值，可以得到车辆的停放时间，从而计算获得停车费用。停车费用按照1小时内单价费用计费和超过1小时单价费用计费。

图3 获取入场时间程序界面

图4 获取出场时间程序界面

系统的停车、离开及计费界面如图5所示。有车入位时，车辆管理系统界面相应的绿色灯亮，并记录车辆入场时间；车辆离开后，绿灯灭，并记录相应的车辆离场时间，同时计算出停车时间及相应的金额，显示在界面中。如图6所示，图中停车时间少于15分钟，所以金额为零。

图5 车辆入位显示界面

图6 车辆离开及费用显示界面

图7 停车时长及费用程序界面

3、生成报表

为便于停车场的使用和管理统计，系统设计了报表功能，程序如图7所示。报表内容包括：车位号，入场时间，出场时间，停车时长和金额。生成的报表如图8所示。

图8 停车时长及费用报表

四、结论

本文采用无线网和上位机Labview软件设计了基于无线检测、控制及传输的车辆管理系统，实现了停车场车辆信息的远程管理及计费，具有实用价值。