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世界峰會（WSIS）上，國際電信聯(lián)盟（ITU）發(fā)布了《ITU互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，正式提出了“物聯(lián)網(wǎng)”的概念[1]。報告指出：無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時代即將來臨，世界上所有的物體都可以通過互聯(lián)網(wǎng)主動進行信息交換。射頻識別技術（RFID）、無線傳感網(wǎng)絡技術（WSN）、納米技術、智能嵌入式技術將得到更加廣泛的應用。2006年3月，歐盟召開會議“From RFID to the Internet Of Things”，對物聯(lián)網(wǎng)作了進一步的描述，并于2009年制定了物聯(lián)網(wǎng)研究策略的路線圖[2]。

可以認為物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。

傳統(tǒng)的停車位管理各自為政，且無法讓車主了解實時信息，車主在尋找停車位的同時既浪費了大量的時間，又浪費了寶貴的汽油資源。通過本文所設計的系統(tǒng)，可以把一座城市的停車位信息整合到一起，并動態(tài)實時地在網(wǎng)絡上顯示每個車位的使用信息，既方便了管理，又方便了車主，同時也節(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)技術的城市停車位管理系統(tǒng)采用“監(jiān)控中心—停車場主控節(jié)點—停車位測控器”的三層結構，通過2.5G/3G的技術將監(jiān)控中心的城市停車場控制系統(tǒng)軟件和停車場主控節(jié)點聯(lián)系起來，而停車場主控節(jié)點又通過自主研發(fā)的停車位網(wǎng)絡將停車位的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到相關的停車位節(jié)點。（通過可選的2.5G/3G的通信技術可以為不同的城市選擇合適的通信方式。）該系統(tǒng)的結構圖如圖1所示。

圖1　城市停車位監(jiān)控系統(tǒng)的結構圖

圖1中的停車位節(jié)點1至N通過自主研發(fā)的網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)了通信的網(wǎng)絡結構，每個停車場主控節(jié)點作為該停車場的主控節(jié)點，它作為Internet和停車位網(wǎng)絡的接口，通過提供可選的2.5G/3G通信技術和停車位自組網(wǎng)絡的結合，可以將停車位的數(shù)據(jù)信息發(fā)送到世界上任何一個有Internet網(wǎng)絡覆蓋的地方。停車場主控節(jié)點將停車位信息發(fā)送到中心服務器，從而存入數(shù)據(jù)庫中，監(jiān)控中心通過對服務器的數(shù)據(jù)庫操作可以實現(xiàn)對停車位的控制和監(jiān)測。

2　核心硬件設計

2.1　車載電子標簽和停車位測控節(jié)點

ZigBee技術是一組基于IEEE 802.15.4無線標準研發(fā)的有關組網(wǎng)、安全和應用軟件方面的通信技術[3]，是一種開放性的低成本、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低復雜度、雙向傳輸、高可靠性的新型短距離無線通信技術，其突出特點是應用簡單、功耗低、成本低、可靠性高，在WSN中有著廣泛的應用。與藍牙、WiFi和紅外等無線通信技術對比如表1所列[4]。

表1　無線技術比較

TI和Freescale這兩家公司在無線模塊生產中比較著名，而且生產的產品非常豐富，無論是早期的“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。對兩家公司同類產品對比分析，它們的性能指標基本相同，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公司的產品功耗更小，價格更低。

作者從系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、芯片體積以及對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。