基于物聯(lián)網(wǎng)的城市停車(chē)位管理系統

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(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。射頻識別技術(shù)（RFID）、無(wú)線(xiàn)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用。2006年3月，歐盟召開(kāi)會(huì )議“From RFID to the Internet Of Things”，對物聯(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(xiàn)圖[2]。

可以認為物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、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(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。

傳統的停車(chē)位管理各自為政，且無(wú)法讓車(chē)主了解實(shí)時(shí)信息，車(chē)主在尋找停車(chē)位的同時(shí)既浪費了大量的時(shí)間，又浪費了寶貴的汽油資源。通過(guò)本文所設計的系統，可以把一座城市的停車(chē)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(chē)位的使用信息，既方便了管理，又方便了車(chē)主，同時(shí)也節約了大量的人力物力資源。

1　系統模型

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市停車(chē)位管理系統采用“監控中心—停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)—停車(chē)位測控器”的三層結構，通過(guò)2.5G/3G的技術(shù)將監控中心的城市停車(chē)場(chǎng)控制系統軟件和停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，而停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)又通過(guò)自主研發(fā)的停車(chē)位網(wǎng)絡(luò )將停車(chē)位的數據信息發(fā)送到相關(guān)的停車(chē)位節點(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。）該系統的結構圖如圖1所示。

圖1　城市停車(chē)位監控系統的結構圖

圖1中的停車(chē)位節點(diǎn)1至N通過(guò)自主研發(fā)的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議實(shí)現了通信的網(wǎng)絡(luò )結構，每個(gè)停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)作為該停車(chē)場(chǎng)的主控節點(diǎn)，它作為Internet和停車(chē)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(chē)位自組網(wǎng)絡(luò )的結合，可以將停車(chē)位的數據信息發(fā)送到世界上任何一個(gè)有Internet網(wǎng)絡(luò )覆蓋的地方。停車(chē)場(chǎng)主控節點(diǎn)將停車(chē)位信息發(fā)送到中心服務(wù)器，從而存入數據庫中，監控中心通過(guò)對服務(wù)器的數據庫操作可以實(shí)現對停車(chē)位的控制和監測。

2　核心硬件設計

2.1　車(chē)載電子標簽和停車(chē)位測控節點(diǎn)

ZigBee技術(shù)是一組基于IEEE 802.15.4無(wú)線(xiàn)標準研發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應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、低數據速率、低復雜度、雙向傳輸、高可靠性的新型短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，其突出特點(diǎn)是應用簡(jiǎn)單、功耗低、成本低、可靠性高，在WSN中有著(zhù)廣泛的應用。與藍牙、WiFi和紅外等無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)對比如表1所列[4]。

表1　無(wú)線(xiàn)技術(shù)比較

TI和Freescale這兩家公司在無(wú)線(xiàn)模塊生產(chǎn)中比較著(zhù)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，Freescale的MC1321x、MC1322x等，均為用戶(hù)提供了多種選擇的余地。對兩家公司同類(lèi)產(chǎn)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(chǎn)品功耗更小，價(jià)格更低。

作者從系統的穩定性、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。