引 言
隨著我國社會經濟的控系日益增長，城市居民家庭的基于汽車擁有量急劇增加，導致停車需求難以滿足。無線位監(jiān)目前我國大多數停車場建設和管理相對滯后，傳感大部分還處于人工管理階段，由于車主無法及時掌握停車場內部的車位信息，因此需要花費大量時間在停車場中盲目尋找位置，常導致場內交通擁堵，致使車位利用率低下。要解決這一矛盾，就需要在現有停車場硬件資源的基礎上，加強管理的智能性，幫助車主高效尋找停車位。隨著無線傳感器網絡及物聯網技術的出現和大力發(fā)展，有效提升了城市停車管理系統(tǒng)的智能性，具有市場需求和技術上的可行性，因此智能化停車是未來城市停車管理系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢[1-3]。基于無線傳感器網絡技術建立的停車位監(jiān)控系統(tǒng)， 可方便車主在入場時了解整個停車場的結構信息及空閑停車位的位置信息，從而提高大型停車場的使用效率。車位實時空閑狀態(tài)是停車場管理中的重要數據信息，也是智能停車場管理的重要參考依據。通過收集停車場內的車位信息，并在停車場入口處放置液晶顯示屏加以顯示，可極大地提高車主停車效率。當前停車場主要采用人工觀察、地感線圈感應技術、紅外線測定技術、視頻采集圖像識別等技術監(jiān)測車位是否處于空閑狀態(tài)。其中，考慮到人工觀察效率低下，無法實現智能化管理的缺點，其一般適用于較小的停車場；地感線圈感應和紅外線識別技術的缺點在于需要構建工業(yè)網絡來傳輸數據， 建設成本高，工程量相對較大[4,5]。而攝像頭采集視頻圖像技術雖能夠通過圖像處理完成車位的識別，但也需構建有線網絡，且常因地下車庫光照不好而導致識別效果不理想。由于ZigBee 具有低功耗、低成本、高容量、短時延等特點，可采用傳感器節(jié)點收集車位狀態(tài)，因此基于ZigBee 技術構建的無線網絡能夠很好地解決網絡布線問題，方便停車場的智能管理[6,7]。
本文采用ZigBee 無線通信技術設計了一種基于無線傳感器網絡的智能停車位監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括車位是否占用數據采集模塊、ZigBee 組網模塊與停車位信息顯示模塊。其具體功能與要求為：傳感器節(jié)點通過 ZigBee 無線通信數據處理模塊采集數據，由上位機對車位位置信息進行處理，并對停車場內的用戶進行定位顯示及管理。ZigBee 組網模塊能夠使用終端在場內定位，當車輛駛入停車場時，工作人員會根據用戶車輛的大小和場內停車位情況分配相關停車位并分發(fā)定位終端，用戶可借此在場內自行定位，并在終端顯示模塊顯示自己所處位置，進而實現高效停車。安裝于停車場內的傳感器節(jié)點可傳感光、聲音等信息，從而感知是否有車停入相應車位， 并將數據通過無線傳感器網絡反饋至中央系統(tǒng)，便于停車場自動統(tǒng)計空閑車位的數量和位置。
1 系統(tǒng)設計
本系統(tǒng)是由若干無線傳感器節(jié)點和一個基站組建成的無線傳感器網絡，在終端傳感器節(jié)點上的光線傳感器采集環(huán)境光照信息并由終端節(jié)點通過無線芯片發(fā)送至基站，基站將接收的信息及時反饋到計算機終端。將具備采集功能的傳感器節(jié)點， 布放在停車場車位上，構成傳感器網絡，可實時感知車位周圍環(huán)境信息，中繼節(jié)點對收到的數據信息進行無條件轉發(fā)，智能停車定位系統(tǒng)設計如圖 1 所示。
系統(tǒng)工作的主要流程如下：由布放在停車場的車位傳感器節(jié)點感知車位周圍環(huán)境信息，并以一定的頻率采集，包括光照、溫度等數據。傳感器節(jié)點打開收發(fā)器，向網關節(jié)點發(fā)送數據，其間可能會經過中繼節(jié)點。網關將匯聚信息傳遞給中間件XServe，最后傳遞給后臺系統(tǒng)。根據程序事先設定的閾值，判斷停車場的車位情況，并將停車場車位信息反饋給用戶。
2 ZigBee組網
2.1 傳感器節(jié)點
傳感器節(jié)點由傳感單元、處理單元、無線收發(fā)單元和電源單元等組成，如圖 2 所示。本系統(tǒng)所使用的傳感器節(jié)點包含多個傳感器元件，一個無線射頻模塊和電池組。通過傳感器數據采集板探測車位周圍信息，之后由處理器 & 射頻平臺來存儲和處理自身采集的數據以及其它節(jié)點發(fā)來的數據，將采集到的光照、溫度等信息轉換為數字信號，并與其它傳感器節(jié)點通信。最后這些數據通過Mesh 網絡傳輸到基站。
圖 2 數據采集板和處理器 & 射頻平臺
2.2 基站
基站由一個網關和一個Mote 組成，如圖 3 所示。基站的主要功能在于匯集無線傳感器網絡所采集的數據并上傳給上層處理設備如計算機、手機或其他通訊平臺。
圖 3 基 站
基站中的網關作為連接無線傳感器網絡與其他系統(tǒng)的橋梁，是連接無線傳感器網絡、企業(yè)信息與管理系統(tǒng)的中間件。
2.3 網絡結構
打開基站的電源，將基站與局域網相連，在監(jiān)控區(qū)域部署好各傳感器節(jié)點后，根據傳感器硬件設計的ZigBee 結構特點自行組建Mesh 網絡。圖 4 所示為網絡中各節(jié)點的相互通信模式。
該網絡支持可靠的點對點傳輸，可保證傳感器節(jié)點間的相 互通信和數據信息以一定頻率穩(wěn)定地傳送至基站，同時還支 持多跳式通信，在擴大監(jiān)控范圍的同時有效解決了由于停車 環(huán)境中電子器材過多而造成單個節(jié)點傳輸距離減小的弊端。該 網絡功率消耗較低，降低了更換頻率，相對延長了電池壽命， 使得網絡的生命周期得以加長，節(jié)省了人力及物力成本。網絡 應該采用對等的、動態(tài)的拓撲結構。每個節(jié)點在網絡中的地位 相等，即使部分節(jié)點失效，也不會影響整個網絡的可靠運行。 同時網絡還具有自組織功能，可及時方便地添加或減少節(jié)點。
3 停車位信息顯示
國內外相關人士在科學研究和工程技術等領域應用 LabVIEW 開發(fā)了大量出色的測控系統(tǒng)。LabVIEW 是目前應用 最廣、發(fā)展最快、功能最強的圖形化軟件并發(fā)集成環(huán)境。本系 統(tǒng)選用美國國家儀器公司設計的 LabVIEW 作為開發(fā)工具。
利用 LabVIEW 開發(fā)的停車位監(jiān)控系統(tǒng)軟件程序框圖如 圖 5 所示。可根據實際情況自行設定停車場總車位數量，系統(tǒng) 根據目前的實時情況統(tǒng)計出當前的總車位以及空車位數，并根 據實際變化實時顯示。
運行停車位監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動接收服務端信息，并將其圖形化后顯示在界面上。停車位監(jiān)控系統(tǒng)界面如圖6 所示。當有車輛駛入，面板1 號區(qū)相應的LED 燈會顯示，可快速判斷車輛駛入哪個車位。若燈變?yōu)榧t色，則表示有車停入，綠色則表示該車位空閑。同時該系統(tǒng)也包含統(tǒng)計功能，能夠顯示目前總停車數和空余車位數，如面板 2 號區(qū)所示。面板 3 號區(qū)用以實時監(jiān)控某個車位。
4 結 語
本文采用 ZigBee 無線通信技術設計了一種基于無線傳感 器網絡的智能停車位監(jiān)控系統(tǒng)，大大改善了停車場的車位使用 效率，方便用戶快速找到車位，使得停車場的管理更加智能化、 便捷化。實際應用表明，本文的工作為具體應用提供了很好的 借鑒，具有較高的產業(yè)化價值。
