基于ZigBee的停車場管理系統(tǒng)

趙常安 井東亮 周 航 宋曉慶

（安徽工程大學 電氣工程學院，安徽 蕪湖241000）

1 停車場的現(xiàn)狀

隨著我國經濟的迅速發(fā)展，擁有汽車的家庭越來越多。但隨著汽車總量的增加。有些停車場一位難求，而有些停車場的車位利用率卻很低。

目前停車場普遍存在的問題有以下幾點：

①部分停車場較為落后，仍是人工管理，這樣車位的即時情況無從知曉，效率低下。

②車輛進入停車場后“有位即停”，沒有合理規(guī)劃，可能會造成擁堵。

除了以上現(xiàn)有問題之外，新的停車場管理系統(tǒng)還應考慮解決以下問題：

①收費系統(tǒng)的智能化、快速化。

②對在停車輛的監(jiān)控。

綜合考慮以上問題，并結合ZigBee的特點，我們在本案中使用ZigBee技術來設計方案。

2 ZigBee技術簡介

2.1 ZigBee技術簡介

ZigBee技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應時間數(shù)據(jù)傳輸［1］。

2.2 ZigBee技術特點

ZigBee具有如下技術特點：

①低功耗。由于ZigBee的傳輸速率低,發(fā)射功率僅為1mW，功耗低，因此ZigBee設備非常省電。

②成本低。ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計很快就能降到1.5-2.5美元,并且ZigBee協(xié)議是免專利費的。

③時延短。通信時延和從休眠狀態(tài)激活的時延都非常短，典型的搜索設備時延30ms，休眠激活的時延是15ms，活動設備信道接入的時延為15ms。

④安全可靠。采取了碰撞避免策略，如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以重發(fā)。ZigBee采用了AES-128的加密算法，各個應用可以靈活確定其安全屬性。

綜上所述，在停車場的設計上，ZigBee技術相比其他技術具有一些天然優(yōu)勢。

3 停車場管理系統(tǒng)設計

3.1 車載ZigBee模塊、停車場外部感應模塊及處理流程

車載ZigBee模塊包括1個ZigBee識別標簽，1個ZigBee網(wǎng)絡模塊，1個語音模塊。停車場外部感應模塊包括1個ZigBee協(xié)調器，1個ZigBee網(wǎng)絡模塊。車主有停車意向（行駛至停車場附近時），ZigBee模塊接受到來自停車場入口的ZigBee協(xié)調器發(fā)出的指令，ZigBee網(wǎng)絡模塊讀出ZigBee標簽中的用戶信息，發(fā)送到停車場外部感應模塊中的ZigBee網(wǎng)絡模塊，中轉至停車場用戶管理中心。若來自停車場用戶管理中心的反饋為允許，則語音系統(tǒng)循環(huán)播報允許停車，車位信息；若來自停車場用戶管理中心的反饋為不允許，則語音系統(tǒng)播報因車位不足，暫時禁止停車[2]。

3.2 停車場入口管理系統(tǒng)設備及流程

停車場入口管理系統(tǒng)中入口部分主要由ZigBee協(xié)調器、感應器、攝像頭、擋車器、發(fā)卡機、電動欄桿、車位顯示屏組成。車位顯示屏與停車場用戶管理中心連接，顯示實時動態(tài)的車位信息。若停車場已無剩余車位，擋車器和電動欄桿都保持禁止通行狀態(tài)。在停車場有車位剩余，對于非注冊用戶，若要停車必須使用臨時卡。車輛停在擋車器以及電動欄桿前，感應器感應到有車輛即將停車，攝像頭拍攝車輛的車牌信息發(fā)送到停車場用戶管理中心。管理中心確認停車信息后，發(fā)卡機給臨時車輛發(fā)卡，車位顯示屏顯示該臨時車輛的停車車位信息，電動欄桿和擋車器變?yōu)橥ㄐ袪顟B(tài)，此時車輛可以停車。對注冊用戶，在3.1中停車場用戶管理中心確認用戶停車信息后，停車場入口管理系統(tǒng)設備會提前接收到管理中心的停車信息，ZigBee協(xié)調器會請求車載ZigBee模塊再次確認車載ZigBee識別標簽的車輛信息。若符合，車位顯示屏顯示該車輛的停車車位信息，電動欄桿和擋車器提前變?yōu)橥ㄐ袪顟B(tài)，提高停車效率。

3.3 停車場內部防盜系統(tǒng)設備及流程

停車場內部防盜系統(tǒng)包括全功能ZigBee器件、紅外線反射感應器、車位攝像頭、語音報警模塊。在車庫的適當位置設置全功能ZigBee器件作為中繼器。對于注冊用戶，當車輛駛入停車場內的車位后，車上的ZigBee識別標簽與協(xié)調器連接，協(xié)調器讀取識別標簽內部存儲的車輛信息，將信息通過ZigBee中繼器傳輸?shù)酵＼噲鲇脩艄芾碇行挠嬎銠C。計算機接收到信息后標記車輛為“已入庫”狀態(tài)，ZigBee識別標簽則定時向停車場用戶管理中心發(fā)送車輛的相關安全信息。通過ZigBee識別標簽、ZigBee中繼器和紅外線反射感應器三者協(xié)同工作，實時傳輸車輛狀態(tài)信息。車位的攝像頭按照一定頻率給停車場用戶管理中心發(fā)送實時圖像數(shù)據(jù)，以確保車輛安全。對非注冊用戶，當車輛駛入停車場內的車位后，紅外線反射感應器感應到有車輛停在車位上，攝像頭拍攝車牌的數(shù)據(jù)，通過ZigBee模塊發(fā)送到停車場用戶管理中心計算機，計算機接受到信息后標記車輛為“已入庫狀態(tài)”。紅外線反射感應器不間斷工作，實時向停車場用戶管理中心傳送安全信息，保證車輛安全。

3.4 出口收費系統(tǒng)及流程

出口收費系統(tǒng)包括ZigBee協(xié)調器、ZigBee網(wǎng)絡傳輸模塊、顯示屏、擋車器、電動欄桿、攝像頭、收費窗口。臨時車輛駛向出口時,設在停車場出口處的攝像頭拍攝到車牌信息并將這些信息通過ZigBee網(wǎng)絡傳輸?shù)酵＼噲鲇脩艄芾碇行摹Ｍ＼噲鲇脩艄芾碇行母鶕?jù)信息調出相關頁面，依據(jù)費率計算出停車費，車主將相應金額跟停車卡交給出口處的管理人員，管理人員完成收費后啟動電動欄桿及擋車器放行車輛。

注冊車輛駛出停車場時,設在停車場出口處的ZigBee協(xié)調器檢測到車輛的ZigBee識別標簽并讀取車輛的相關信息，并將信息通過ZigBee無線網(wǎng)絡傳輸?shù)酵＼噲鲇脩艄芾碇行模＼噲鲇脩艄芾碇行拇_認信息有效，再根據(jù)停車時間等計算出停車金額。

3.5 停車場用戶管理中心

停車場用戶管理中心的功能包括以下幾項：

①防盜功能。在線監(jiān)控停車場進口、出口、收費以及停車場內部所有車輛的安全狀況。

②收費功能。包括1個車輛信息數(shù)據(jù)庫，每1個車輛有單獨的身份標識，對于注冊用戶為ZigBee標簽的mac地址，對于臨時用戶則為車牌號。

③管理功能。包括對停車場所有車位的實時信息進行匯總并通過入口處的車位顯示屏顯示。根據(jù)用戶發(fā)來的停車請求進行車位規(guī)劃，發(fā)送給各個模塊的ZigBee協(xié)調器。

4 結語

本文提出了一種基于ZigBee的停車場管理系統(tǒng)，對于注冊用戶，該系統(tǒng)可以無障礙完成停車，自動收費，停車場車位管理，車輛防盜，在大規(guī)模停車場對車位進行智能引導等工作。可有效地減少尋找停車位所消耗的時間，提高停車效率。

［1］李文忠，段朝玉.ZigBee無線網(wǎng)絡技術入門與實戰(zhàn)［M］.北京:北京航空航天大學出版社，2007:15-30.

［2］伏德雨，吳平毛，萬華.ZigBee在高速公路不停車收費系統(tǒng)中的應用［J］.單片機與嵌入式系統(tǒng)應用，2008（3）:50-52.