基于物聯網的城市停車位管理系統

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，國際電信聯盟（ITU）發布了《ITU互聯網報告2005：物聯網》，正式提出了“物聯網”的概念[1]。報告指出：無所不在的“物聯網”通信時代即將來臨，世界上所有的物體都可以通過互聯網主動進行信息交換。射頻識別技術（RFID）、無線傳感網絡技術（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”，對物聯網作了進一步的描述，并于2009年制定了物聯網研究策略的路線圖[2]。

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

傳統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，可以把一座城市的停車位信息整合到一起，并動態實時地在網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，同時也節約了大量的人力物力資源。

1　系統模型

基于物聯網技術的城市停車位管理系統采用“監控中心—停車場主控節點—停車位測控器”的三層結構，通過2.5G/3G的技術將監控中心的城市停車場控制系統軟件和停車場主控節點聯系起來，而停車場主控節點又通過自主研發的停車位網絡將停車位的數據信息發送到相關的停車位節點。（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。）該系統的結構圖如圖1所示。

圖1　城市停車位監控系統的結構圖

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

2　核心硬件設計

2.1　車載電子標簽和停車位測控節點

ZigBee技術是一組基于IEEE 802.15.4無線標準研發的有關組網、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、低數據速率、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，Freescale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。