基于ZigBee的大城市停车场管理系统设计

肖 燕

（宝鸡文理学院 计算机学院，陕西 宝鸡　721016）

基于ZigBee的大城市停车场管理系统设计

肖 燕

（宝鸡文理学院 计算机学院，陕西 宝鸡721016）

为了解决大城市停车难问题，提出了一种基于ZigBee技术的大城市停车场管理系统的设计方案。系统利用磁传感器采集停车位的状态信息，通过ZigBee无线传感器网络传输数据到上位机，最后将各点上位机的信息传送到城市控制中心进行处理。经测试，本系统可以完成对停车场的停车位状态的检测，可以将有限的停车位资源进行合理的使用，对用缓解交通拥堵有一定的实用价值。

ZigBee；停车场管理系统；无线传感网；物联网技术

随着我国大城市的私家车数量的急剧增加，城市交通拥堵问题日益突出，而停车位难找也成为造成城市拥堵的原因之一。在寸土寸金的城市里，如何将有限的停车位资源最大化的利用是解决停车难问题的关键。此外，由于停车位收费没有统一管理，部分收费人员中饱私囊，车主们也怨声载道。基于以上原因，文中提出了建立一个城市化的停车场管理系统的方案的解决方案，通过使用ZigBee技术设置监测节点，对城市内各停车场的停车位资源进行统一管理。

1　系统整体设计方案

ZigBee技术是物联网技术的重要组成部分，它具有安全性好、网络容量大、可靠性高、功耗低、时延短、成本低、有效范围小、构建的拓展性强、布线容易等特点，目前在城市交通、农业、医疗、工业控制等行业应用广泛。在本次设计中，通过布置ZigBee节点实现对城市各停车场的停车位的状态监控，从而实现对城市停车场的的统筹与管理。

系统首先布置ZigBee终端节点到各停车位，从而获取到停车位上是否有车辆的状态信息。通过ZigBee路由节点将状态信息传输至ZigBee协调器节点，最终通过串口传输到停车场的上位机。同时设计一个城市管理中心模块，各停车场的上位机通过Web网络将各停车位状态信息传输到该模块。由该模块完成对停车位的管理，主要功能包括停车位状态查询、收费信息查询和预定停车位等。本设计的总体框架结构如图1所示。

图1　系统总体结构框架图

2　系统硬件设计

硬件设计主要完成对停车位状态信息的采集与传送。信号的采集节点，也即是ZigBee终端节点，它是通过磁阻传感器外围电路、放大电路、比较电路和ZigBee外围电路来完成的。ZigBee模块选用的是TI公司的CC2530芯片。该芯片以非常低的总的材料成本建成强大的网络节点，并结合了领先的2.4 G的RF收发器的优良性能，而且具有业界标准的增强型8051单片机，系统内可编程闪存，8 kB RAM等特点［1］。ZigBee终端节点的硬件结构图如图2所示。

图2　硬件结构图

ZigBee节点通常分为终端节点、路由节点和协调器节点。终端节点即为系统中的感知采集节点，在采集到停车位状态信息后转发给路由节点，路由节点既可以采集信息又可以转发信息到协调器节点，协调器节点将信息汇总后通过串口传输到计算机中。针对现有的停车场布局，本系统采用了3种拓扑结构：线性结构、平面网状结构和多层网状结构。停车场信息采集网络拓扑图如图3所示。

图3　网络结构拓扑图

3　系统软件设计

3.1上位机设计

本系统中每个停车场通过ZigBee自组网来接收停车位的状态信息，因此通过串口从ZigBee协调器读取数据并进行数据处理的功能显得尤为重要。此功能模块包括上位机和数据服务器两个部分。上位机是从串口读取数据并进行处理，该功能使用微软公司的MSCOMM控件进行编程，数据服务器用于存储有效数据。系统按照设定的时间通过串口接收来自ZigBee协调器的数据并与数据服务器中的数据进行对比。如果数据不一致则表明停车位的状态改变，因此更新数据服务器中相应的数据，并显示出更新后的停车位状态信息，同时将更新的数据传送至城市控制中心。因此，上位机软件设计流程图如图4所示。

图4　上位机软件流程图

3.2城市控制中心设计

在本系统中，采用C/S模式进行设计。城市控制中心作为服务器端，接收来自各个停车场上位机发送的信息，同时也完成各个停车场收费管理等功能。该模块采用的网络传输协议是具有可靠传输特性的TCP协议，使用Socket套接字完成与上位机的连接。作为服务器的控制中心在初始化套接字Socket后等待作为客户端的上位机进行连接，一旦连接成功接收来自客户端的数据，并进行数据库的更新处理。接受模块的软件流程图如图5所示。

图5　接收模块软件流程图

4　系统测试

将终端节点、路由器节点、协调器节点安装完毕，并调试好串口、上位机和城市控制中心软件后进行测试。将终端节点放置在私家车车轮下方，并通过移动终端节点来模拟车辆的驶入和驶出，从而显示停车位的占位和空置状态。经测试，当车辆在终端节点的上方时，控制中心软件显示数据“0121”表示第1号停车场的第2停车位占用，同时当终端节点移至空地时，控制中心软件显示“0120”表示此车位空置。测试结果表明系统可正常运行。城市管理中心的人机交互界面如图6所示。

图6　人机交互界面

5　结　论

本系统将物联网技术中的ZigBee技术应用到对于停车场的停车位的管理中，并构建了一个城市管理中心来监控城市停车位的使用情况。经过测试，可以确认本系统可以实现对每个停车位的监控，并完成了城市管理中心数据的同步更新与管理。因此，本系统使得有限的停车位资源可以充分利用和有效管理，同时也方便了泊车用户，具有很大的市场前景，也为解决交通拥堵问题提供了一定参考价值。

［1］姜仲，刘但.ZigBee技术与实训教程——基于CC2530的无线传感网技术［M］.北京：清华大学出版社，2014.

［2］孙红，许涛，王颖慧，等.ZigBee网络的RFID技术在物联网中的研究［J］.微计算机信息，2011，27（7）：92-93.

［3］韩刚.基于ZigBee的智能控制系统［J］.中小企业管理与科技，2012（13）：278-280.

［4］岳学军，刘永鑫，王叶夫，等.基于ZigBee与地磁传感技术的停车诱导系统［J］.计算机应用，2014，34（3）：884-887.

［5］张玉杰，田硕.地下停车场智能化照明与停车引导系统设计［J］.自动化仪表，2014（4）：64-71.

［6］王浩.基于RFID和ZigBee技术的智能停车引导及车位管理系统设计［J］.山东交通学院学报，2014（1）：14-18.

Design of big city parking lots management system based on ZigBee

XIAO Yan
（School of Computer，Baoji University of Arts and Sciences，Baoji 721016，China）

In order to solve the problem of big cities parking difficulty，this paper proposes a design of big city parking lots management system based on ZigBee technology。The system use magnetic sensor to collect parking space，and then transmit data to the PC through the ZigBee wireless sensor network.At last，the information is sent to the city control center for processing.After the test，this system can detect parking state completely.It makes use of limited parking space resources reasonably，and it also has some practical value for easing traffic congestion.

ZigBee；parking lots management system；WSN；IOT

TN99

A

1674－6236（2016）09-0051-03

2015-10-07稿件编号：201510015

宝鸡文理学院院级项目（ZK15092）

肖 燕（1982—），女，湖北咸宁人，硕士，助教。研究方向：计算机应用。