CN105448130A - 一种基于ZigBee的地磁式停车场管理系统及管理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于ZigBee的地磁式停车场管理系统及管理方法，属于停车场管理技术领域。目的是提供一种安装简便，位置灵活，功耗小，具有更高的稳定性和性价比的管理系统，包括主控终端及液晶屏，还包括设置在每个停车位的地磁传感器，每个地磁传感器连接一个ZigBee模块，所有ZigBee模块与中心ZigBee接收终端共同组成ZigBee通讯网络，中心ZigBee接收终端与主控终端通讯连接。还公开了利用上述管理系统的管理方法，方法为ZigBee通讯网络采集地磁信号并传送给主控终端，主控终端判断停车位上是否有车并将判断结果显示在液晶屏上。本发明的系统及方法可以应用于大型停车场的管理。

Description

一种基于ZigBee的地磁式停车场管理系统及管理方法

技术领域

本发明具体涉及一种基于ZigBee的地磁式停车场管理系统及管理方法，属于停车场管理技术领域。

背景技术

当今的停车场管理系统主要是在停车场的人口处应用射频技术安装自动识别的非接触式卡或图像识别车牌来对出入停车场的车辆进行实施判断和识别、并具有出入许可权、引导、记录、收费、放行等智能化、自动化、人性化的停车场管理。

目前使用的停车场车辆检测技术主要有：

地埋线圈式磁感应检测器

不足：1、线圈在安置或维护时必需直接埋入车道，如交通会临时受到拦阻；2、切割路面面积比较大，埋置线圈的切缝软化了路面，路面被雨水浸泡后轻易呈现路面下陷，使路基遭到粉碎，轻易造成整个路面的下陷。3、感应线圈易受冰冻、路基下沉、盐碱等天然情况的影响，易破坏，利用寿命短。4、感应线圈因为自身的特点限定，当车流拥堵，车间距小于3m的时辰，其检测精度年夜幅度低落，乃至无法检测。

波频车辆检测器

波频车辆检测器是以微波、超声波和红外线等对车辆发射电磁波孕育发生感应的检测器，以红外技术进行解说。红外技术车辆检测器红外技术车辆检测器是利用红外发射管，发射出一定波长的不可见的红外线光，从而利用红外接收管来接收被反射回来的的红外线，以达到停车场内车位上车辆有无的判断和识别。可以通过调节接收红外线的灵敏度，达到最佳的车辆有无得判断效果，红外技术具有成本低和安装简便的特点。

不足：由于红外技术的抗干扰性很差，在户外的强光下红外线的停车场车辆检测功能基本失效，因此红外技术在停车场内的运用还是很局限。

视频检测器

视频检测器是经由过程视频摄像机作传感器，在视频范畴内配置假造线圈，即检测区，车辆进入检测区时使配景灰度值产生变化，从而得知车辆的存在，并以此检测车辆的流量和速率

不足：安置调试复杂，造价比较高，易受恶劣气候、灯光、暗影等环境因素的影响，汽车的动态暗影也会带来滋扰，出现晚上误报率比较高

发明内容

因此，本发明目的是提供一种安装简便，安装位置灵活，功耗小，具有较强的抗干扰能力和灵敏度，具有更高的稳定性和性价比，并可将停车场内的车位信息和安防信息实时的显示于液晶界面以及上位机的基于ZigBee的地磁式停车场管理系统，包括主控终端及与主控终端连接的液晶屏，其特征在于，所述管理系统还包括设置在每个停车位的地磁传感器，每个地磁传感器连接一个ZigBee模块，所有ZigBee模块与中心ZigBee接收终端共同组成ZigBee通讯网络，中心ZigBee接收终端与主控终端通讯连接。

进一步的，所述主控终端为单片机，所述地磁传感器为双轴式磁阻传感器。

进一步的，所述管理系统还包括火焰传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、灯光节能控制模块，所述火焰传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、灯光节能控制模块共同连接到一个加入ZigBee通讯网络的ZigBee模块。

进一步的，所述管理系统还包括与主控终端连接的上位机。

本发明还提供了利用上述管理系统的基于ZigBee的地磁式停车场管理方法，所述方法为：

ZigBee通讯网络采集地磁信号并传送给主控终端，主控终端判断停车位上是否有车，主控终端将判断结果显示在液晶屏上。

进一步的，所述方法还包括主控终端将判断结果显示在液晶屏上的同时，将判断结果传送给上位机。

进一步的，所述ZigBee通讯网络采集地磁信号，主控终端判断停车位上是否有车的算法如下：

步骤1取样学习，取样k个地磁信号采集数据(k<＝20)，并求得期望E(xi)和方差D(xi),并且设置期望阀限值E和方差的阀限值D。

步骤2：xi为采集到的地磁信号数据，采集20个数据xi后就计算这20个数据的期望，期望公式如下：

E(X)＝∑xi*p(xi)(i<＝20)

其中的xi表示20个数据的第i个数据，p(xi)表示第i个数据出现的概率，

步骤3：对采集到的数据求方差，方差公式如下：

D(xi)＝∑(xi*E(X))2*p(xi)(i<＝20)

其中的xi表示20个数据的第i个数据，p(xi)表示第i个数据出现的概率。步骤4：根据方差和期望的值判定车位上有无车，如果同时满足E(X)<＝E0(X)*E和D(X)<＝D0(X)*D即判断该时刻有车，否则判定该时刻无车。

本发明的有益效果在于，本设计是基于ZigBee的地磁式停车场管理系统，采用先进的ZigBee技术，构造车联网的物联网理念。利用地磁信号采集方式来检测停车场车位的状态，能够实现停车场的智能化、自动化、人性化的统一管理。具有一定的技术先进性和理念先进性。地磁采集模块安装简便，安装位置灵活，功耗小，具有较强的抗干扰能力和灵敏度。能够实现停车场内的安防监控报警，驾驶者进入停车场时可以根据液晶屏上显示的车位信息能更便捷的进行泊位停车。利用ZigBee进行组网传输，使用先进的双轴磁阻传感器进行地磁信号的采集，从而实现对停车场车位上车位的检测，具有更高的稳定性和性价比，并能够将停车场内的车位信息和安防信息实时的显示于液晶界面以及上位机监控软件。是当今停车场管理系统的发展趋势，可以应用于大型停车场的管理。

附图说明

图1为本发明一种基于ZigBee的地磁式停车场管理系统的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式中地磁传感器的工作原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于ZigBee的地磁式停车场管理系统，包括主控终端及与主控终端连接的液晶屏，管理系统还包括设置在每个停车位的地磁传感器，每个地磁传感器连接一个ZigBee模块，所有ZigBee模块与中心ZigBee接收终端共同组成ZigBee通讯网络，中心ZigBee接收终端与主控终端通讯连接。

本发明采用ZigBee无线通信技术，ZigBee传输距离为10到75米，通信时延为15到30毫秒；寻址方式分为2种：64bit的IEEE地址和l6bit的本地地址，一个ZigBee网络可以容纳255个设备，最高可达650000个；拓扑形式主要有星形、树形和网状；功耗非常低，使用普通的5号电池就可维持数年的时间。

进一步的，主控终端为C8051F单片机，地磁传感器为双轴式磁阻传感器。上位机形式检测停车场内的相关信息，选用的是双轴磁阻传感器HMC1022具有X轴方向和Y轴方向的两个全差分信号输出，双轴磁阻传感器HMC1022可以分辨出地球磁场六千分之一的变化

进一步的，所述管理系统还包括火焰传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、灯光节能控制模块，所述火焰传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、灯光节能控制模块共同连接到一个加入ZigBee通讯网络的ZigBee模块。

采用DHT11数字温湿度传感器检测停车场温湿度，采用检测波长较长的红外线，从而来判断停车场中是否出现火焰，采用离子式烟雾传感器检测烟雾状态，采用两个光敏电阻来采集光照强度，采用集成芯片KD956设计报警电路。

进一步的，所述管理系统还包括与主控终端连接的上位机。上位机用于控制中心监控整个停车场的使用和管理情况。

双轴式磁阻传感器的工作原理如图2所示，本设计选用的是HMC1022地磁传感器，其具有X轴方向和Y轴方向的两个全差分信号输出，双轴磁阻传感器HMC1022可以分辨出地球磁场六千分之一的变化，本模块硬件的结构分为几个主要部分：地磁信号数据的采集；地磁数据的分析处理，包括信号放大和A/D转换；地磁信号数据的传输，低功耗的电源供电设计。以分部分化的思想结构实现本模块的整体设计。采用芯片AD7705来综合实现信号的放大以及A/D的转换，产生置位复位脉冲的电路选用的芯片为IRF7015。

利用上述管理系统的基于ZigBee的地磁式停车场管理方法，所述方法为：

ZigBee通讯网络采集地磁信号并传送给主控终端，主控终端判断停车位上是否有车，主控终端将判断结果显示在液晶屏上。

进一步的，所述方法还包括主控终端将判断结果显示在液晶屏上的同时，将判断结果传送给上位机，火焰传感器、烟雾传感器、温湿度传感器的采集数据也可以显示在上位机屏幕上及液晶屏上。

进一步的，所述ZigBee通讯网络采集地磁信号，主控终端判断停车位上是否有车的算法如下：

步骤1取样学习，取样k个地磁信号采集数据(k<＝20)，并求得期望E(xi)和方差D(xi),并且设置期望阀限值E和方差的阀限值D。

步骤2：xi为采集到的地磁信号数据，采集20个数据xi后就计算这20个数据的期望，期望公式如下：

E(X)＝∑xi*p(xi)(i<＝20)

其中的xi表示20个数据的第i个数据，p(xi)表示第i个数据出现的概率，

步骤3：对采集到的数据求方差，方差公式如下：

D(xi)＝∑(xi*E(X))2*p(xi)(i<＝20)

其中的xi表示20个数据的第i个数据，p(xi)表示第i个数据出现的概率。

步骤4：根据方差和期望的值判定车位上有无车，如果同时满足E(X)<＝E0(X)*E和D(X)<＝D0(X)*D即判断该时刻有车，否则判定该时刻无车。

本发明通过ZigBee组成一个小型的无线数据传输网络。数据传输形式为多对点小型网络传输形式，数据采集均以ZigBee芯片加外围电路完成，数据采集可包括地磁模块采集停车场内的车位状态、停车场内的温湿度、光照强度、安防状态的火焰和烟雾情况。采用多点数据采集，并以ZigBee进行相应的数据算法处理，从而ZigBee将数据以无线的形式发送到与主控C8051F020以串口方式连接的中心ZigBee接收终端进行多对点的接收。中心ZigBee接收终端接收到多点数据后以多机的通信方式将多点数据传输给主控C8051F020单片机，主控终端C8051F020单片机接收到数据并将数据处理后，实时的将信息显示在液晶屏上，便于汽车驾驶人员在停车场入口处能够及时的了解到停车内的空闲车位信息，以及安防状态。同时终端主控C8051F020通过另一串口，也以串口通信方式将接收到的停车场内的数据信息发送到上位机软件以使停车场管理人员能够对停车场进行监控管理。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于ZigBee的地磁式停车场管理系统，包括主控终端及与主控终端连接的液晶屏，其特征在于，所述管理系统还包括设置在每个停车位的地磁传感器，每个地磁传感器连接一个ZigBee模块，所有ZigBee模块与中心ZigBee接收终端共同组成ZigBee通讯网络，中心ZigBee接收终端与主控终端通讯连接。

2.如权利要求1所述的基于ZigBee的地磁式停车场管理系统，其特征在于，所述主控终端为单片机。

3.如权利要求1所述的基于ZigBee的地磁式停车场管理系统，其特征在于，所述地磁传感器为双轴式磁阻传感器。

4.如权利要求1所述的基于ZigBee的地磁式停车场管理系统，其特征在于，所述管理系统还包括火焰传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、灯光节能控制模块，所述火焰传感器、烟雾传感器、温湿度传感器、灯光节能控制模块共同连接到一个加入ZigBee通讯网络的ZigBee模块。

5.如权利要求1所述的基于ZigBee的地磁式停车场管理系统，其特征在于，所述管理系统还包括与主控终端连接的上位机。

6.一种利用权利要求1所述的管理系统的基于ZigBee的地磁式停车场管理方法，其特征在于，所述方法为：

ZigBee通讯网络采集地磁信号并传送给主控终端，主控终端判断停车位上是否有车，主控终端将判断结果显示在液晶屏上。

7.如权利要求6所述的基于ZigBee的地磁式停车场管理方法，其特征在于，所述方法还包括主控终端将判断结果显示在液晶屏上的同时，将判断结果传送给上位机。

8.如权利要求6所述的基于ZigBee的地磁式停车场管理方法，其特征在于，所述ZigBee通讯网络采集地磁信号，主控终端判断停车位上是否有车的算法如下：

步骤1取样学习，取样k个地磁信号采集数据，k<＝20，并求得期望E(xi)和方差D(xi),并且设置期望阀限值E和方差的阀限值D；

步骤2：xi为采集到的地磁信号数据，采集20个数据xi后就计算这20个数据的期望，期望公式如下：

E(X)＝∑xi*p(xi)i<＝20

其中的xi表示20个数据的第i个数据，p(xi)表示第i个数据出现的概率；

步骤3：对采集到的数据求方差，方差公式如下：

D(xi)＝∑(xi*E(X))2*p(xi)i<＝20

其中的xi表示20个数据的第i个数据，p(xi)表示第i个数据出现的概率；

步骤4：根据方差和期望的值判定车位上有无车，如果同时满足E(X)<＝E0(X)*E及D(X)<＝D0(X)*D即判断该时刻有车，否则判定该时刻无车。