CN201897884U - 基于ZigBee无线传感器网络的停车场智能管理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
基于ZigBee无线传感器网络的停车场智能管理装置
技术领域
[0001] 本装置涉及无线传感器网络管理装置，特别涉及停车场车位管理装置，具体为一 种基于ZigBee无线传感器网络的停车场智能管理装置。
背景技术
[0002] 现有停车场的车位识别技术主要有以下技术：人工识别车位状态、红外线测定、地 感线圈感应、摄像头视频采集停车场车位图像识别等技术。其中，人工识别对于较小的停车 场可以采用，但对于较大或多层次的停车场就存在识别困难的缺点；、红外线识别技术、地 感线圈识别方法能够自动完成车位的识别，但必须构建所谓的工业网络传输数据，工程量 较大；视频图像识别技术能够通过图像处理来完成车位的识别，具有一定的智能性，但是在 地下车库中光照和识别效果均不理想，同时也必须构建网络。
[0003] 采用ZigBee无线传感器构建无线网络能够很好的解决网络布线问题，而且 ZigBee具有低功耗、低成本、低速率、近距离、短延时、高容量等适合停车场管理技术的特 点。“ZigBee”是一个协议的名称，这一协议基于IEEE802. 15. 4标准，其目的是为了适用于 低功耗，无线连接的监测和控制系统。这一协议标准由ZigBee联盟维护。与现有的各种无 线通信技术相比较，ZigBee技术的低功耗、低速率最适合适用于无线传感器网络。
实用新型内容
[0004] 本实用新型为了解决现有停车场车位管理技术落后的问题，提供一种基于ZigBee 无线传感器网络的停车场智能管理装置。
[0005] 本实用新型具体采用如下技术方案实现：基于ZigBee无线传感器网络的停车场 智能管理装置，包括PC机、网关节点、路由器主节点和终端子节点，所述的网关节点中连接 有网络协调器，网络协调器通过RS232接口连接PC机；网络协调器和路由器主节点采用 FFD (FullFunction Device，全功能设备）模块来实现，终端子节点采用精简功能设备RFD 实现，RFD由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量模块组成。所述的传感器模块 中的传感器采用红外传感器。
[0006] 本系统是基于IEEE 802. 15. 4技术标准和ZigBee网络协议而设计的，采用以太网 络进行数据通信的无线传感器网络，它是由大量的终端子节点、路由器主节点和数据传输 模块组成的分布式系统。为了减少网络整体的功耗，延长传感器节点的寿命，网关节点、路 由器主节点和终端子节点之间通过ZigBee无线传感器网络连接，实现信息交换，终端子节 点负责对数据的感知和处理并传送给路由器主节点；PC机通过网络获取终端子节点采集 到的信息，实现对停车场的有效控制和管理。
[0007] PC机作为人机交互的控制中心，管理整个装置的运行和停止以及发送命令；网关 节点包括网卡和网络协调器用于组建以太网和ZigBee网络，PC机控制中心可以通过以太 网将数据传输到远程监控中心，通过ZigBee无线传感器网络采集车位信息，本实用新型采 用分簇型拓扑结构组建ZigBee无线传感器网络；路由器主节点的主要功能是对各个终端子节点进行管理，负责数据的收集，并将数据发送到网关节点处的数据中心。终端子节点 的主要功能是通过红外传感器采集停车位中是否有停放车辆的参数，然后将数据放到缓存 中，可以实时采集新的数据覆盖原有数据，如果收到路由器主节点的唤醒信号，就将缓存中 的数据发送过去，如果在路由器被主节点唤醒时缓存没有数据就重新对设备的运行数据进 行采集并发送。
[0008] 与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果，即：
[0009] (1)采用ZigBee技术组建无线传感器网络，使得装置功耗低、成本低，延迟短，可 以有效即时的完成车位管理。
[0010] (2)终端子节点采用精简功能设备RFD，其内部电路较少，实现相对简单，利于节 约能源。
[0011] (3)采用簇状网结构，具有高可靠性和稳定性，并且可以减少网络整体的功耗，降 低传感器节点的寿命。
[0012] (4)整个网络准确率较高，保证了停车场的智能管理。 附图说明：
[0013] 图1为本实用新型所述装置的硬件结构框图；
[0014] 图2为本实用新型所述装置的ZigBee无线传感器网络分簇型拓扑结构示意图；
[0015] 图3为本实用新型所述的终端子节点的组成框图。
[0016] 图中：1-PC机，2-网关节点，3-路由器主节点，4-终端子节点，5-传感器模块， 6-处理器模块，7-无线通信模块，8-能量模块。
具体实施方式：
[0017] 本实用新型具体采用如下技术方案实现：基于ZigBee无线传感器网络的停车场 智能管理装置，包括PC机1、网关节点2、路由器主节点3和终端子节点4，所述的网关节点 2中连接有网络协调器，网络协调器通过RS232接口连接PC机1 ；网络协调器和路由器主节 点3采用FFD (Full Function Device，全功能设备）模块来实现，终端子节点4采用精简功 能设备RFD实现，FFD包括处理器、无线通信设备和能量设备；RFD由传感器模块5、处理器 模块6、无线通信模块7和能量供应模块8组成。所述的传感器模块5中的传感器采用红外 传感器。
[0018] 在停车场每个车位中心处安装终端子节点4采集车位状态信息；一个路由器主节 点3下可分布5〜20个终端子节点4，路由器主节点3设置于所属终端子节点的中心为最 佳，具体数量可根据停车场的大小和停车位的分布结构确定，并通过软件人工定义。在停车 场的管理基站处安装PC机1和网关节点2，用于车位状态数据信息的汇总。网关节点2中 的网络协调器通过RS232接口连接PC机1，网络协调器启动ZigBee网络、管理路由器主节 点3和终端子节点4信息，还能提供路由消息、安全管理和其他服务。路由器主节点3主要 任务是发送和接受信息，终端子节点4通过红外传感器感应停车场中的车位状态，当有车 辆驶入空车位时，即进入红外感应区域，则终端子节点4中的传感器模块5触发中断，唤醒 终端子节点4通过路由器主节点3给网络协调器发送数据，网络协调器传输数据到PC机 1，形成车位使用状态数据，并通过数据管理停车场；同理，当车辆驶离车位时，终端子节点4中的传感器模块5接通，终端子节点4发送数据给网络协调器并传输给PC机1。同时，装 置也可逆向操作由PC机1向各设备发送命令，路由器主节点3经网络协调器接收到上级的 查询请求后，对所有其下属终端子节点4所监控的停车位进行数据采集，然后上传。
[0019] 基于ZigBee无线传感器网络的停车场智能管理装置搭载系统的数据中心每隔半 小时对所有设备的运行状态检查一遍，路由器主节点3在接收到查询请求后，对自己所有 的终端子节点4所监控的车位信息进行数据采集，然后统一上传到数据中心，数据中心将 传送来的数据进行入库保存，并实时的显示到PC机1平台上。当用户觉得没有监控的需要 时，可以退出程序，终止对所有设备的监控，如果需要重新对进行监控时，只要重新启动程 序。
[0020] 网关节点2的硬件设计采用三星公司生产的基于ARM9内核的S3C2410A为微控制 器核心，S3CM10A控制器通过集成液晶控制器接口与PC机1显示屏相连，通过网卡控制芯 片CS8900A实现数据的以太网传输；通过SPI连结采用CCM20无线通信模块7的网络协调 器对各节点采集的数据接收和传输。最终网关节点2实现停车场采集网络数据的汇总、存 储、显示。一个终端子节点4通常由传感器模块5、处理器模块6、无线通信模块7和能量模 块8组成，传感器模块5可选用TCRT5000型红外传感器，能量模块8通常采用微型电池，为 各节点提供运行所必须的能量。终端子节点4是以MSP430FE427单片机为核心及外围电路 (晶振电路、电源电路、复位电路、液晶显示、RS232通讯、JTAG调试和A/D转换）母板和以 CC2420为核心的RF卡。
[0021] 停车场停车位信息是由终端子节点4的红外传感器采集模拟数据，经过处理后送 入A/D转换通道转换为数字信号，并将数字信号作为原始数据输入到处理器模块6中，处理 器模块6中的控制芯片将接收到的数字信号进行存储、融合等数据处理之后通过SPI接口 发送到与之相连接的无线通信模块7中，即我们采用的CCM20射频发射模块，CC2420射频 模块把收到的数据通过无线传感器网络打包发射至路由器主节点3，路由器主节点3接收 其下属终端子节点4的信息并将各种信息融合、汇总后发送至网关节点2，最终上传至PC机 1，显示当前停车场车位信息。
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