CN210865093U - 一种车位状态与分布的检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种车位状态与分布的检测系统，该系统基于地磁传感技术、超声波技术及Zigbee技术，能够实现车位状态和车位位置分布的检测，同时可以将车位信息无线发送给智能显示终端以及远程查询车位状况，并提供地图接口实现与谷歌地图、百度地图等地图进行嵌套链接等功能。本实用新型通过对车位周围地磁场的细微变化进行分析，磁场变化进一步引起电路阻值发生变化，阻值变化转化为电流变化通过Zigbee发送到智能显示终端，从而分析出车位信息。本实用新型实现了在远距离以及无线通信的情况下对车位占有情况的检测，解决了城市交通拥堵、用户泊车困难等问题，这无疑是缓解当下“停车难”问题的一个有力方法。

Description

一种车位状态与分布的检测系统

技术领域

本实用新型涉及地磁传感领域和物联网领域，更具体地说，涉及一种基于CC2530构造无线传感网络进行无线通讯的系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，汽车数量的快速增长，为了满足用户出行方便，通过车位状态与分布的检测技术可以快速检测空闲车位，以满足用户快速停车的需求。

相关技术的车位状态检测方法，主要是利用磁阻传感器对车位周围磁场的变化进行检测。但是，对于上述磁阻传感器，无论是路测停车位还是停车场停车位，车位的占用情况都不会产生频繁的变化，车位有时会被持续占用，有时也会持续空闲。而在此种情况下，车位附近的磁场，往往会受到外界环境的原因产生漂移，从而使磁阻传感器检测到磁场的变化，产生误检问题。因此本实用新型中结合磁阻传感器和超声波传感器进一步保证车位检测的正确性，避免误检问题的产生。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的导致的误检的缺陷，提供一种车位状态与分布的检测系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种车位状态与分布的检测系统，所述检测系统包括传感器模块、控制器、Zigbee无线传感网络和智能终端显示；所述传感器模块以分布式形式安装在每个监控车位，其中：

所述传感器模块包括地磁传感器和超声波测距传感器；所述地磁传感器和超声波测距传感器分别连接到控制器；其中：

所述地磁传感器，用于检测并传输当前监控车位的车位状态变化信号到控制器；

所述控制器，用于根据接收到的车位状态变化信号，驱动超声波测距传感器进入工作模式中；

所述超声波测距传感器，用于在进入到工作模式后，检测当前监控车位的汽车底盘与地面之间的间隔距离，其中，检测到的数据将进一步传输到控制器；

所述控制器、智能显示终端分别无线连接到Zigbee无线传感网络，当控制器根据从所述超声波测距传感器处接收到的数据，判断当前有车辆进入到检测范围时，所述控制器将生成车位状态信息以及车位分布信息，并把生成的信息以高低电平的形式通过Zigbee无线传感网络传输到智能终端显示，进行实时显示。

进一步的，所述智能显示终端内运行有数据处理模块、信息可视化模块和地图可视化模块，所述信息可视化模块和地图可视化模块分别连接到数据处理模块；

所述Zigbee无线传感网络一方面用于信息传输，另一方面用于将接收到的车位状态信息以及车位分布信息转换为系统车位分布图；所述系统车位分布图将进一步传输到数据处理模块；

所述数据处理模块用于将接收到的系统车位分布图和数据信息，分别传输到地图可视化模块和信息可视化模块；

所述信息可视化模块用于显示车位状态信息以及车位分布信息；

所述地图可视化模块用于将接收到的系统车位分布图与地图相嵌套，所述地图包括百度地图、谷歌地图和高德地图，在完成地图嵌套之后，用户则可以在智能显示终端上通过地图实时查看车位分布及状态。

进一步的，所述地磁传感器为AMR传感器、GMR传感器、TMR传感器、超声波测距传感器、电磁线圈传感器、光电传感器或上述任一、两种传感器的组合，用于对当前车位是否有车辆进行判断，并传输指令到控制器。

进一步的，所述Zigbee无线传感网络使用Zigbee技术，并通过蓝牙、WIFI或蓝牙和WIFI组合的无线传感方式来组建无线传感网络。

进一步的，所述智能终端包括手机终端、PC端、网页端或LCD显示屏，用于对车位的状态信息进行实时的显示。

进一步的，所述Zigbee无线传感网络与智能终端显示之间还连接有协调器；所述协调器以STM32芯片为主处理器，Zigbee无线传感网络由CC2530芯片开发板组建而成。

进一步的，所述STM32芯片分别连接到WIFI模块和以太网模块，从而实现Zigbee无线传感网络到协调器再到智能显示终端的连通。

实施本实用新型的一种车位状态与分布的检测系统，具有以下有益效果：实现了在远距离以及无线通信的情况下对车位占有情况的检测，解决了城市交通拥堵、用户泊车困难等问题，这无疑是缓解当下“停车难”问题的一个有力方法。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型公开的车辆检测系统结构图；

图2是磁场模型；

图3是组网流程图；

图4是网关结构图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

本实用新型公开的车辆检测系统通过AMR传感器探测不同类型的车辆经过检测范围时，对地磁场造成的扰动的不同来区分车辆类型，但是当检测距离增大时，AMR传感器检测到的地磁信号会明显减小，而环境中的电磁干扰会使系统错误判定为检测距离较远小型车辆。为了降低这种误判的发生概率，在AMR传感器检测地磁扰动的基础上加入一个超声波测距模块，由于前几年国家对汽车底盘离地标准规定为150-160mm之间，所以一般情况下汽车停在停车位可以通过超声波检测检测到底盘到地面的距离，距离满足要求的情况下判断为汽车，以此避免误判，通过在检测距离的同时可以确定车辆的存在，这样就可以降低电磁干扰对检测结果的影响。检测系统的工作原理图如图1示，该检测系统包括传感器模块L1、控制器L2、Zigbee无线传感网络L3和智能显示终端L4；其中：

所述传感器模块L1包括地磁传感器L11和超声波测距传感器L12；所述地磁传感器L11和超声波测距传感器L12分别连接到控制器L2；其中：

所述地磁传感器L11用于检测并传输车位状态变化信号到控制器L2；本实施例中，采用AMR传感器进行车位状态变化的监测；

所述控制器L2用于根据接收到的车位状态变化信号，驱动超声波测距传感器L12进入工作模式中；

所述超声波测距传感器L12用于在进入到工作模式后，检测汽车底盘与地面之间的间隔距离，其中，检测到的数据将进一步传输到控制器L2；

所述控制器L2、智能显示终端L4分别无线连接到Zigbee无线传感网络L3，当控制器L2根据从所述超声波测距传感器L12处接收到的数据，判断当前有车辆进入到检测范围时，所述控制器L2将生成车位状态信息以及车位分布信息，该信息将进一步通过Zigbee无线传感网络L3传输到智能终端显示L4；本实施例中，采用蓝牙和WIFI组合的无线传感方式来组建无线传感网络，用户在终端上即可通过蓝牙或者WIFI连接方式，进一步连接到传感器模块，由终端对传感器模块的监测数据进行实时显示，本实施例中，所述智能终端显示L4采用手机终端，其中：

所述智能显示终端L4内运行有数据处理模块L41、信息可视化模块L42和地图可视化模块L43，所述信息可视化模块L42和地图可视化模块L43分别连接到数据处理模块L41；

所述Zigbee无线传感网络L3一方面用于信息传输，另一方面用于基于Zigbee协议栈，将接收到的车位状态信息以及车位分布信息转换为系统车位分布图；所述系统车位分布图将进一步传输到数据处理模块L41；

所述数据处理模块L41用于将接收到的系统车位分布图和数据信息，分别传输到地图可视化模块L43和信息可视化模块L42；

所述信息可视化模块L42用于显示车位状态信息以及车位分布信息；

所述地图可视化模块L43用于将接收到的系统车位分布图与地图相嵌套，所述地图包括百度地图、谷歌地图和高德地图，在完成地图嵌套之后，用户则可以在智能显示终端L4上通过地图实时查看车位分布及状态。

在地磁检测的过程中将车辆视为一个双极性磁铁的模型，当车辆进入地磁场时，车辆自身磁场与地磁场会产生相互作用，这种作用会使车辆周围磁场有规律的发生变化。将车辆周围的混合磁场建立成一个磁偶极子模型，并以一个载有电流的环形回路作为这个磁偶极子的模型，如图2所示，建立的磁场模型为：

由式(1)可知，磁偶极子在P点的磁场强度会随着其所在位置的不同而不同，且不同的磁偶极子，其产生的磁矩

不同，在P点的磁场强度也不同。由通过采集车辆在不同检测距离时的磁场强度来获得车辆存在信息。

铁磁物质多少和测量距离与信号强弱有关，铁磁物质含量越多采集信号会越强，同时信号的强弱和距离传感器的距离R的平方成反比，车辆所含铁磁物质较多，且车上的AMR距离车辆可以很近，能够有效实现车辆存在的检测。

综上所述，本实用新型公开的无线通信技术方案是通过AMR传感器采集车位磁场信息，通过超声波进行“车辆存在”判断，并通过Zigbee通讯技术，组网为树型结构，进行数据交互，将信息传输到智能显示终端；

本实施例中，所述Zigbee无线传感网络与智能终端显示之间还连接有协调器；车位检测系统的开始处理步骤是车位终端申请入网，当协调器检测到车位终端的申请入网请求，将申请入网的指令通过与协调器连接的Zigbee无线传感网络传输到网关的协调器上，此时网关转换模式为用户组网模式，接收到终端节点的入网申请指令之后，网关审核同意并将申请入网的信息显示在网关的LCD显示屏，这时底层传感网络的组网完成。组网流程图如图3示。

组网完成后用户就可以采用多种方式对车位终端传感网络进行查询和控制，首先是通过网关中STM32的触摸屏对连接的底层网络进行控制，用户进入家电管控界面，根据管控界面内针对不同功能设置的虚拟按键，选择不同的操作从而实现自己想实现的目的。当用户通过网关中的操作按钮查询车位状态时，网关将调用Zigbee无线传感网络，把自身的get指令通过Zigbee无线传感网络传输到底层传感网络，车位终端接收到网关下发的指令之后执行网关的查询指令。终端设备依然可以通过协调器主动对智能终端进行数据传输，当车位终端检测到有车进入会发送指令告知智能终端此时车位状态，智能终端设备通过WIFI模块接收指令同时将显示界面的状态进行变换，从而实现实时的状态查询和显示。用户同样可以连接以太网使用Internet访问实现对车位状态的查询。通过这样的方式实现对车位检测系统的多访问方式接入，在很好地完成对车库车位的集中控制和管理的基础上，同时也满足不同用户的不同需求。

当每一个车位检测终端都接入了Zigbee无线传感网络中，其检测流程首先是AMR传感器采集无车状态时周围地磁场状况，根据此时的磁场状况行程一个稳定的阻值，当有车进入时车上的金属物体会对周围地磁场产生影响，此时传感器中的感应器采集到磁场变化从而造成传感器外围电路的阻值变化，进而得出电流变化，此时通过AMR传感器实时检测出车辆对地磁扰动的信号强度，将数据传输给控制器。此时，控制器对磁场扰动数据进行算法处理，同时启动超声波测距传感器来进行“车辆存在”判断，当判断车辆存在，控制器提取出车位的状态和车辆的信息，并把车辆的信息和车位状态以及分布通过以高低电平的形式传输给Zigbee无线传感网络，Zigbee无线传感网络通过组成的树型网络步步传输到终端显示设备；否则，不传输指令和信息。

由于铁磁含量以及检测距离AMR传感器三个轴方向上扰动强度都有影响，为降低在实际安放过程中放置地磁扰动探测模块时，AMR传感器与地面的角度不同而带来检测误差，设定地磁扰动探测模块的基准线时，对三个坐标轴方向上地磁信号基准值Signal进行运算处理，即：

利用式(2)所述的磁信号数据公式进行处理，可以很大程度上降低AMR传感器的摆放位置对检测结果带来的波动。

接收到的终端信息会汇集到协调器并由协调器中的WIFI模块传输到智能终端。协调器作为车位检测系统中的信息传输和处理部分，是本实用新型的数据中转站和沟通媒介，其设计应该满足现代智能交通系统对控制设备的集成化和小型化等方面的要求。协调器以STM32为主处理器，并且使用TI公司的CC2530芯片开发板组建了Zigbee无线传感网络，同时在STM32上增加了WIFI模块和以太网模块，从而可以实现Zigbee无线传感网络到协调器到智能终端的相通。网关的结构如图4所示。

网关的设计中Zigbee无线传感网络是网关与底层传感网络中的车位终端的信息通信接口；网关是信息的中转站，用户需要通过网关获取家庭传感网络中的家居的信息，同样用户可以在终端设备上发送查询命令，控制指令通过网关发送到底层传感网络从而实现远程查询。用户可以将智能终端与WIFI模块进行通信，实现进程用户对所有车位的监控和查询，同时以太网模块可以将网关接入到Internet上，实现用户对车位的远程检测和查询。最小系统模块是由电源模块、Nand Flash、SDRAM和晶振电路组成，其中Nand Flash模块可以在系统掉电的情况下保存程序，同时提供Flash存储空间。

协调器收集到终端传输的车位状态以及分布指令之后，会对整个车位状态进行储存，同时通过连接互联网，接入预先设置的服务器中，将数据存储到数据库中(本实施例中，采用腾讯云数据库)，可供用户随时查询，同时将地图分布以表格形式存入，在服务器中架设本地HTML文档将车位状态生成地图形式，以供嵌套地图。协调器收到终端传输的车位状态以及分布指令之后首先对数据进行分析，之后根据协议栈中设置的对应指令传输到智能终端或者PC机或LCD屏幕上，从而改变车库中车位状态以供用户查询。从而完成整个实用新型。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (7)

1.一种车位状态与分布的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括传感器模块、控制器、Zigbee无线传感网络和智能终端显示；所述传感器模块以分布式形式安装在每个监控车位，其中：

所述传感器模块包括地磁传感器和超声波测距传感器；所述地磁传感器和超声波测距传感器分别连接到控制器；其中：

所述地磁传感器，用于检测并传输当前监控车位的车位状态变化信号到控制器；

所述控制器，用于根据接收到的车位状态变化信号，驱动超声波测距传感器进入工作模式中；

所述超声波测距传感器，用于在进入到工作模式后，检测当前监控车位的汽车底盘与地面之间的间隔距离，其中，检测到的数据将进一步传输到控制器；

所述控制器、智能显示终端分别无线连接到Zigbee无线传感网络，当控制器根据从所述超声波测距传感器处接收到的数据，判断当前有车辆进入到检测范围时，所述控制器将生成车位状态信息以及车位分布信息，并把生成的信息以高低电平的形式通过Zigbee无线传感网络传输到智能终端显示，进行实时显示；

所述智能显示终端内运行有数据处理模块和地图可视化模块；

所述Zigbee无线传感网络将接收到的车位状态信息以及车位分布信息转换为系统车位分布图后，所述系统车位分布图将进一步传输到数据处理模块；

所述地图可视化模块连接到数据处理模块；所述数据处理模块用于将接收到的系统车位分布图传输到地图可视化模块；所述地图可视化模块用于将接收到的系统车位分布图与地图相嵌套，所述地图包括百度地图、谷歌地图和高德地图，在完成地图嵌套之后，用户则可以在智能显示终端上通过地图实时查看车位分布及状态。

2.根据权利要求1所述的一种车位状态与分布的检测系统，其特征在于，所述智能显示终端内还运行有信息可视化模块，所述信息可视化模块连接到数据处理模块；

所述数据处理模块在接收到的车位数据信息信息，将所述车位数据信息传输到信息可视化模块，进行数据可视化显示。

3.根据权利要求1所述的一种车位状态与分布的检测系统，其特征在于，所述地磁传感器为AMR传感器、GMR传感器、TMR传感器、超声波测距传感器、电磁线圈传感器、光电传感器或上述任一、两种传感器的组合，用于对当前车位是否有车辆进行判断，并传输指令到控制器。

4.根据权利要求1中所述的一种车位状态与分布的检测系统，其特征在于，所述Zigbee无线传感网络使用Zigbee技术，并通过蓝牙、WIFI或蓝牙和WIFI组合的无线传感方式来组建无线传感网络。

5.根据权利要求1中所述的一种车位状态与分布的检测系统，其特征在于，所述智能终端包括手机终端、PC端、网页端或LCD显示屏，用于对车位的状态信息进行实时的显示。

6.根据权利要求1中所述的一种车位状态与分布的检测系统，其特征在于，所述Zigbee无线传感网络与智能终端显示之间还连接有协调器；所述协调器以STM32芯片为主处理器，Zigbee无线传感网络由CC2530芯片开发板组建而成。

7.根据权利要求6中所述的一种车位状态与分布的检测系统，其特征在于，所述STM32芯片分别连接到WIFI模块和以太网模块，从而实现Zigbee无线传感网络到协调器再到智能显示终端的连通。

Images