基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能車輛管理系統(tǒng)

引言

　　物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)控、連接、互動(dòng)的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實(shí)現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識(shí)別、管理和控制。

　　本文設(shè)計(jì)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的區(qū)域智能車輛管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)繳費(fèi)無人化，信息透明化、實(shí)時(shí)化，能夠減少繳費(fèi)時(shí)間，緩解交通壓力，節(jié)省人力、財(cái)力，最終實(shí)現(xiàn)交通管理智能化。

　　1 設(shè)計(jì)背景

　　電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)是目前世界上最先進(jìn)的收費(fèi)系統(tǒng)，是智能交通系統(tǒng)的服務(wù)功能之一，過往車輛通過道口時(shí)無須停車，即能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)收費(fèi)。車輛在通過收費(fèi)站時(shí)，通過車載設(shè)備實(shí)現(xiàn)車輛識(shí)別、信息寫入（入口）并自動(dòng)從預(yù)先綁定的IC卡或銀行帳戶上扣除相應(yīng)資金（出口），使用該系統(tǒng)，車主只要在車窗上安裝感應(yīng)卡并預(yù)存費(fèi)用，通過收費(fèi)站時(shí)便不用人工繳費(fèi)，也無須停車，高速費(fèi)將從卡中自動(dòng)扣除。這種收費(fèi)系統(tǒng)每車收費(fèi)耗時(shí)不到兩秒，其收費(fèi)通道的通行能力是人工收費(fèi)通道的5到10倍。

　　ETC系統(tǒng)由后臺(tái)系統(tǒng)、車道控制器、速度傳感器裝置和微波通訊設(shè)備等組成。

　　本文引入gprs提供了對(duì)車主的收費(fèi)信息通知功能；并在此基礎(chǔ)上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)中的其他關(guān)鍵技術(shù)，將之利用在車輛管理系統(tǒng)中。當(dāng)代車輛管理系統(tǒng)大多依靠人工登記，在一個(gè)大型停車場(chǎng)中，入口和場(chǎng)內(nèi)都需要有相關(guān)人員進(jìn)行監(jiān)護(hù)和登記，在車輛進(jìn)出高峰期存在人員不足、調(diào)度失調(diào)、存在安全隱患等不足；在車輛數(shù)量的低谷時(shí)期又存在人員冗余的問題，所以一種無人值守的智能車輛管理系統(tǒng)亟須融入到現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)中。

　　目前已經(jīng)開發(fā)出來的比較先進(jìn)的車輛管理雖然能夠一定程度實(shí)現(xiàn)無人化管理，但是存在很多問題。首先，僅僅使用了射頻識(shí)別技術(shù)，能夠做到自動(dòng)收費(fèi)，但是在無人監(jiān)管下存在收費(fèi)不透明的問題。而我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)將語音播報(bào)和電話告知加入到停車收費(fèi)中，這樣大大增加了收費(fèi)的透明度。其次，目前的系統(tǒng)對(duì)停車場(chǎng)所得監(jiān)管缺少更全面的措施，有線監(jiān)控設(shè)備存在線路容易被破壞的缺點(diǎn)，因此在安防中有很大盲區(qū)。而我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用無線通信方式傳回圖像信息，并且在車位安裝了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，這樣可以將監(jiān)控措施具體到每一個(gè)車位，極大增強(qiáng)了停車區(qū)域的安全系數(shù)。

　　最后，出于安全考慮，在GPRS建立的人機(jī)交互中，增加了事故播報(bào)等功能。這樣即便發(fā)生了事故，車主也能第一時(shí)間了解到情況從而做出最快的方案。

　　2 設(shè)計(jì)原理

　　2.1 設(shè)計(jì)思路

　　出于完善和更人性化電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)、解決大型停車場(chǎng)以及小區(qū)停車場(chǎng)的車輛管理調(diào)度的目的，本設(shè)計(jì)以物聯(lián)網(wǎng)為背景，將嵌入式技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)、數(shù)字控制等技術(shù)有效地集成運(yùn)用于交通運(yùn)輸管理體系。

　　系統(tǒng)包含以下幾個(gè)部分：車輛射頻識(shí)別和信號(hào)處理部分、視頻監(jiān)控及圖像傳輸部分、區(qū)域內(nèi)部無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部分、GPRS通訊部分、上位機(jī)綜合決策部分，其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖2所示：

　　2.2 模塊設(shè)計(jì)

　　2.2.1 RFID讀寫設(shè)備

　　RFID讀寫設(shè)備主要完成車上卡片與主機(jī)上的信息的交換，用于識(shí)別車輛信息以及完成收費(fèi)等一系列服務(wù)，此部分要求模塊穩(wěn)定度高，靈敏度高，可以實(shí)現(xiàn)2米以上讀卡，讀卡速度可以設(shè)定，至少是10ms，相同ID信息輸出時(shí)間間隔設(shè)定為2分鐘以上，與上位機(jī)通信采用232接口，系統(tǒng)可以在很短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)收費(fèi)等系列服務(wù)。

　　無源RFID系統(tǒng)由無源RFID標(biāo)簽、天線、RFID讀卡器組成，如圖3所示：

　　2.2.2 視頻監(jiān)控及圖像傳輸部分

　　攝像頭作為RFID讀寫器的輔助設(shè)備，可以在繳費(fèi)、登記時(shí)對(duì)車輛進(jìn)行監(jiān)控、抓拍，防止在無人值守情況下發(fā)生車輛作弊行為。

　　應(yīng)用基于WIFI的無線IP攝像頭作為監(jiān)控設(shè)備。選用88W8510 WIFI模組來實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有IEEE 802.11b/g功能的無線橋接設(shè)備，以構(gòu)建無線傳輸環(huán)境，將攝像頭DSP送出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過打包分組，通過無線環(huán)境傳送到電腦或無線網(wǎng)絡(luò)，在上位機(jī)決策終端顯示圖像信息。圖7為無線攝像頭監(jiān)控界面以及車庫中反射式紅外傳感器的測(cè)量返回值，用以判定車輛是否進(jìn)入。其工作原理圖如圖4所示：

　　2.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

　　項(xiàng)目中，每個(gè)車庫或者車位都裝有一套基于CC2530的無線傳感器節(jié)點(diǎn)，以CC2530為核心，搭建溫度、濕度、位置傳感器等相關(guān)外設(shè)，可以實(shí)時(shí)采集車位信息，并以一定的時(shí)間間隔將數(shù)據(jù)互發(fā)送給子網(wǎng)的主機(jī)，再由主機(jī)發(fā)送給上位機(jī)決策端，在必要的情況下可以通過GPRS模塊把車位信息迅速傳給車主，保證了停車場(chǎng)及車主財(cái)產(chǎn)的安全。傳感器節(jié)點(diǎn)模塊如圖5、圖6所示。

　　2.2.4 GPRS通信設(shè)備

　　采用MC52i 模塊作為GPRS通信的核心，如圖7所示。當(dāng)車輛進(jìn)出停車場(chǎng)時(shí)，可將RFID讀寫器對(duì)車主的射頻卡進(jìn)行的操作以短信或者語音播報(bào)的形式告知車主，這樣可以將停車場(chǎng)的收費(fèi)信息、停車場(chǎng)的車位情況、環(huán)境信息及時(shí)傳達(dá)給車主，如圖8所示。

　　2.2.5 綜合決策終端

　　本文設(shè)計(jì)的上位機(jī)綜合決策終端作為智能車輛管理系統(tǒng)的核心，軟件采用C#語言編，寫能夠?qū)崟r(shí)顯示RFID讀寫器的工作情況，將讀取的車輛信息、車輛停放時(shí)間、收費(fèi)情況、停車場(chǎng)車位情況、環(huán)境信息等數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫，方便存檔和調(diào)用。同時(shí)，和GPRS模塊相連，能夠由管理員在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候向車主發(fā)送信息，或者預(yù)設(shè)好發(fā)送信息的時(shí)間，系統(tǒng)可以通過實(shí)時(shí)時(shí)鐘定時(shí)給每一位進(jìn)出停車場(chǎng)的車主報(bào)送相關(guān)信息。實(shí)現(xiàn)快速信息處理，縮短服務(wù)時(shí)間，提高工作效率。　　

　　3 結(jié)語

　　綜上所述，本文設(shè)計(jì)的車輛管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)，既省時(shí)又省力。通過GPRS及時(shí)將收費(fèi)信息、出入時(shí)間等反饋給用戶。利用Zigbee技術(shù)組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，將停車場(chǎng)信息融入到控制終端，方便物流管理。該套系統(tǒng)綜合性價(jià)比極高，不僅適用于小區(qū)車輛管理，還用于高速不停車收費(fèi)系統(tǒng)、圖書館管理，倉庫管理，畜牧管理，軍事管理等領(lǐng)域，推進(jìn)了物流管理的智能化發(fā)展。