基于機智云物聯(lián)網(wǎng)平臺的停車場管理系統(tǒng)設(shè)計

本文介紹的智慧停車場系統(tǒng)是由安徽理工大學(xué)殷雨彤設(shè)計開發(fā)完成。該停車場管理系統(tǒng)是以STM32F103ZE作為系統(tǒng)核心控制器，融合窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（NB-IoT技術(shù)）、紅外傳感技術(shù)以及機智云物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時監(jiān)測及傳輸、用戶端遠(yuǎn)程控制，車位管理更便捷高效，車位分配更快速和合理。

01引 言

窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）技術(shù)適合在停車管理等場景中應(yīng)用。由傳感模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，STM32芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，窄帶物聯(lián)網(wǎng)模塊將參數(shù)上傳至云端，即可實現(xiàn)用戶遠(yuǎn)程監(jiān)測停車場信息并進(jìn)行有效調(diào)度。

02系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計

由于智慧停車場管理系統(tǒng)需要對停車場的車位信息進(jìn)行收集，并上傳至云平臺以實現(xiàn)大數(shù)據(jù)監(jiān)控和車庫管理系統(tǒng)與汽車調(diào)度，因此主要采用了三層整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，終端層、網(wǎng)絡(luò)層與平臺層。

終端層傳感設(shè)備負(fù)責(zé)采集車位信息數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)層通信模塊將采集的數(shù)據(jù)上傳至云平臺，云平臺在物聯(lián)網(wǎng)體系中具有接收、存儲、處理數(shù)據(jù)等功能。由此，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)車位信息實時監(jiān)控，還能夠遠(yuǎn)程管理車位，快速分配空余車位，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

03物聯(lián)網(wǎng)平臺

NB-IoT是3GPP針對低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)進(jìn)行蜂窩通信定義的新一代蜂窩物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)。使用NB-IoT技術(shù)有著很多優(yōu)點：首先其信令帶寬只有200kB,因此能夠比較有效地使用頻譜資源；其次，由于NB-IoT具備廣覆蓋范圍、多接入、低功耗、低成本的優(yōu)勢，因此采用了端到端的解決方案。面向低速率、大用戶數(shù)目以及長距離、廣覆蓋范圍等典型的M2M環(huán)境下，如智能城市、智慧穿戴設(shè)備、智慧農(nóng)業(yè)等，具有廣泛應(yīng)用。

智慧停車場管理系統(tǒng)對車位信息采集及分配進(jìn)行主要控制，在傳感技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)參與下，增強停車場管理智能性，提高車位資源利用率，實現(xiàn)平臺端遠(yuǎn)程控制車位分配。在窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，智慧停車場管理系統(tǒng)可以根據(jù)采集的實時車位數(shù)據(jù)參數(shù)，調(diào)整下達(dá)的分配指令，安全可靠地處理雙向數(shù)據(jù)，實現(xiàn)停車場低成本、高效率、強有序的智能化管理。

為實現(xiàn)車位監(jiān)測相關(guān)功能，停車場系統(tǒng)主要由負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的開發(fā)板MCU（STM32芯片）、采集車位信息的紅外傳感器模塊以及傳輸數(shù)據(jù)到云端的NB-IoT模塊，如圖2所示。

圖 2 系統(tǒng)硬件組成圖

1） 紅外傳感模塊

通過采用紅外對管的避障感應(yīng)器模塊,該模塊擁有VCC、GND、OUT三種接口,對周圍的環(huán)境光線適應(yīng)能力相當(dāng)強大,其擁有一對紅外接收器和發(fā)射管，當(dāng)在探測路徑上出現(xiàn)了障礙物時,經(jīng)過紅外管反饋過來并被接收。經(jīng)過比較器電路處理之后，數(shù)字輸出接口會輸出高低電平數(shù)字信號，用于監(jiān)測車位信息。

2）紅外模塊連接

將紅外模塊與STM32F103芯片進(jìn)行連接以采集數(shù)據(jù)并處理。其原理是由傳感器給STM32單片機一個信號，單片機對引腳狀態(tài)進(jìn)行檢測并判斷，實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收處理的功能，因此單片機引腳需定義為輸入引腳，該系統(tǒng)選用PB7引腳進(jìn)行設(shè)計。先將紅外對管的三個引腳VCC、GND、OUT分別連接STM32開發(fā)板上的+5V/+3.3V電源、GND、PB7引腳,再進(jìn)行程序編譯下載以實現(xiàn)功能。

04系統(tǒng)測試

為了實現(xiàn)系統(tǒng)功能的有效利用，對系統(tǒng)進(jìn)行了多項模擬測試，包括云平臺開發(fā)、管理界面的設(shè)計、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測界面等，電腦端測試數(shù)據(jù)如圖3所示。從圖3可以看出，云平臺實時顯示車位信息數(shù)據(jù)，停車位監(jiān)測信息會轉(zhuǎn)換成高低電平信號。

“0”代表紅外傳感器未檢測到車輛，即車位空閑，此時車位可以進(jìn)行合理分配給需要停車的用戶；“1”代表檢測到車輛，即車位占用，該車位暫時不進(jìn)行分配。

圖3 電腦端監(jiān)測數(shù)據(jù)圖

使用機智云平臺搭建用戶端手機軟件，對實用性進(jìn)行檢驗。用戶通過手機App界面顯示進(jìn)行查看，即手機軟件可對監(jiān)測終端上傳的車位信息情況進(jìn)行實時顯示。手機端測試界面如圖4所示，開關(guān)打開即該車位空閑，開關(guān)關(guān)閉即該車位被占用。

圖4 手機App測試界面圖

05總 結(jié)

本設(shè)計通過提出了一種智能管理系統(tǒng)，紅外模塊采集車位數(shù)據(jù)，經(jīng)過MCU處理后，由窄帶物聯(lián)網(wǎng)模塊將數(shù)據(jù)上傳至機智云云平臺，用戶端可快速便捷地實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測車位狀態(tài)并實時控制下達(dá)指令，對停車場進(jìn)行高效智能化管理。