基于物聯(lián)網(wǎng)技術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備，如射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡的連接，方便識別、管理和控制。

　　本文設計了一種基于物聯(lián)網(wǎng)相關技術的區(qū)域智能車輛管理系統(tǒng)，實現(xiàn)繳費無人化，信息透明化、實時化，能夠減少繳費時間，緩解交通壓力，節(jié)省人力、財力，最終實現(xiàn)交通管理智能化。

　　1 設計背景

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

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

　　本文引入gprs提供了對車主的收費信息通知功能；并在此基礎上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)中的其他關鍵技術，將之利用在車輛管理系統(tǒng)中。當代車輛管理系統(tǒng)大多依靠人工登記，在一個大型停車場中，入口和場內(nèi)都需要有相關人員進行監(jiān)護和登記，在車輛進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)出來的比較先進的車輛管理雖然能夠一定程度實現(xiàn)無人化管理，但是存在很多問題。首先，僅僅使用了射頻識別技術，能夠做到自動收費，但是在無人監(jiān)管下存在收費不透明的問題。而我們設計的系統(tǒng)將語音播報和電話告知加入到停車收費中，這樣大大增加了收費的透明度。其次，目前的系統(tǒng)對停車場所得監(jiān)管缺少更全面的措施，有線監(jiān)控設備存在線路容易被破壞的缺點，因此在安防中有很大盲區(qū)。而我們設計的系統(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)絡節(jié)點，這樣可以將監(jiān)控措施具體到每一個車位，極大增強了停車區(qū)域的安全系數(shù)。

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

　　2 設計原理

　　2.1 設計思路

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

　　系統(tǒng)包含以下幾個部分：車輛射頻識別和信號處理部分、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)絡部分、GPRS通訊部分、上位機綜合決策部分，其系統(tǒng)總體結(jié)構如圖2所示：

　　2.2 模塊設計

　　2.2.1 RFID讀寫設備

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

　　無源RFID系統(tǒng)由無源RFID標簽、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讀寫器的輔助設備，可以在繳費、登記時對車輛進行監(jiān)控、抓拍，防止在無人值守情況下發(fā)生車輛作弊行為。

　　應用基于WIFI的無線IP攝像頭作為監(jiān)控設備。選用88W8510 WIFI模組來實現(xiàn)一個具有IEEE 802.11b/g功能的無線橋接設備，以構建無線傳輸環(huán)境，將攝像頭DSP送出的數(shù)字信號經(jīng)過打包分組，通過無線環(huán)境傳送到電腦或無線網(wǎng)絡，在上位機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量返回值，用以判定車輛是否進入。其工作原理圖如圖4所示：

　　2.2.3 無線傳感器網(wǎng)絡

　　項目中，每個車庫或者車位都裝有一套基于CC2530的無線傳感器節(jié)點，以CC2530為核心，搭建溫度、濕度、位置傳感器等相關外設，可以實時采集車位信息，并以一定的時間間隔將數(shù)據(jù)互發(fā)送給子網(wǎng)的主機，再由主機發(fā)送給上位機決策端，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，保證了停車場及車主財產(chǎn)的安全。傳感器節(jié)點模塊如圖5、圖6所示。

　　2.2.4 GPRS通信設備

　　采用MC52i 模塊作為GPRS通信的核心，如圖7所示。當車輛進出停車場時，可將RFID讀寫器對車主的射頻卡進行的操作以短信或者語音播報的形式告知車主，這樣可以將停車場的收費信息、停車場的車位情況、環(huán)境信息及時傳達給車主，如圖8所示。

　　2.2.5 綜合決策終端

　　本文設計的上位機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顯示RFID讀寫器的工作情況，將讀取的車輛信息、車輛停放時間、收費情況、停車場車位情況、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，和GPRS模塊相連，能夠由管理員在適當?shù)臅r候向車主發(fā)送信息，或者預設好發(fā)送信息的時間，系統(tǒng)可以通過實時時鐘定時給每一位進出停車場的車主報送相關信息。實現(xiàn)快速信息處理，縮短服務時間，提高工作效率。　　

　　3 結(jié)語

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