物联网技术的智能停车场系统设计和实现研究
发布时间：2020-08-14
摘要：物联网技术是现代化科学技术发展的重要内容。将物联网技术积极应用到智能停车场系统设计中，以物联网技术在与智能停车场发展以及相关系统介绍为前提，对具体系统设计展开研究，面对在于推动智能停车场的发展进步。
关键词：智能停车场;物联网技术;传感器;语音模块
物联网技术在智能停车场系统设计中的应用，是提高停车场智能化水平的关键。当前经济发展与建筑逐渐智能化在，居民对生活品质的要求越来越高。私家车数量增多，停车场面临停车难的问题。为了有效解决停车场所面临的问题，有效改善违章乱停等情况，积极创新停车场管理模式，加入智能化手段，及时调整车辆拥堵，缓解停车场压力的同时，提高停车场的管理效率。虽然在一定程度上有效解决停车场问题，但是在实际应用中依然存在一些漏洞。基于此，积极在智能停车场系统中应用物联网技术，进一步完善设计，提高停车场管理便捷性与车辆协调快速性。
一、物联网技术的智能停车场系统介绍
物联网技术的智能停车场系统属于最新型停车场应用类型，改变传统停车场停车管理模式，增加车位预定功能，为了保证车位资源充分利用，设计停车场随到随停模块。停车场管理效率明显提高，同时功能结构得到优化[1]。通过APP下载，用户在需要停车之前及时进行车位预定，被预定车位会将车位锁迅速升起，表示此车位已经被预定。APP中还包括AR微导航功能，通过摄像头对预定车位驾驶人信息进行识别，随后上传到车位管理系统，及时对信息核对后降下车位锁。这期间还保证摄像头不会出现脏污等现象影响信息反击，增设验证码环节加以验证。如果在没有预定的情况下将车辆驶入车位，车辆管理系统会及时收到相关消息，调整车位状态。车位离开会经过红外传感器进行甄别核对，发出相关讯息让用户确认当前状态，待车位驶离后转变APP上车位的状态，并且迅速升起车位锁。如此一来不仅车位管理效率明显提高，在很大程度上保证了车辆的安全。其中涉及到的物联网技术包括RFID技术、Qt平台软件、单片机技术、Linux系统、VS平台软件等[2]。
二、智能停车场系统的下位机方案研究
下位机方案研究的核心是对停车场停车位进行有效测量以及控制， 通过人机交互的形式，结合STM32处理器，尽可能将工作频率提高，将运行功耗降到最低。具体方案设计中，涉及到综合传感系统、语音模块以及车位锁。
(一)综合传感系统设计
综合传感系统设计，核心技术在于红外传感，对车位车辆进行检测。车辆依然进入到红外线发射范围会发出特定信号，随即将信号传输到接收端。信号传输立即出发传感系统中的单片机，车位控制随即调整状态，升起车锁关闭休眠。综合传感系统的应用，减少单片机应用损耗。尽可能减少红外线受到人工的干扰，提前设置定时器，预留出空间对串口电平进行检测，将压力传感器数值及时读取。其中红外线检查下的压力传感器读取相关数值如果≥1t，摄像头会立即将车辆信息记录，识别车牌并且拍照。
(二)语音模块的设计
语音模块的设计，是在红外传感模式识别基础上，并没有立即识别车牌信息，上传结果不顺利的情况下，及时将语音模块启动。在这种时候会要求用户改变登录信息模式， 通过键盘及时将验证码加以输入，随即重新调整摄像头再次对车牌进行识别。语音模块运行需要依靠语音芯片，当前应用最广泛的语音芯片类型为IS1820，及时将语音模块的音量调整到最大，在此基础上增设耦合放大电路，保证语音模块的运行正常[3]。
(三)车位锁模块设计
车位锁设计是停车位管理的重点。车位锁的及时升降与精准控制，运行动力以步进电机为主。升降的精准控制需要进行步长计算，得到具体脉冲数实现灵活、及时升降。实际应用中存在步进电机失步现象，在升降期间会产生一些高度误差。针对这种情况需在基本结构中添加位置传感器，对升降位置及时确定，升降角度的计算以PID算法为主，及时获取升降具体补偿值。车位升降控制由车位锁系统完成，但是还要考虑到实际车位高低的情况，这其中涉及到转矩，必须由继电器对车位进行全天候控制。
三、上位机方案设计研究
上位机方案是智能停车场系统中的重要组成，将其权限划分为两级，不同区域的停车场管理由专门人员负责。其中单个停车场管理人员通过对系统呈现的停车位热点图了解车位情况，并且系统会在后台对车位分布情况应用算法进行计算，对车位分布灵活调整，制定出最佳车位方案。及时将最佳方案上传到智能停车场APP系统中，并且为需要停车的用户提供停车建议。
其中涉及到智能停车场数据库设计内容，根据停车场管理需要将数据库中的数据表设定为3个，具体内容详见表1。
除此之外还包括车位故障自动检测，主要涉及到离线故障、车位锁故障两方面。离线故障自动检测，主要针对系统处于网络故障情况，车位控制器不在线，这种离线故障一旦出现，如果得不到有效解决，将会直接影响到车位管理的安全。管理人员不能及时掌握车位状态，如此便不能确保APP上传信息准确性，误导车主。离线故障检测，首先是根据信息发送情况进行确定，以3周期为基础，信息没有及时更新便立即上传故障。为了将车位系统管理功耗降到最低，将周期时间及时缩短，如此便能够更快速的诊断离线故障。
车位锁故障的出现，主要原因为系统中的电机损坏，导致系统运行出现故障，从而车位锁运行异常，特别是上升与下降方面。车位锁故障诊断检测，第一时间将故障进行上报，上报机制以双层报错为主。一旦系统中的单片机发出故障信号，根据信号发出时间，在10s后如果并没有及时将位置传感器驱动，立即发出第一次车位锁故障报错。第一次故障报错发出后，下位机会根据具体情况自行处理。处理后的5s内车位锁状态依然没有恢复，则立即发出第二次车位锁故障报错。此次故障报错越过第一次报错机制，直接将信息传输至停车场管理人员处，管理人员会根据报错信息及时安排维修人员进行检修，以最快的时间恢复车位锁运行[4]。
在上述物联网技术基础上，智能停车场系统还积极应用AR微导航、车位推荐等技术，完善停车场智能化管理模式，及时为需要停车位的车主提供停车位信息，立即确定停车位位置，选择最佳停车位路线等，给予需要停车的车主最大方便。
物联网技术的智能停车场系统设计和实现研究相关论文：智能停车场管理系统发展趋势浅析
结束语：
综上所述，智能停车场系统是停车场现代化发展的重要体现。通过物联网技术的应用，在基础停车场管理系统基础上增加更多智能化管理模块。尤其是下位机方案、上位机方案的设计应用，搭配AR微导航以及车位推荐等功能，进一步提高停车场车位管理与信息统计、用户沟通的效率，将停车场资源发挥到最大价值。——论文作者：王 磊
