基于物联网的停车场引导及管理系统技术方案

山东天元物联电子科技有限公司 基于物联网的停车场引导及管理系统一、背景随着城市居民汽车拥有量急剧增加，在拥挤的市区里汽车与停车位之间的矛盾越来越突出。公用停车场日渐无法满足越来越多的停车需求。如何充分利用有限的停车场资源来最大程度满足车辆的停泊需求，成了当前急需解决的问题。目前停车场管理普遍存在的问题有：1、 场内到底还有多少停车位可以使用，管理者一无所知，只能靠人工去勘察。2、 泊车者进入停车场后无法迅速的进入停车位置停放车辆，只能在场内无序流动寻找空余车位，不但占用场内出入主车道资源，甚至会造成场内交通拥堵。3、 必须配备大量的专职管理人员在停车场内人工引导车辆停放，增加停车场管理成本。4、 管理者每天无法及时统计不同时期的车流量，不能及时优化车位资源配置，导致停车场利用率低下。为了提高停车场的智能化管理水平，给泊车者提供一种更加安全、舒适、方便、快捷的环境，实现停车场运行的高效化、节能化、环保化，山东天元物联结合国内实际情况，利用物联网技术，研制开发了基于物联网的超声波停车场引导系统，该系统可以自动引导车辆快速进入空车位，降低管理人员成本，消除寻找车位的烦恼，节省时间。二、系统介绍2.1系统概述基于物联网的停车场车位引导及管理系统，采用物联网技术，以无线传感器网络与以太网为通信基础，通过超声波方式、红外光电开关方式检测车位使用情况，并将该信息通过无线传感器网络传输到LED屏及服务器，泊车者可根据LED屏的引导快速找到空闲的车位进行停车，管理者能及时统计不同时期的车流量、优化车位资源配置，提高停车场智能化水平。基于物联网的停车场车位引导及管理系统主要由车位探测器，区域控制器，中央控制器、LED显示屏、服务器管理软件5部分组成，完成了数据采集、数据通信、信息发布及导引、后台管理功能。工作原理：通过安装在每个车位上方的超声波车位探测器或安装在车尾部的红外探测器，实时采集停车场的各个车位的车辆信息。区域控制器会按照轮询的方式，对所连接的各个探测器信息进行收集，并按照一定规则将数据压缩编码后反馈给中央控制器，由中央控制器完成数据处理，并将处理后的车位数据发送到停车场各个LED指示屏进行空车位信息的显示，从而实现引导车辆进入空余车位的功能。系统同时将数据传送给计算机，由计算机将数据存放到数据库服务器，用户可通过计算机终端查询停车场的实时车位信息及车场的年、月、日统计数据。基于物联网的车位引导及管理系统中，车位探测器与区域控制器，区域控制器与中央控制器、中央控制器与LED显示屏采用无线传感器网络方式进行数据通信，中央控制器与服务器采用TCP/IP通信方式进行数据交互。服务器管理软件采用B/S结构，能够实现远程访问。2.2系统图系统采用3层网络结构，车位探测器与区域控制器构成了数据采集网络，区域控制器、LED控制器与中央控制器构成了数据传输、引导、发布网络，中央控制器与服务器管理软件构成了系统显示、管理网络。图2.3-1 系统拓扑结构图2.3功能特点l 采用超声波探测方式，可实现精确实时的车位探测。探测距离0.3m-4.0m、探测周期0.3S-5S动态可调，可通过无线设置；l 数据传输采用采用无线方式，安装灵活方便，施工简单，摆脱布线困扰；l 高度自愈的智能无线通讯设计，有效避免单点故障；l 无线通信频率为433MHZ，通信速率100Kbps，免收费频段；l 中央控制器带TFT LCD屏，监测管辖区域的车位信息，脱机独立运行；l 细化到区域的引导功能；l 车位异常报警功能；l 引导泊车者方便、快速停车；l 统计不同时期停车场的车流量，为管理者提供优化车位资源提供依据；2.4系统组成2.4.1超声波车位探测器车位探测器是停车场引导系统的重要组成部分，安装在车位的正上方（最好是正对车位的顶部），利用超声波测距的原理探测车位上是否有车，探测距离0.3m-3.8m动态可调，可根据停车场的高度选择合适的探测范围。探测频率0.3S-6S可调，可根据具体情况选择合适的探测频率。探测器采集到车位信息，控制车位显示灯的颜色，并通过无线方式传输到区域控制器。图1 超声波车位探测器技术参数：工作电压： DC 12V探测周期：0.3s-60s可调工作电流： 30 mA探测最大误差：0.05m工作温度： -2065通讯方式： 无线探测距离： 0.34.0m通信频段：433MHZ探测范围：15角通信速率：100Kbps判断距离：可人工设定或自动设定产品外壳：ABS阻燃2.4.2光电开关式车位探测器主要是应用在立体车库中，在立体车库中，由于车位是可移动的，因此安装在车位的后方，利用被检测物对光束的漫反射，检测车位上是否有车。检测距离范围0-150cm。是否有车通过控制车位指示灯显示。该探测器是通过无线方式与区域控制器进行通信。图 2 漫反射式光电开关技术参数：工作电压： DC 12V探测周期：0.3s-60s可调工作电流： 60 mA通讯方式： 无线工作温度： -2065通信频段：433MHZ探测距离： 01.5m通信速率：100Kbps2.4.3车位显示灯安装在每个车位的前方，直接由超声波车位探测器控制，根据探测器的指令显示出不同的颜色。车位显示灯内含4颗红色LED灯珠，4颗绿色LED灯珠。当车位上没有车辆停泊时指示灯显示为绿色，有车辆停泊时指示灯显示红色。泊车者在很远的地方即可根据车位显示灯颜色发现空闲车位的位置，快速停车。图2 车位显示灯技术参数：工作电压：DC5V外壳材料：ABS工作电流：30 mA工作温度：-20+80LED灯珠数：4红 4绿可视角度：向下平面360LED亮度：7000mcd(绿),5000mcd(红)可视距离：50m2.4.4中继器中央控制器与区域控制器、LED屏之间构成星型网络，进行无线通信。在停车场中，由于建筑物、管道、钢结构等障碍物较多，可能导致无线通信信号受损，通过中继方式，增加数据传输距离，避免信号损耗导致通信不可靠现象。图 3 中继器技术参数：输入电压AC 220V工作电压 DC 12V工作电流50mA通讯方式无线射频通信频率433MHZ通讯速率4.8Kbps-100Kbps工作温度-20+652.4.5区域控制器区域控制器处于停车场引导系统中的中间层，向下用于收集分区内的所有车位信息，向上用于传输该分区内的车位信息。区域控制器采用轮询方式去去查询本分区内每个超声波探测器检测的车位信息，轮询周期为0.3S-60S动态可调。区域控制器统计本分区的所有空余车位、占用车位，通过无线传感器网络将车位信息传输到中央控制器。通常一个区域控制器可带40个车位探测器。图4 区域控制器技术参数：输入电压AC 220V工作电压 DC 12V工作电流50mA通讯方式2路无线射频，1路近距离，1路远距离通信频率433MHZ通讯速率RF-1：4.8Kbps-100Kbps RF-2：100Kbps容量1-62个工作温度-20+652.4.6中央控制器中央控制器是整个系统的核心，主要用于负责整个智能停车场引导系统的采集与控制，并通过对车位引导屏实时数据的更新，实现对车辆的引导功能。一个中央控制器最多可以控制32个区域控制器。中央控制器与区域控制器、LED引导屏采用无线方式通信，通信距离100-200米。中央控制器与管理中心可采用以太网通信。中央控制器自带TFT LCD屏，可用于显示车位信息，脱机独立运行。中央控制器定时去查询所管理的区域控制器统计的空闲车位信息，将相关分区的空闲车位信息在TFT LCD上显示，并将该信息发布到对应LED引导屏上，引导泊车者便捷、快速泊车。中央控制器还将所有分区内的车位信息通过以太网传输到管理中心，供管理人员使用。图4 中央控制器技术参数：输入电压AC 220V工作电压 DC 12V工作电流80mA显示屏幕2.8寸TFT LCD通讯方式1路无线射频，1路以太网无线频段射频采用433MHZ频段通讯速率射频：4.8Kbps-100Kbps；以太网：10Mbps容量1-32个工作温度-20+652.4.7 LED引导屏LED引导屏由高亮度LED模块、驱动电路、控制电路、支架等部分组成。LED显示屏驱动板是无线停车场引导系统的产品之一，为整个系统的显示终端。可驱动LED单基色和双基色显示屏，同时集成无线射频模块，可借助电脑和其他无线射频模块更改相关设置。停车场各个入口以及内部重要的岔道口安装车位引导显示屏，接收中央控制器的输出信息，用数字、箭头和文字等形式显示车位方位，引导司机快速找到系统分配的空车位。停车场中央控制器通过无线网络可以实现每个路口的任意方向引导，从而将车流分配到停车场内最合适的位置，保证停车场的畅通和充分利用车位。技术参数：输入电压AC 220V工作电压DC 5V工作电流1.3A-1.5A功率6.5-7.5W通讯方式无线通信通信频段433MHZ通讯速率4.8Kbps-100Kbps可调辉度300cd/m2规格尺寸根据客户需求定制LED点阵16*48,16*642.4.8管理软件实时显示每个停车场分区的空闲车位信息、忙碌车位信息，并能记录停车场不同时段的车位信息，统计某个时间段停车场的利用率，方便管理人员优化车位资源，提高停车场智能化水平。功能：l 实时监控车位状态：系统可以实时显示车位占用情况，统计停车场车位的占用数、空余数，统计时间段内各类车辆的进、出场数等，方便管理人员对车场的监控及管理。l 统计功能：能统计停车场每天和每月的使用率、分时段使用率等，方便业主了解停车场的使用状况。l 停车时间检测功能：汽车停入车位后开始计时，车场管理人员可以在控制室随时了解车位的停车情况。l 权限控制功能：多级权限控制功能，方便对相关信息的控制和保密。l 其它功能可按要求协助用户修改三、系统施工准备工作基于物联网的停车场引导及管理系统，主要是通过无线方式进行通信，因此只需对设备布设电源线。对停车场引导系统的安装进行施工前，必须先根据停车场的实际情况作施工布线图，最好以方便现场施工人员据此进行施工布线。四、系统安装分布详解4.1停车场各个入口停车场的每个入口均应该安装入口车位信息总显示屏，用于显示停车场内的车位信息。显示屏由高亮度户外LED模块、驱动电路、控制电路、支架等部分组成，根据停车场所划分的区域数量来设定总入口的LED小屏数量，分别显示各个分区的车位数信息。它接收中央控制器的车位统计信息，用数字形式实时显示当前停车场空闲车位数量，提示准备入场的车辆司机准确快速找到空闲车位，可24小时全天候使用。4.2停车场内部岔道口停车场内部重要的岔道口也要安装车位引导显示屏，车位引导显示屏数量和显示内容根据客户需要来定制，显示屏由室内高亮度LED模块、驱动电路、控制电路、支架等部分组成。它接收中央控制器的输出信息，用数字、箭头等形式显示空闲车位方位，引导司机快速找到系统分配的空车位，保证停车场的畅通和充分利用车位。LED屏显示空车位信息是由多个区域控制器来确定。通过无线方式与中央控制器进行通信。LED屏分布在岔道口、拐弯处。1) 三向区域引导屏：一般放置于车场中有三个方向的岔路口，安装的位置应在车主开车前往三岔路口的时候能看得见的明显的地方。2) 双向引导屏：一般放置于车场中有两个方向的岔路口，安装的位置应在车主开车前往双岔路口的时候能看得见的明显的地方。3) 单向引导屏:一般放置于车场拐弯处, 安装的位置应在车主开车前往拐弯的时候能看得见的明显的地方。4.3每个停车位每个停车位上均需要安装一个超声波车位探测器和一个车位指示灯，对每个车位的占用或空闲状况进行可靠检测。车位指示灯直接从车位探测器上接线，施工方便。在每个车位上方安装超声波探测器即可探测到有无车辆停泊在车位上。如果有车，超声波车位探测器控制车位指示灯显示红色。否则显示绿色。对于部分采用光电式车位探测器的，则安装在车位的后方，距地面80cm高度。根据实际情况可安装在后面的墙壁上，或通过支架将管道或线槽竖立在地面上，安装光电式车位探测器。4.4区域控制器区域控制器是停车场引导系统的中间层，对保证本系统的安全、可靠与高效有重要作用。区域控制器实时检测查询所接探测器的状态，并将有关信息传到中央控制器，检测周期可通过软件由用户设定。每一个区域控制器最多可以连接控制62个车位探测器。区域控制器多安装在所管理的车位探测器的中央，大约每个车位探测器距离区域控制器约10-50m内，保证无线通信时信号最好。4.5中央控制器中央控制器可脱离计算机运行，独立控制整个停车场引导系统的工作。中央控制器安装在停车场的中心位置，保证与区域控制器、LED显示屏的通信距离最佳。在停车场中没有建筑物来遮挡情况下，通信距离满足150-250米半径范围内。若是距离太远，考虑中间增加中继方式，保证通信的可靠性。4.6 管理软件车位管理软件安装在停车场控制室内的电脑服务器端，可以浏览停车场内目前的车位状况，统计停车场在某个时间段的使用情况。五、施工材料选择施工材料上有2种不同选择：桥架和KBG管；桥架安装效果美观，成本较高.桥架安装效果图：KBG管安装效果图：六、系统接线方式基于物联网的停车场引导及管理系统系统，数据通信采用无线方式，供电采用线缆方式，电源线采用RVV2*1.0。中央控制器与服务器之间通过以太网进行连接，采用6类网线。车位探测器与车位指示灯之间具有专门的拔插式连接排线使用，连接方便快捷。系统接线方式具有成本低，布线简单，可靠性高，技术成熟等特点。七、系统配置调试手册7.1系统配置7.1.1 配置中央控制器通过无线方式对中央控制器进行配置，主要配置内容为信道、发射功率、通信速率、应用参数、节点表。该配置需要在配置模式下完成。将中央控制器调试口短接，然后重新上电，进入调试模式；打开配置软件，连接配置器，配置信道、发射功率、通信速率、应用参数、节点表等信息。中央控制器配置工具界面如下：图7.1.1-1 基本参数配置图7.1.1-2 节点表配置配置完成后，点击显示屏用户界面设置以太网通信参数，网络账号，射频通信参数、射频地址、采样周期等。 图7.1.1-3 以太网通信参数设置 图7.1.1-4 网络账号设置 图7.1.1-5 射频通信参数图7.1.1-6射频地址信息 图7.1.1-7 采样周期设置7.1.2配置区域控制器通过无线方式对区域控制器进行配置，主要配置内容为信道、发射功率、通信速率、应用参数、节点表。该配置需要在配置模式下完成。将区域控制器调试口短接，然后重新上电，进入调试模式；打开配置软件，连接配置器，配置信道、发射功率、通信速率、应用参数、节点表等信息。区域控制器配置工具界面如下：图7.1.2-1 系统配置图7.1.2-2 节点表配置7.1.3配置超声波车位探测器通过无线方式对超声波车位探测器进行配置，主要配置内容为信道、发射功率、通信速率、应用参数。该配置需要在配置模式下完成。将区域控制器调试口短接，然后重新上电，进入调试模式；打开配置软件，连接配置器，配置信道、发射功率、通信速率、应用参数等信息。超声波车位探测器配置工具界面如下：图7.3-1 基本信息配置7.1.4配置LED引导屏停车场引导系统施工完成后，可根据现场的设计图纸以及各设备编号，对LED引导屏进行配置。通过无线方式对LED引导屏进行配置，主要配置内容为信道、发射功率、通信速率、应用参数、节点表。该配置需要在配置模式下完成。将LED引导屏控制电路调试口短接，然后重新上电，进入调试模式；打开配置软件，连接配置器，配置信道、发射功率、通信速率、应用参数、节点表等信