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一种基于物联网的新型智能车位锁

2020-11-05 16:02:16 投稿专区 6
引言 现今,汽车拥有量的不断增加,导致停车位供不应 求。目前传统停车位现状集中表现为缺口大、资源紧张, 管理混乱,收费滞后等问题。为此本设计综合运用文献检 索、实地观察的方法,对停车位现状

一、引言 现今,汽车拥有量的不断增加,导致停车位供不应 求。目前传统停车位现状集中表现为缺口大、资源紧张, 管理混乱,收费滞后等问题。为此本设计综合运用文献检 索、实地观察的方法,对停车位现状、车位基本情况等进 行深入研究,城市的停车难问题主要由停车位供给不够 引起的,也存在闲置的停车位没有被充分利用的情况。本 文结合物联网技术,设计研究符合用户体验的车位智能 硬件,实现车位资源的有效利用,缓解停车难及车位管理 缺失的问题。 

目前,国内已有学者开展了关于无线通信的智能车位 锁,采用的是低功耗蓝牙通讯或 RFID 射频技术,可实现无 线通信,不过上述两种技术在距离上有所限制,无法实现 超远距离控制车位锁[2] 。经调查,有结合 GSM 通信技术的 车位锁,其通过发送短信的方式来远程控制车位锁,但其 在实时性上与可共享性上有所欠缺,无法实现大范围的共 享连接。结合上述情况,本文将阐述手机客户端以 GPRS 网络方式,与服务器和以单片机为核心的硬件控制系统相 互连接通信,此通信方式速度快,且运用服务器可实现车 位锁共享管理,为车位锁提供了互联网入口,把用户和停 车位方便、直观地联系起来,实现车位锁远程控制[3] 。该方 案能有效解决车位拥有者对远程车位的管理控制,为私有 车位向社会开放、商业化运作提供一种可行的技术解决方 法,同样为公共车位的自动化高效管理提供一种可行的技术解决方法。

1、总体设计方案

①设计目标

目前大城市停车难问题解决方案尚待成熟,现诸多理 论脱离实际,实用性差。本课题切合实际情况,提出解决方 案,并开发硬件设备,具有较强可行性及商用价值。

目前智能车位锁的结构,功能较为单一,仅起到了对 停车位上车辆停放的限制作用,商用价值低,难以普及,无 法满足实现共享车位等理念的硬件需求。本课题设计加入 太阳能充电、无线通信、液晶屏显示、红外线测距等多项功 能,不仅起到了对停车位上车辆停放的限制作用,而且还 提供了超大尺寸的环形显示屏,具有影视播放,信息传达, 车位标识等功能,具有较大的商业价值和良好的美学体 验。太阳能充电技术可极大的延缓后期电池的更换周期。 红外线测距功能可更好的保护所述智能车位锁免于意外 撞损,并且可实现完全自动化控制。加入无线通信功能,由 服务器控制、监控所述智能车位锁的状态,配合移动终端, 实现了车位预约等功能,促进城市共享车位的建设。

②设计思路

使用单片机作为核心控制单元,物联网通信选用 GPRS 模块,实现车位锁和云服务器间的联网及双方数据 实时传输[4]。单片机通过控制由继电器构成的 H 桥电路驱 动直流减速电机,直流减速电机驱动滑轮沿导轨滚动,带 动下支撑臂运动实现车位锁升降。采用红外线测距传感器检测停车位范围内的车辆状态,检测算法采用间隔脉冲多 次采样的方式,确保检测准确的同时,降低检测器的功耗[5] 。 融合太阳能充电技术不仅遵循了可持续发展的原则,还可 极大的延缓后期电池的更换周期,降低设备维护的人工成 本。创新式的新型结构设计采用多层嵌套式环形屏幕,提 供了超大尺寸的锥式环形屏幕,可提供大量的画面信息。 不仅起到车位标识作用,方便车主寻找预约车位,还具有 广告投放的巨大商业价值,可积极促进共享车位的大范围普及。

2、运作模式设计

①系统设计 智能车位锁控制器总体结构如图 1 所示。主要由 5 个 模块构成,包括主控制单元、GPRS 通信模块、红外线测距 模块、直流电机驱动模块、环形液晶显示屏模块等构成。

图片关键词

该车位锁通过 GPRS 通信模块连接至服务器,服务器 控制车位锁的运转,并监控每台设备的状态,包括电池剩 余量、太阳能板的充电状态、机器的工作状态、显示画面信 息等。

②执行方案设计

车位预约功能执行方案如图 2 所示。

图片关键词

GPS 信号强的车位。 此情况执行方案如图 3 所示。用户在移动终端的应用 上搜索目的地,提交预约始末时间点,服务器提供可供选 择车位,用户预约车位成功后,服务器将监测用户所选的 车位,并将通过发送 app 提示消息及手机短信提醒、督促 上一位用户在规定的预约结束时间点前离开车位,保证车 位的有效运作。应用将通过移动设备 GPS 全球定位系统刷新用户位置,当用户距离预约车位小于某设定距离时, 所述车位锁进入预启动状态,红外线测距模块启动,当车 辆倒车缓慢进入预定车位时,所述车位锁将迅速自动下 降。车辆离开车位,所述车位锁自动升起。此方案适用于 GPS 信号强的地方。