一种基于无线传感器网络的智能停车检测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种基于无线传感器网络的智能停车检测系统，包括多个检测节点、一个汇聚节点、一个服务器和多个移动智能终端。检测节点部署在每个停车位的下面，用于检测停车位磁场的变化，判断是否有车辆停靠。检测节点判断的结果通过无线发出，被汇聚节点接收。汇聚节点分析数据包的内容和来源，并通过USB串口上传至服务器。服务器对数据进行显示、处理和统计，并提供远程访问的接口。移动智能终端通过Internet访问服务器，获得停车数据并实现向服务器预约停车位的功能。
【专利说明】—种基于无线传感器网络的智能停车检测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线传感器技术，尤其涉及一种基于无线传感器网络的智能停车检测系统。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的发展和城市化进程的加快，城市的车辆逐年增多，如何对车辆进行系统化、信息化的管理，成为了一个亟待解决的问题。其中，停车场管理系统是车辆管理系统的一个重要组成部分。随着停车场数量越来越多，规模越来越大，人工管理越来越难满足需要。因此，业界发展出了若干停车场管理系统来解决停车场车位管理的问题，如感应卡、超声波、涡流、图像、地磁等检测方法。
[0003]但以上的检测系统均存在一定的缺陷，例如，感应卡虽然安装及使用方便，但只能检测停车场停车的数目，不能检测具体停车位的占用情况，在停车场规模较大时，仍然难于对停车位进行管理及对驶入车辆进行引导。
[0004]超声波检测系统成本较高，且在检测过程中易发生散射现象，易被临近车位干扰而造成误检测。
[0005]涡流检测系统需要在地面铺着检测线圈，对现有停车场而言改装的施工量较大。
[0006]图像检测系统需要对停车情况进行学习与模式识别，检测方法的通用性较差。且图像检测需要布置大量摄像头，所以成本也较高。
[0007]现有的地磁检测系统主要采用有线供电和电池供电两种方式,其中有线供电的方式需要铺设供电线缆，施工量较大，而采用电池供电的方式，由于节点没有休眠唤醒功能，持续检测导致功耗较大，经常需要更换电池，维护较为复杂。而且车辆停靠后磁场的大小和方向都可能发生变化，磁场传感器也随着温度的变化而变化，现有的检测方法没有很好地避免这些因素带来的影响。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于无线传感器网络的智能停车检测系统。
[0009]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:本发明涉及一种基于无线传感器网络的智能停车检测系统，包括多个检测节点、一个汇聚节点、一个服务器和多个移动智能终端。检测节点部署在每个停车位的下面，用于检测停车位磁场的变化，判断是否有车辆停靠。检测节点判断的结果通过无线发出，被汇聚节点接收。汇聚节点分析数据包的内容和来源，并通过USB串口上传至服务器。服务器对数据进行显示、处理和统计，并提供远程访问的接口。移动智能终端通过Internet访问服务器，获得停车数据并实现向服务器预约停车位的功能。
[0010]进一步地，所述检测节点由磁场传感器、温度传感器、微处理器、存储器、LED指示灯、串口、电平转换模块、电源、射频模块和天线构成。其中，磁场传感器、温度传感器、存储器、LED指示灯、电平转换模块和RF射频模块与微处理器相连，微处理器通过电源供电，串口与电平转换模块相连，天线与RF射频模块相连。磁场传感器采用磁敏电阻，测量空间直角坐标系三个轴方向的磁场强度；温度传感器采用热电阻，测量传感器所在位置的温度；微处理器采用ATmegal28L芯片，用于接收传感器的测量数据并处理；存储器用于存储检测节点运行的代码；LED指示灯用于实时显示停车位占用状态；串口和电平转换模块用于上传检测节点的代码；电源采用大容量锂电池，为检测节点供电；检测节点处理后的数据通过射频模块和天线以无线电波的形式发送出去。
[0011]微处理器的工作过程如下:检测节点初始化时，首先记录初始的温度和磁场强度。之后进入循环休眠唤醒状态。检测节点每次唤醒，都再次检测温度和磁场强度，并将磁场强度根据温度校准，以消除温度变化对磁场传感器读数产生的影响。之后，检测节点将校准后的磁场强度与初始的磁场强度做比较，求出单轴方向上磁场强度变化的最大量。若磁场强度变化的最大量超过阈值，则判断有车辆驶入停车位，输出占用状态，否则认为没有车辆驶入停车位，输出空闲状态。
[0012]监测区域中的检测节点通过无线射频建立网络。检测节点判断的结果通过无线射频的方式发送给汇聚节点。产生的数据包以多跳的方式在检测节点之间由近及远传输，并最终为汇聚节点接收。
[0013]进一步地，所述汇聚节点由微处理器、存储器、LED指示灯、串口、电平转换模块、射频模块和天线构成。其中，存储器、LED指示灯、电平转换模块和RF射频模块与微处理器相连，微处理器通过电源供电，串口与电平转换模块相连，天线与RF射频模块相连。存储器用于存储汇聚节点运行的代码，LED指示灯用于指示收到检测节点发来的数据包，微处理器采用ATmegal28L芯片，用于接收传感器的测量数据并处理，串口和电平转换模块用于上传汇聚节点的代码，同时用于汇聚节点向服务器传输数据。射频模块和天线用于接收检测节点发来的数据包，并向检测节点发送同步命令。
[0014]微处理器的工作过程如下:接收检测节点发来的数据包，对数据包进行分析，判断数据包的来源和内容，并将分析结果上传至服务器中。
[0015]此外，汇聚节点定时发送同步命令包，控制无线网络中的所有检测节点同时唤醒和睡眠，以保证所有检测节点同时被唤醒，同时检测、发送、转发数据包，使无线网络在低功耗的条件下持续运作。
[0016]进一步地，服务器工作过程如下:
(I)执行串口读取操作:服务器通过一个线程监听汇聚节点的串口，以获得无线传感器网络监测区域的监测数据。
[0017](2)解析数据包:当串口接收到数据时，监听线程接收汇聚节点通过串口发来的数据包并进行分析，若数据格式相符，则对数据包内容进行解析，获得检测节点的节点号、停车状态等信息。并向主线程发送消息。
[0018](3)实时显示:当主线程接收到监听线程发来的消息时，根据检测节点的节点号、停车状态等信息，调用绘图控件，更新显示界面相应车位的停车状态。
[0019](4)写入数据库:主线程连接数据库，将检测节点的节点号、停车状态、收到数据的时刻等信息写入到数据库中。
[0020](5)历史统计:信息写入数据库后，用户可以选择服务器的统计功能，指定某一个时间段和时间间隔，服务器会将该时间段内，每隔该时间间隔，停车场空闲停车位数量的变化趋势以统计图表的形式显示出来。
[0021](6)移动智能终端查询和预约:服务器允许移动智能终端远程访问，查看停车状态并进行车位预约和管理。当移动智能终端发送预约请求时，服务器会判断当前是否有空闲停车位，若有空闲停车位，则返回预约成功的信息，并将一个停车位标记为预约。否则返回预约失败的信息。若用户在规定时间内将车辆驶入停车位，则将该停车位由预约标记改为占用，若用户没有在规定时间内将车辆驶入停车位，则收回被预约的停车位，重新标记为空闲。
[0022]进一步地，所述移动智能终端可以实现:对实时停车信息进行显示的远程查看功能；预约停车位的远程预约功能。
[0023]当用户通过移动智能终端连接服务器时，服务器会返回所有停车位的占用信息，并在移动智能终端上以图片的形式显示出来，方便用户查看停车位占用数和每个停车位的占用状态。
[0024]当用户单击预约功能时，服务器会执行预约并返回客户端预约是否成功的消息。若预约成功，则同时在移动智能终端显示预约的停车位位置。
[0025]本发明具有的有益效果是:基于无线传感器网络的智能停车检测系统的搭建，能为停车场管理者提供实时的停车状况，从而可以控制车辆驶入停车场，并引导车辆驶入正确的停车位。此外，此系统提供停车状况的历史记录，方便停车场管理者了解停车场车位的利用率，停车高峰期等数据。此外，系统提供远程实时查看和预约功能，用户可以方便地通过移动智能终端了解停车场使用情况，并实现预约。
[0026]本系统中具有成本较低、安装方便、测量准确等优点。与现有系统相比，本系统节点体积非常小，部署与维护都十分方便。传感器节点将配备特制的外壳包装，不释放有害物质，方便回收，对环境影响非常小。检测节点采用循环唤醒与休眠的工作模式，唤醒时间较短，在休眠状态下功耗很低，因此耗电量大大低于同类系统。节点之间的数据通信基于802.15.4协议，采用网状网络，且采用动态路由的方式，一个节点出现故障，不影响周围节点的数据包传输，保证了数据通信的可靠和高效。上位机软件采用服务器处理数据，便于修改、维护和远程访问。此外，上位机软件采用数据库储存数据，便于数据的分析和处理。总之，通过建立智能停车检测系统，可以获得各个停车位的停车数据，是车辆管理信息化，乃至整个城市信息化的重要一步。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明的整体结构框图；
图2是检测节点的结构图；
图3是汇聚节点的结构图；
图4是服务器端软件的结构图；
图5是移动智能终端的结构图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。[0029]如图1所示，检测系统包括多个检测节点、一个汇聚节点、一个服务器和多个移动智能终端。检测节点部署在每个停车位的下面，用于检测停车位磁场的变化，判断是否有车辆停靠。检测节点判断的结果通过无线发出，被汇聚节点接收。汇聚节点分析数据包的内容和来源，并通过USB串口上传至服务器。服务器对数据进行显示、处理和统计，并提供远程访问的接口。移动智能终端通过Internet访问服务器，获得停车数据并实现向服务器预约停车位的功能。
[0030]如图2所示，检测节点由磁场传感器、温度传感器、微处理器、存储器、LED指示灯、串口、电平转换模块、电源、射频模块和天线构成。其中，磁场传感器、温度传感器、存储器、LED指示灯、电平转换模块和RF射频模块与微处理器相连，微处理器通过电源供电，串口与电平转换模块相连，天线与RF射频模块相连。磁场传感器采用磁敏电阻，测量空间直角坐标系三个轴方向的磁场强度；温度传感器采用热电阻，测量传感器所在位置的温度；微处理器采用ATmegal28L芯片，用于接收传感器的测量数据并处理；存储器用于存储检测节点运行的代码；LED指示灯用于实时显示停车位占用状态；串口和电平转换模块用于上传检测节点的代码；电源采用大容量锂电池，为检测节点供电；检测节点处理后的数据通过射频模块和天线以无线电波的形式发送出去。
[0031]微处理器的工作过程如下:检测节点初始化时，首先记录初始的温度和磁场强度。之后进入循环休眠唤醒状态。检测节点每次唤醒，都再次检测温度和磁场强度，并将磁场强度根据温度校准，以消除温度变化对磁场传感器读数产生的影响。之后，检测节点将校准后的磁场强度与初始的磁场强度做比较，求出单轴方向上磁场强度变化的最大量。若磁场强度变化的最大量超过阈值，则判断有车辆驶入停车位，输出占用状态，否则认为没有车辆驶入停车位，输出空闲状态。
[0032]监测区域中的检测节点通过无线射频建立网络。检测节点判断的结果通过无线射频的方式发送给汇聚节点。由于无线通信范围有限，产生的数据包并非直接到达汇聚节点，而是以多跳的方式在检测节点之间由近及远传输，并最终为汇聚节点接收。检测节点之间组成网状网络，无父子关系，系统根据各个检测节点的状态动态寻径，按需生成路由，所有检测节点都可以作为路由器。
[0033]如图3所示，汇聚节点由微处理器、存储器、LED指示灯、串口、电平转换模块、射频模块和天线构成。其中，存储器、LED指示灯、电平转换模块和RF射频模块与微处理器相连，微处理器通过电源供电，串口与电平转换模块相连，天线与RF射频模块相连。存储器用于存储汇聚节点运行的代码，LED指示灯用于指示收到检测节点发来的数据包，微处理器采用ATmegal28L芯片，用于接收传感器的测量数据并处理，串口和电平转换模块用于上传汇聚节点的代码，同时用于汇聚节点向服务器传输数据。射频模块和天线用于接收检测节点发来的数据包，并向检测节点发送同步命令。
[0034]微处理器的工作过程如下:接收检测节点发来的数据包，对数据包进行分析，判断数据包的来源和内容，并将分析结果上传至服务器中。
[0035]此外，汇聚节点定时发送同步命令包，控制无线网络中的所有检测节点同时唤醒和睡眠，以保证所有检测节点同时被唤醒，同时检测、发送、转发数据包，使无线网络在低功耗的条件下持续运作。
[0036]如图4所示，服务器工作过程如下: 1、执行串口读取操作:服务器通过一个线程监听汇聚节点的串口，以获得无线传感器网络监测区域的监测数据。
[0037]2、解析数据包:当串口接收到数据时，监听线程接收汇聚节点通过串口发来的数据包并进行分析，若数据格式相符，则对数据包内容进行解析，获得检测节点的节点号、停车状态等信息。并向主线程发送消息。
[0038]3、实时显示:当主线程接收到监听线程发来的消息时，根据检测节点的节点号、停车状态等信息，调用绘图控件，更新显示界面相应车位的停车状态。
[0039]4、写入数据库:主线程连接数据库，将监测节点的节点号、停车状态、收到数据的时刻等信息写入到数据库中。
[0040]5、历史统计:信息写入数据库后，用户可以选择服务器的统计功能，指定某一个时间段和时间间隔，服务器会将该时间段内，每隔该时间间隔，停车场空闲停车位数量的变化趋势以统计图表的形式显示出来。
[0041]6、移动智能终端查询和预约:服务器允许移动智能终端远程访问，查看停车状态并进行车位预约和管理。当移动智能终端发送预约请求时，服务器会判断当前是否有空闲停车位，若有空闲停车位，则返回预约成功的信息，并将一个停车位标记为预约。否则返回预约失败的信息。若用户在规定时间内将车辆驶入停车位，则将该停车位由预约标记改为占用，若用户没有在规定时间内将车辆驶入停车位，则收回被预约的停车位，重新标记为空闲。
[0042]如图5所示，移动智能设备内置交互式操作系统，包括但不限于:智能手机，iPad平板电脑等。移动智能终端可以实现:对实时停车信息进行显示的远程查看功能；预约停车位的远程预约功能。
[0043]当用户通过移动智能终端连接服务器时，服务器会返回所有停车位的占用信息，并在客户端上以图片的形式显示出来，方便用户查看停车位占用数和每个停车位的占用状态。
[0044]当用户单击预约功能时，服务器会执行预约并返回客户端预约是否成功的消息。若预约成功，则同时在客户端显示预约的停车位位置。
【权利要求】
1.一种基于无线传感器网络的智能停车检测系统，其特征在于:该系统包括多个检测节点、一个汇聚节点、一个服务器和多个移动智能终端；检测节点部署在每个停车位的下面，用于检测停车位磁场的变化，判断是否有车辆停靠；检测节点判断的结果通过无线发出，被汇聚节点接收；汇聚节点分析数据包的内容和来源，并通过USB串口上传至服务器；服务器对数据进行显示、处理和统计，并提供远程访问的接口 ；移动智能终端通过Internet访问服务器，获得停车数据并实现向服务器预约停车位的功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的智能停车检测系统，其特征在于，所述检测节点由磁场传感器、温度传感器、微处理器、存储器、LED指示灯、串口、电平转换模块、电源、射频模块和天线构成；其中，磁场传感器、温度传感器、存储器、LED指示灯、电平转换模块和RF射频模块与微处理器相连，微处理器通过电源供电，串口与电平转换模块相连，天线与RF射频模块相连；磁场传感器测量空间直角坐标系三个轴方向的磁场强度；温度传感器测量传感器所在位置的温度；微处理器接收传感器的测量数据并处理；存储器存储检测节点运行的代码；LED指示灯实时显示停车位占用状态；串口和电平转换模块上传检测节点代码；电源为检测节点供电；检测节点处理后的数据通过射频模块和天线以无线电波的形式发送出去。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的智能停车检测系统，其特征在于，所述汇聚节点由微处理器、存储器、LED指示灯、串口、电平转换模块、射频模块和天线构成；其中，存储器、LED指示灯、电平转换模块和RF射频模块与微处理器相连，微处理器通过电源供电，串口与电平转换模块相连，天线与RF射频模块相连；存储器存储汇聚节点运行的代码，LED指示灯指示收到检测节点发来的数据包，微处理器接收检测节点发来的数据包，对数据包进行分析，判断数据包的来源和内容，并将分析结果上传至服务器中，串口和电平转换模块上传汇聚节点代码，同时用于汇聚节点向服务器传输数据；射频模块和天线用于接收检测节点发来的数据包，并向检测节点发送同步命令。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的智能停车检测系统，其特征在于:所述服务器工作过程如下: (1)执行串口读取操作:服务器通过一个线程监听汇聚节点的串口，以获得无线传感器网络监测区域的监测数据； (2)解析数据包:当串口接收到数据时，监听线程接收汇聚节点通过串口发来的数据包并进行分析，若数据格式相符，则对数据包内容进行解析，获得检测节点的节点号、停车状态等信息，并向主线程发送消息； (3)实时显示:当主线程接收到监听线程发来的消息时，根据检测节点的节点号、停车状态等信息，调用绘图控件，更新显示界面相应车位的停车状态； (4)写入数据库:主线程连接数据库，将监测节点的节点号、停车状态、收到数据的时刻等信息写入到数据库中； (5)历史统计:信息写入数据库后，用户可以选择服务器的统计功能，指定某一个时间段和时间间隔，服务器会将该时间段内，每隔该时间间隔，停车场空闲停车位数量的变化趋势以统计图表的 形式显示出来； (6)移动智能终端查询和预约:服务器允许移动智能终端远程访问，查看停车状态并进行车位预约和管理；当移动智能终端发送预约请求时，服务器会判断当前是否有空闲停车位，若有空闲停车位，则返回预约成功的信息，并将一个停车位标记为预约，否则返回预约失败的信息，若用户在规定时间内将车辆驶入停车位，则将该停车位由预约标记改为占用，若用户没有在规定时间内将车辆驶入停车位，则收回被预约的停车位，重新标记为空闲。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的智能停车检测系统，其特征在于:所述移动智能终端可以实现:对实时停车信息进行显示的远程查看功能；预约停车位的远程预约功能； 当用户通过移动智能终端连接服务器时，服务器会返回所有停车位的占用信息，并在移动智能终端上以图片的形式显示出来，方便用户查看停车位占用数和每个停车位的占用状态； 当用户单击预约功能时，服务器会执行预约并返回客户端预约是否成功的消息；若预约成功，则同时在 移动智能终端显示预约的停车位位置。
【文档编号】G06F17/30GK103914992SQ201410166525
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】郑东旭, 舒元超, 陈积明, 温晓岳, 薛进, 柳展 申请人:银江股份有限公司