基于物联网的停车系统及其采集节点的制作方法

本实用新型涉及一种停车装置，尤其涉及基于物联网的停车系统及其采集节点。

背景技术：

目前我国汽车保有量将近1.5亿辆，而目前我国大城市小汽车与停车位的平均比例约为1：0.8，中小城市约为1：0.5，而发达国家约为1：1.3。保守估计，我国停车位缺口超过5000万个。

目前，现有的停车系统在通过采集节点获取车位的信息时，该采集节点大多的内部功能模块之间及其与采样站之间大多需要24小时不间断的检测及交互，导致电耗较大，有待于进一步改进。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种基于物联网的停车系统及其采集节点，以解决采集节点功耗高，耗电量大的现有技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了基于物联网的停车系统，包括采集节点、采集工作站和后台服务器，采集节点固定于停车位的地面下方并与采集工作站通过无线网络连接，采集工作站安装在停车场内并与后台服务器通过网线连接，采集节点包括中央处理器、红外传感器、超声波测距设备、第一无线通信设备、第一开关电路、第二开关电路和标识芯片，中央处理器分别与红外传感器、超声波测距设备、第一无线通信设备、第一开关电路、第二开关电路和标识芯片连接，第一开关电路和超声波测距设备连接，第二开关电路与第一无线通信设备连接。

为实现上述目的，本实用新型还公开一种采集节点，包括中央处理器、红外传感器、超声波测距设备、第一无线通信设备、第一开关电路、第二开关电路和标识芯片，中央处理器分别与红外传感器、超声波测距设备、第一无线通信设备、第一开关电路、第二开关电路和标识芯片连接，第一开关电路和超声波测距设备连接，第二开关电路与第一无线通信设备连接。

此外，人们在停车前不了解停车位的情况，比如位置、收费标准、距离以及剩余车位等信息，往往造成找不到附近停车场亦或到达停车场后由于费用过高或无剩余车位等因素造成无法停车困难的问题。为此，本实用新型从信息源头出发，利用传感器和物联网技术整合线下停车资源；具体的，本实用新型所公开的停车系统还包括用户终端，用户终端通过网络获取后台服务器发布的信息，用户终端包括电子显示屏、台式电脑、笔记本电脑和手机等，以解决传统停车困难的问题。

本实用新型的采集节点还包括指示灯和电源转换设备，电源转换设备和指示灯分别与中央处理器连接，电源转换设备配置有配套的锂电池。

本实用新型的采集工作站包括路由器、数据转换设备、工控板、天线和第二无线通信设备，第二无线通信设备与工控板连接，数据转换设备和工控板通过数据连接线连接，天线安装在采集工作站外部并通过天线馈线与第二无线通信设备连接，数据转换设备通过网线与路由器连接，其中数据连接线为串口数据连接线；网线为双绞线。

作为本实用新型的进一步改进，本实用新型的采集节点包括中央处理器、红外传感器、超声波测距设备、第一无线通信设备、第一开关电路、第二开关电路和标识芯片，中央处理器分别与红外传感器、超声波测距设备、第一无线通信设备、第一开关电路、第二开关电路和标识芯片连接，第一开关电路和超声波测距设备连接，第二开关电路与第一无线通信设备连接。

本实用新型具有以下有益效果：

基于本实用新型所公开的停车系统及采集节点，采集节点可采用被动式工作模式，通过红外传感器检测周围的红外信号，由于车辆发动机在工作状态下的温度是比较稳定的，红外传感器可以根据发动机的工作温度设置相应的告警，然后将该告警输出给中央处理器，从而触发超声波测距设备和第一无线通信设备进入工作状态；而当采集工作站获取该车位最新的车辆驶入信息之后，且发动机熄火导致温度降至红外告警阈值之下时，或在获取该车位最新的车辆驶出信息之后，该采集节点的电耗管理可实现：中央处理器处于极低功耗的休眠状态，超声波测距设备和第一无线通信设备分别在第一开关电路和第二开关电路的控制下处于掉电状态，从而解决采集节点功耗高、耗电量大的现有技术问题。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的总体设计结构示意图；

图2为本实用新型的停车系统采集工作站结构示意图；

图3为本实用新型的停车系统采集节点电路设计框图；

图4为本实用新型的停车系统采集节点电气连接示意图；

图5为本实用新型的停车系统采集节点程序运行流程图；

图中：1、停车位；2、采集节点；3、后台服务器；4、显示器连接线；5、电脑显示器；6、智慧停车软件；7、网线；8、电脑；9、手机；10、采集工作站；11、无线通信设备天线；12、车辆；13、第二无线通信设备；14、天线馈线；15、数据连接线；16、工控板；17、电源连接线；18、电源适配器；19、串口数据连接线；20、数据转换设备；21、路由器；22、指示灯；23、超声波测距设备；24、第一开关电路；25、标识芯片；26、电源转换设备；27、锂电池；28、充电设备；29、红外传感器；30、中央处理器；31、充电连接端子；32、主板固定螺丝孔；33、设备固定螺丝孔；34、超声波探头；35、第一无线通信设备；36、第二开关电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

参见图1，基于物联网的停车系统，包括采集节点2、采集工作站10、后台服务器3，采集节点2固定于停车位1的地面下方并与采集工作站10通过无线网络连接，采集工作站10安装在停车场内并与后台服务器3通过网线7连接。

采集节点2通过主板固定螺丝孔32固定在各个停车位1的地面下方，用来感应车辆12的停入与驶出，采集工作站10安装在停车场内用于收集各个停车位1的停车信息，后台服务器3通过网线7与采集工作站10连接，以用于存储停车场内的停车信息，并将信息通过配套的自主开发的智慧停车软件6进一步处理后发布到互联网上，也可以通过显示器连接线4与电脑显示器5连接，直接监控管理停车信息。

参见图2，采集工作站10包括路由器21、数据转换设备20、工控板16、天线和第二无线通信设备13，第二无线通信设备13与工控板16连接，数据转换设备20和工控板16通过数据连接线15连接，天线安装在采集工作站10外部并通过无线通信设备天线11的天线馈线14与第二无线通信设备13连接，数据转换设备20通过网线7与路由器21连接，其中工控板16通过电源连接线17与电源适配器18连接，电源适配器18输出工控板16所适用的电压。

第二无线通信设备13通过天线馈线14连接到安装在采集工作站10外部的天线来接收采集节点2的停车位1信息，工控板16将收集的停车位1信息进行处理后通过数据转换设备20将信息转换为网络数据，停车位1的网络数据可以通过路由器21传输到后台服务器3上。

数据连接线15为串口数据连接线19；网线7为双绞线，保证数据能够稳定，高速的进行传输。

参见图3和图4，采集节点2包括中央处理器30、红外传感器29、超声波测距设备23、第一无线通信设备35、第一开关电路24、第二开关电路36和标识芯片25，中央处理器30分别与红外传感器29、超声波测距设备23、第一无线通信设备35、第一开关电路24、第二开关电路36和标识芯片25连接，第一开关电路24和超声波测距设备23连接，第二开关电路36与第一无线通信设备35连接，超声波测距设备23包括超声波探头34，这些设备通过设备固定螺丝孔33固定。

采集节点2通过红外传感器29检测周围的红外信号，由于车辆12发动机在工作状态下，温度比较高，而且和人体温度存在一定的距离，会向外辐射红外线信号，红外传感器29可以根据发动机的工作温度设置相应的告警(该告警温度的范围可设置高于人体温度，以避免因为行人的活动造成该系统的误判)，然后将该告警输出给中央处理器30，从而触发超声波测距设备23和第一无线通信设备35进入工作状态，以进一步确定是否有车辆12驶入或驶出，从而消除误判；同时，中央处理器30发出信号使得第二开关电路36连接，打开第一无线通信设备35，将车位变化信息(该信息至少包括该采集节点2的编号，换言之即停车位1编号，以及后续的“停车标志位”信息)通过第一无线通信设备35发送至采集工作站10；而当采集工作站10获取该车位最新的车辆12驶入信息之后，且发动机熄火导致温度降至红外告警阈值之下时，或在获取该车位最新的车辆12驶出信息之后，该采集节点2的电耗管理可实现：中央处理器30处于极低功耗的休眠状态，超声波测距设备23和第一无线通信设备35分别在第一开关电路24和第二开关电路36的控制下处于掉电状态，从而解决采集节点2功耗高、耗电量大的现有技术问题。藉此，在本实用新型中，采集节点2大部分时间都只有红外传感器29处于工作状态，中央处理器30处理极低功耗的休眠状态，超声波测距设备23和第一无线通信设备35分别在第一开关电路24和第二开关电路36的控制下处于掉电状态，而红外传感器29的工作是被动式的，没有检测到停车信息时功耗极低，而即使检测到有停车信息，工作时间也很短，因此采集节点2可以在整体功耗很低的状态下完成对停车位1信息的采集。

在实际应用中，本实用新型的基于物联网的停车系统的采集节点2还包括指示灯22和电源转换设备26，在发送停车信息的同时也会将采集节点2的标识发送至采集工作站10，指示灯22用于指示采集节点2的工作状态，方便检测，而电源转换设备26可以将外接电源转换为采集节点2所需的，保证采集节点2的正常工作，电源转换设备26可以配置有配套的锂电池27，锂电池27充电一次可以使用8000至10000小时，且可通过充电连接端子31利用外部充电设备28进行充电，使采集节点2可以长时间稳定的工作。

实施例2：

参见图5，本实用新型开始工作时系统先进行初始化，初始化结束后红外传感器29检测周围的红外信号，由于车辆12发动机在工作状态下的温度是比较稳定的，红外传感器29可以根据发动机的工作温度设置相应的告警。直至红外传感器29检测到信号触发告警阀值，此时，红外传感器29将检测信号发送给中央处理器30，中央处理器30控制闭合第一开关电路24使得超声波测距设备23处于工作状态，超声波测出的距离高度与预设的停车高度数值进行比较：若测距高度小于停车高度则60秒后再次进行测距高度与停车高度的数值比较，若测距高度依然小于停车高度则判断有车停入，将信息反馈给中央处理器30，此时中央处理器30控制第二开关电路36闭合，将停车信息与停车位1编号通过第一无线通信设备35传输至采样工作站，此时停车标志位置1，中央处理器30控制第一开关电路24和第二开关电路36断开，使超声波测距设备23和第一无线通信设备35进入休眠状态，仅红外传感器29被动进行检测；若延迟60秒后测距高度大于停车高度，意味着车辆12没有停入停车位1，继续红外传感器29的检测。若第一次比较时测距高度大于停车高度，检查停车位1标志位是否为1，若不为1则代表此车位无车，继续红外传感器29检测；若检查停车标志位为1，代表车辆12已经开走，此时中央处理器30控制第二开关电路36闭合使得车辆12走开信号或停车位1编号通过第一无线通信设备35传输至采样工作站，此时停车标志位置0，中央处理器30控制第一开关电路24和第二开关电路36断开，使超声波测距设备23和第一无线通信设备35进入休眠状态，仅红外传感器29被动进行检测。上述为采集节点2工作的全部过程。

本实用新型实施例的中央处理器30包含采用低成本、低功耗、高性能的嵌入式处理器STM32F103CBT6，并使用高性能的Cortex^TM-M3 32位的RISC内核，工作频率可以达到72MHz。在1MHz的时钟下，每秒可执行125万条整数运算指令，内部包含16KB的SRAM和128KB的FLASH程序存储器。还包含有2个12位，16通道的ADC接口，2个USART串行接口，32个可以与TTL电平直接相连接的GPIO接口，具有强大的控制功能和数据运算处理能力。该芯片广泛应用于电机驱动和控制、医疗和手持式设备、PC游戏外设和GPS平台。

本实用新型的红外传感器29设备可采用HC-SR501红外感应芯片。该设备是基于红外线技术的自动控制设备，采用德国原装进口LHI778探头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式，广泛应用于各类自动感应电器设备，尤其是干电池供电的自动控制产品。

本实用新型的无线通信设备采用nRF905无线通信芯片，nRF905采用挪威Nordic公司的VLSI ShockBurst技术；ShockBurst技术使nRF905能够提供高速的数据传输，而不需要昂贵的高速MCU来进行数据处理/时钟覆盖；通过将与RF协议有关的高速信号处理放到芯片内，nRF905提供给应用的微控制器一个SPI接口，速率由微控制器自己设定的接口速度决定；nRF905可以通过软件设置为RX模式(接收)和TX模式(发射)，在通信过程中，只要设置正确的发射地址和接收地址，地址匹配后，可以完成数据的无线传输；nRF905通过ShockBurst工作模式在RF以最大速率进行连接时降低数字应用部分的速度来降低在应用中的平均电流消耗；在ShockBurst RX模式中，地址匹配AM和数据准备就绪DR信号通知MCU一个有效的地址和数据包已经各自接收完成；在ShockBurst TX模式中nRF905自动产生前导码和CRC校验码，数据准备就绪DR信号通知MCU数据传输已经完成。

综上可知，本实用新型利用传感器及物联网技术整合线下停车资源，从信息源头解决停车难，也解决了车主在出行过程中找不到车位的问题，把停车场的资源放在互联网、电脑8和手机9中，让车主快速有效的选择停车位1。并且采用采集节点2，采用设备化设计，通过开关电路被动式的工作，解决了功耗问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。