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一种基于物联网的新型智能车位锁

0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[1]。

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1.1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。

1.2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5结束语基于Internet技术的轨道车远程监控系统的设计与实现,轨道车运营企业实现了对既运行轨道车的实时数据采集、远程实时监控以及数据统计分析、发现异常及时告警。

该系统可有效提高车辆管理人员的工作效率,解决管理过程中出现的各类矛盾和差错,避免推卸责任或误导驾驶员。

通过对车辆的运行数据进行计算机分析与处理,可快速准确地了解各车辆的设备状态,可以更有效准确的组织工作人员对设备进行故障检查和保养维护,保障了设备运行安全的同时还能有效延长设备的使用寿命。

该系统的设计成功,是对远程监控领域的一次积极探索,同时也具有重要的工程应用价值,并且可以推广到其他应用领域,市场前景广阔。

参考文献:[1]张帆.轨道车远程监控系统设计[D].吉林大学,2010.[2]王建新,杨世凤,史永江,等.远程监控技术的发展现状和趋势[J].国外电子测量技术,2005(4).[3]杨叔子,史铁林,李东晓.分布式监测诊断系统的开发与设计[J].振动:测试与诊断,1997(1):1-6.[4]Caldwell N H M,Breton B C,Halburn D M.Remote instrument diagnosis on the Internet[J].IEEE Intelligent Systems and their Applications,2002,13(3):70-76.[5]郑红梅,王有杰,陈科,等.塔机群无线远程安全监控系统设计[J].电子测量与仪器学报,2014,28(5):520-527. [6]张猛,房俊龙,韩雨.基于ZigBee和Internet的温室群环境远程监控系统设计[J].农业工程学报,2013,29(a01):171-176.一种基于物联网的新型智能车位锁孙凯特;赵华(上海电机学院,上海201306)摘要:为了有效解决目前车位供需矛盾,提高空置车位的利用率,本文提出由服务器、移动终端和控制器组成三级网络结构的智能车位远程管理系统。

本设计以单片机为核心的车位锁应用GPRS模块,为车位锁提供互联网入口,将手机客户端、服务器和车位锁联系起来,服务器端作为停车管理系统云平台将车位锁资源信息整合。

运用物联网技术和无线通信技术,构建利用手机App应用程序进行车位预约,由服务器授权用户遥控车位锁,并实现车位锁的自动化的运转。

利用“伸缩杯”式创新结构并融合超大尺寸环形液晶屏幕,不仅增强了车位锁的实用性及美观性,还提升了车位锁的商业应用价值,为共享车位的普及提供了更强的可行性。

该车位锁及车位预约功能的普及将有效的整合及管理现存车位,极大程度地提高车位资源的利用率,缓解城市的交通堵塞、车位紧张问题。

关键词:智能车位锁;物联网;共享车位;车位预约Internal Combustion Engine &Parts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2.1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1系统结构框图该车位锁通过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。

2.2执行方案设计车位预约功能执行方案如图2所示。

图2车位预约功能工作流程示意图2.2.1GPS 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。

图3车位预约执行方案流程图(GPS 信号强地段停车场)2.2.2GPS 信号弱的车位地下车库对GPS 信号有较大影响。

此情况执行方案如图4所示。

通过地下车库门闸的车牌识别系统,将车牌信息上传到服务器,服务器根据车牌信息确定用户账号,预启动用户预约车位上的车位锁。

所述车位锁的红外线模块启动,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 信号弱的地方,特别适用于地下车库及拥有门闸车牌识别系统的地方。

图4车位预约执行方案流程图(带有门闸识别系统停车场)用户亦可通过移动客户端完成对已预约车位智能车位锁的操作控制。

车位使用完成后,服务器将向用户收取一定费用。

实现车位预约功能,政府即可通过对停车位的控制变相地控制了城市交通的流量,极大程度上缓解城市的交通压力,使城市交通更加有序、快捷,增强城市交通的可控性,提高对城市交通的预判性。

同样此举可鼓励人们更多的选择公共交通,选择低碳环保的绿色生活。

车位预约功能亦可为车主提供了更加具有保障性与计划性的出行,增强了车主的出行体验,提高了生活质量与效率。

3硬件结构设计该车位结构设计如图5、图6所示。

所述智能车位锁包括:固定底座7,数层环形屏幕3,弧形太阳能光伏板1,传动组件4。

固定底座7内包括电源模块8,控制模块9,红外线模块10,无线通信模块11,电机模块12等。

图5该智能车位锁升起状态示意图图6该智能车位锁降下状态示意图电源模块12包括锂离子聚合物电池13、太阳能充电控制器14。

位于设备顶部的太阳能光伏板1将太阳能转化为电能为锂离子聚合物电池13充电,锂离子聚合物电池13为设备提供电量。

太阳能充电控制器14可采集锂离子聚合物电池13电压,并提供给控制模块9,通过无线通信模块11上传服务器,服务器可监控设备电量。

控制模块9包括单片机15、减速电机16。

单片机15为设备的核心,处理无线通信模块11接收到的指令,驱动减速电机16做出相应操作。

减速电机16带动传动组件4运转以控制数层环形屏幕3的升降。

红外线模块10包括多组红外线测距单元17。

设备通过无线通信模块11接收到预启动指令,单片机15控制红外线模块10启动,红外线测距单元17处于周期工作状态,当车辆进入车位,红外线模块10及时接受反馈数据,控制模块9控制车位锁降下。

实现车位锁自动化控制。

数层环形屏幕3每层环形屏幕的外圈直径近似等于外层环形屏幕的内圈直径。

当设备处于降下(解锁)状态时,数层环形屏幕3由中心向外每层直径依次扩大,层层相套,处于同一水平面;当设备处于升起(上锁)状态时,数层环形屏幕3由小到大至下而上层层相连,可构成一近似倒锥形环形屏幕,每层环形屏幕独立控制,数层环形屏幕3可组合成一整体画面,具有较大的商业价值。

由于每层环形屏幕独立控制,因此可进行多样性的组合,兼引导车辆,标识信息,市容美化,广告投放等功能于一体。

传动组件4,包括导轨5,滑轮6,剪式支撑臂18等。

设备通过无线通信模块11接收到服务器的指令,由单片机15控制减速电机16执行命令。

减速电机16带动滑轮6沿导轨5向里滚动,带动下支撑臂里合,由于剪式支撑臂18的平行四边形结构特点,推升顶层环形屏幕升起,由于各层环形屏幕上下的限位卡槽,顶层环形屏幕下限位卡槽2与第二层环形屏幕上限位卡槽20相合,带动第二层环形屏幕上升,以此类推完成车位锁升起;车位锁下降过程为升起过程的反过程,减速电机16带动滑轮6沿导轨5向外滚动,带动下支撑臂开合,由于剪式支撑臂18的平行四边形结构特点,拉动顶层环形屏幕降下,由于各层环形屏幕上下的限位卡槽,顶层环形屏幕上限位卡槽21与第二层环形屏幕上限位卡槽20相合,下限位卡槽2与第二层环形屏幕下限位卡槽19相合,带动第二层环形屏幕下降,以此类推完成车位锁降下。

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