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。