时间：2022-07-23 10:22:58
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【摘要】本文针对智能化小区车辆停车管理难题，提出了一种基于物联网技术与嵌入式技术、无线传感网技术相结合的智能小区车辆管理系统方案，通过综合运用物联网的思想、概念和方法，采用无线技术、网络和设备，以构建一个信息化、自动化、网络化、无线化的车辆管理系统，实现智能小区车辆动态、合理、高效地管理。
【关键词】物联网;ARM;无线;车辆管理
近年来，随着社会经济快速发展，人们的生活水平不断提高，机动车辆越来越多地进入百姓家庭，住宅小区“停车难、管理乱”的问题日趋突出。智能小区车辆管理正在逐步趋于规范和科学，实现小区车辆智能化管理已经成为必然的发展方向与研究热点。
1.系统设计方案
利用物联网、嵌入式、无线传感网等技术，实现智能小区车辆管理系统，将智能无线传感器安装在车辆、智能小区信息采集点，通过无线感知周边的温度、湿度、光线、位置等信息。在无线传感器节点内同时集成CPU、无线通信模块、天线、电源等，使得该无线传感器节点具备与周边传感器节点协作、通信的功能，组成无线传感网络。每个节点即是信息的采集点又是路由中转点，采集到的数据通过路由算法在各个节点中传送，最终到达嵌入式智能小区网关。小区网关基于S3C6410与嵌入式Linux操作系统平台之下，能有效运行协议转化软件，将无线传感网传输的数据通过以太网发送到智能小区控制服务器，服务器接收到数据后发出相应的控制命令，经由智能网关发送到每个无线传感节点。通过智能小区车辆管理无线传感网，实现对智能小区内车辆的管理和控制，提高智能小区内车辆的管理效率。整个系统由出入口管理系统、停车场管理、小车辆区管理，无线节点管理四部分构成，其系统框图如图1所示。
图1 系统框图
2.关键技术介绍
2.1 物联网关键技术
2.1.1 物联网的概念
物联网（IOT）是指将所有物体通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、等信息传感设备，按约定的协议，与互联网相连接起来，实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。和传统的互联网相比，其特征和优势一它是各种感知技术的广泛应用，二它是一种建立在互联网上的泛在网络。
2.1.2 射频识别技术
RFID是射频识别技术的英文缩写，又称电子标签、无线射频识别，是一种非接触式的自动识别技术。一个完整的RFID系统硬件通常由标签（Tag）、阅读器（Reader）天线（Antenna）组成。其中，标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象;阅读器读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式;天线在标签和读取器间传递射频信号。目前，RFID技术已经被广泛应用于物流系统、电子收费系统、安防系统、供应链系统、车辆识别系统等各个行业。
2.1.3 车牌识别技术
车辆管理工作智能化的发展趋势也让通信技术以及计算机技术被广泛应用于车辆管理领域中，其精度强、自动化程度高的特点在车辆管理领域逐渐突显。其中车牌识别技术就是在此过程中引起广泛关注的重要技术之一， 车牌识别是通过计算机的视频及模式识别功能，对车辆拥有的唯一车牌号进行定位识别的系统技术。技术的主要环节包括对图像开展预处理、对车牌进行定位、对字符进行分割以及对字符进行识别。
2.2 嵌入式技术
嵌入式系统（Embedded system）是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”，根据英国电气工程师协会的定义，嵌入式系统为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机系统不同，嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。由于嵌入式系统只针对一项特殊的任务，因此能够对它进行优化，减小尺寸降低成本。嵌入式系统通常进行大量生产，所以单个的成本节约，能够随着产量进行成百上千的放大。近年来，随着医疗电子、智能家居、物流管理和电力控制等方面的不断风靡，嵌入式系统利用自身积累的经验，在已经成熟的平台和产品基础上与应用传感单元的结合，扩展物联和感知的支持能力，发掘某一领域物联网应用，成为物联网系统技术的重要组成部分。
2.3 无线传感技术
无线传感网，简称WSN，是指由一组随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信模块的传感器以自组织方式构成的无线网络，用于实时监测网络覆盖区域的各类监测对象的信息。WSN综合了传感器技术、无线通信技术、嵌入式系统技术、分布式信息处理等技术，是一项集成了多学科的技术领域，已成为构建无线物联网的重要技术。
3.关键技术实现方法
3.1 车辆识别
RFID读写设备主要完成车上卡片与主机上的信息的交换，用于识别车辆信息以及完成收费等一系列服务，此部分要求模块稳定度高，灵敏度高，可以实现2米以上读卡，读卡速度可以设定，至少是lOms，相同ID信息输出时间间隔设定为2分钟以上，与上位机通信采用232接口，系统可以在很短时间内稳定地实现收费等系列服务。摄像头作为RFID读写器的辅助设备，可以在缴费、登记时对车辆进行监控、抓拍，防止在无人值守情况下发生车辆作弊行为。系统图像采集模块采用基于CMOS图像传感器的OV7620感光器件及OV511微处理芯片组成的USB接口摄像头。
3.2 无线传感网络
系统利用CC2431协议技术和NesC技术进行无线传感节点的软硬件设计，为构筑智能小区内车辆在无线传感器网络，每个传感器节点需要同时具备传感器及计算功能。无线传感节点硬件采用8051 MCU控制单元及CC2420 RF传输芯片相结合的SoC TI CC2431，以支持使用TI CC2431 ZDK的Zigbee协议，并通过TinyOS 2.x实现实时传感器网络。在CC2431的控制下选择不同的传感器以实现不同的数据信息的采集。软件采用无线传感器网络的专用操作系统TinyOS 及TinyOS下具有类形式组件（component）结构的NesC语言来开发节点程序，完成不同传感器的程序编写以实现数据采集和无线传输，达到数据采集功能，并通过对无线传感网MAC协议的优化和改进，最大限度减少电池的能量消耗，延长传感器的使用时间。
3.3 嵌入式网关
要完成有线和无线的通信、融合，需将无线节点发送的数据通过智能小区嵌入式网关或智能家居嵌入式网关进行协议转换，并通过以太网发送到小区控制主机，同时将主机的指令通过嵌入式网关转换为无线指令发送到无线传感器节点。系统中采用基于S3C6410微处理器与嵌入式Linux相结合的智能小区网关，并完成Linux下的协议转化软件的编程。
4.结论
本系统提出了一种将物联网技术与嵌入式、无线传感网技术相结合，利用先进的控制技术实现智能小区车辆管理系统方案，是一种高效、方便快捷、科学的车辆管理手段。能体现智能小区车辆管理要求高可靠性、高实时性、高安全性、低维护性，实现信息资源共享和任务综合管理特点。
摘要：随着我国高速公路体系的快速发展，半自动收费和人工收费的方式费时费力，已无法满足高速公路现代化管理的需要。因此，在车辆管理系统之中引入物联网技术，设计一套专门应用于高速公路的车辆管理系统具有非常重要的意义。本文对物联网技术在车辆管理系统中的应用进行了研究。
关键词：物联网技术；车辆管理系统；高速公路
1 引言
随着我国高速公路体系的快速发展，半自动收费和人工收费的方式费时费力，已无法满足高速公路现代化管理的需要。而电子不停车收费的收费方式常常在实际使用过程中存在着用户缴费和收费管理不便等各种问题，主要有用户对预付卡恶意盗用和冒用等问题。因此，在车辆管理系统之中引入物联网技术，设计一套专门应用于高速公路车辆管理的车辆管理系统具有非常重要的意义。系统通过自动标识通行车辆，然后系统自动通过物联网对银行服务系统进行访问，完成相关费用的收缴。这样解决了原收费系统必须需要预付卡购买、储值和收费等环节，有利于车辆管理系统的应用 [1]。
2 物联网技术概述
物联网的英文简称为“IOT”，所谓物联网是指“物与物相连的互联网”，对于物联网的定义国内外有很多说法，其中最为常用的一种定义是：网联网是通过红外感应器、射频识别（RFID）装置、激光扫描器、全球定位系统等信息传感设备，按约定的物理网协议，把互联网与任何物品相连接，以实现相关信息通信和交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[2]。
3 基于物联网技术的车辆管理系统设计
3.1 车辆管理系统结构
本文设计的车辆管理系统主要由以下几个部分构成：车辆识别系统、监控中心系统、信息服务系统。其具体工作过程是：在高速公路上当车辆通过收费口时，在车辆上附着的电子标签进入了RFID磁场，系统对由标签读写器所发出来的射频信号进行接收，然后射频系统依靠感应电流所获得的能量，发出相关的车辆信息。车辆的相关信息由系统的标签读写器读取，然后由解码器进行解码，送至监控中心系统，再通过本地及远程接口，存储到访问远程服务器或本地服务器进行相应数据处理[6]。
3.2 系统的硬件设计
3.2.1 电子标签选用
本文设计的系统采用的电子标签芯片是Philips的UCODE HSL，本文系统之中采用的电子标签主要有3个，这三个电子标签分别嵌入到车牌、发动机缸体和车体框架之中。这三个电子标签分别对车辆的号码、发动机和车架的出厂编号信息进行记录，这样多标签的设计可以防止车牌的盗用、套牌等违法行为。
3.2.2收费站车辆入口、出口设计
收费站的车辆入口、出口主要由车辆感应器和道闸控制器、车辆检测传感器、LED信息提示牌、接收天线及标签读写器组成、多点摄像系统。具体的工作流程如下：车辆进出高速公路收费口时，车道下面的检测传感器对车辆的相关信息进行检测，然后多点摄像系统对驾乘人员和车辆进行拍照和录像，同时，车辆的电子标签芯片被标签读写器激活。同时，将电子标签的相关信息与照片、录像信息等信息打包传输给远程主机，进行相关检测后，进行放行[8]。
3.2.3监控中心设计
车辆系统的监控中心主要有入口主机系统和出口主机系统构成，入口主机系统主要用来接收识别系统发来的车辆信息，然后对相关信息进行确认，并将相关信息传输并存储给到本地服务器多媒体数据库中，数据库对车辆信息进行查询，若没有发现该车辆的相关信息，则再到远程数据库进行查询。出口主机系统主要用来当车辆到达出口时，对系统发来的车辆信息进行接收和识别，然后将相关信息与入口发来的信息进行核对，对违规车辆进行处理，并计算出该车辆应缴纳的里程和费用等等[9]。
3.2.4信息服务系统设计
本地信息系统主要由数据库管理系统软件和2台服务器构成，对这2台服务器进行主从配置，其中从属服务器主要用于数据的实时备份[10]。以确保相关数据的绝对安全可靠。由服务商提供远程信息系统，使用多表结构设计本地数据库，分别对车辆的基本信息、车辆通行信息、缴费信息、车主基本信息、录像等多媒体信息、车辆和人员照片等进行记录。
3.3 EPC编码功能设计
本系统采用EPC编码，这种编码格式主要有：64位、96位和256位。这种编码格式的特点是简单和安全，这种编码具有惟一性和分层扩展性。本文设计的系统为了降低电子标签的成本，采用EPC-64Ⅲ型64位编码格式[12]，其中域名管理26，位版本号2位，这种编码格式可以作为厂家识别的代码。由于国内车辆是按照省、地、县市分级管理，所以系统车牌的编码采用分段式结构，对车辆号码逐级分层管理，有利于扩展和提高信息查询效率。
3.4 Savant系统
本文的Savant系统由以下几个部分构成：事件管理系统，实时内存事件数据库，任务管理系统。这个系统的功能是负责整个车辆管理系统的程序集成和整体控制。Savant系统提供了标签读写器和应用程序等两个接口。其中标签读写器主要与车辆管理系统的标签读写器相连接，而应用程序接口主要是为了实现通讯功能与外部应用程序相连接。系统的具体工作流程如下：Savant系统通过接口读取系统标签读写器中的车辆EPC，将信息做平滑、协同及转发后，存入RIED数据库中。
3.5 ONS系统
车辆管理系统之中的ONS系统采用BIND程序进行配置，ONS相当于Internet中的域名系统DNS。它可通过Internet域名解析实现与互联网的连接。具体来说，ONS就是为了完成“主机名”和IP地址之间的转换，实现与外部Internet系统连接。同时ONS系统的具体工作流程如下：车辆管理系统的Savant系统获取车辆EPC，然后将车辆EPC传递给ONS，进行IP地址的转换。同时，车辆管理系统在Internet上搜索该IP地址对应的计算机和相应服务，从PML服务器中获得车辆的描述信息，进行完成相关车辆信息的调用。
4 结论
在我国交通快速发展的今天，在车辆管理系统之中引入物联网技术，设计一套专门应用于高速公路车辆管理的车辆管理系统具有非常重要的意义。本文就此问题进行了分析。文章在通过认真分析物联网技术的基础上，完成了基于物联网技术的车辆管理系统的设计，具体分为：车辆管理系统结构，，系统的硬件设计，EPC编码功能设计，Savant系统，ONS系统。
【摘要】物联网技术作为一种全新的技术措施，在智能车辆管理系统中实现了信息的交换、管理与监控，随着车辆的不断增加，物联网技术应用于智能车辆管理的体系也越来越健全。本文在了解物联网技术内容的基础上，对物联网技术在智能车辆管理系统中的应用进行了探究。
【关键词】物联网技术 智能车辆 管理系统 技术应用
一、物联网技术简介
随着经济的飞速发展和社会的不断进步，城市人口数目有了很大范围的增加，汽车数量也在持续增多，交通堵塞、拥挤的现象愈加严重，因此而引发的大气污染、噪声污染、能源消耗等也成为各工业发达和发展中国家所面临的严峻问题。智能交通系统（ITS，Intelligent Transportation System）作为近年来逐渐兴起的技术措施，可以有效改善交通阻塞问题，使得交通拥挤问题得以解决，这一措施也越来越受到国内外专家学者和政府决策部门的重视，在许多国家和地区也开始了更为广泛的应用。随着近年来物联网技术在国内的快速发展，智能交通领域也被赋予了更为丰富的技术内涵，同时，在管理理念及相关技术手段上也引起了革命性的变革。
顾名思义，物联网（IOT，The Internet of Things）就是物物相连的网络，一般认为，物联网指的是通过传感器网络、射频识别及全球定位系统等信息传感设备，按提前约定的协议，把某物品与互联网连接起来，以便进行信息通讯及交换，从而实现智能化识别、跟踪、定位、监控及管理的一种网络。从1999年物联网概念的提出直至2005年国际电信联盟（ITU）年度互联网报告引发全球范围内的对物联网的相关讨论，再到2009年IBM提出“智慧地球”的概念，物联网的定义及范围都发生了巨大的变化，其覆盖范围也有了较大的拓展，不再仅仅是基于RFID技术的互联网。物联网技术应用于智能化车辆管理，使得交通事件从“事后处置”转变为“事前预判”这一模式，是智能交通领域内一次较为深刻的变革。
二、智能车辆管理中的物联网技术应用
（1）射频识别技术。射频识别技术是智能车辆管理中对车辆出入的一种管理，比如根据企业事业单位对于人员出入车辆的管理需要，会给员工车辆发放一张远距离识别卡，将卡片固定在车的某一部位（如：前挡风玻璃），在道闸前段部位地面下安装远距感应器，当携有RFID卡的车辆到达此区域时，远距离读卡器将读到的RFID卡号传递给控制器，进而控制器对所读卡号进行合法判断，在卡片合法的情况下，控制器上继电器工作，从而使得与之相连接的智能道闸打开，反之，卡片不合法时，继电器则不会工作，道闸不打开，同时传递给计算机一个引发警报的信息。这种利用远距离自动控制技术和射频识别技术共同开发成的具有国际领先水平的智能化管理系统，可以实现人员车辆进出速度快、更便捷的目的。它不仅可以使人员车辆出入的批准步骤得以简化，而且可以实现人性化的自动识别人员车辆的身份，使得人员车辆的管理更加简单、精准，而且可以有效提高企业的形象。射频识别技术的应用具有感应距离远、多重识别、读信息速度快等优点，这种技术拥有着较高的稳定性和可靠性，一车一卡，资料存档，防伪性极高，在保证安全性的基础上，避免了人为控制带来的诸多不便，车辆出入资料更便于工作人员监督。
（2）车辆定位技术。车辆定位技术使用包括通讯器和定位器两部分的RFID硬件设备，以电子标签作为标识码，驾驶员使用人员标签，车辆使用车辆标签，具备了数据可靠、有效通讯距离长、不宜破损等特点，电子标签的基本原理则是利用射频信号及其空间耦合与传输特性实现的对移动或静止的待识别物体的自动识别。利用电子标签并结合车辆内所具有的视频监控设备，建立起一套较为完整的车辆定位跟踪管理系统。车辆定位技术可以自动检测受控目标经过受控区域的时间及地点信息，并可以实现对受控目标的统计及安全管理的自动化；具有成熟可靠的网络通信系统，对信息可以进行实时采集，整个过程无需人为参与；具有完备的信息查询与数据统计软件，为高层人员管理与查询提供了全方位的服务；该技术具备较强的安全、可靠、稳定性，对于异常情况可以及时发现，并有报警呼叫系统的高级配置。
（3）车牌识别技术。车牌识别技术是智能车辆管理中的一项重要技术，也是智能车辆管理时所关注的内容。如今，车辆管理工作越来越注重追求车辆管理的高质量、高效率及高精确度，由此，车辆管理自动化程度和管理精度自然而然地成为了智能车辆管理的主要关注对象。车辆的识别较为冗杂，首先需要在动态的运行车辆中抓取快照，通过对照片的预先处理获取较为清晰的照片，接着通过计算机对车牌信息进一步自动识别车牌数字信息，根据自动定位技术采集的车辆位置信号与车辆进行对应，并进行位置定位，由此完成车牌的识别。车牌对于整辆车来说较小，而且车牌处于整辆车下部较为隐蔽的位置，这也就增加了车牌的检测难度。然而车牌识别在车辆管理过程中是尤为重要的一个环节，工作人员需要根据检测到的车牌确定各车主，并且可以通过视频监控和模式识别等功能对车辆进行实时定位。
（4）底盘扫描技术。对车辆进行底盘的识别有利于保障车辆的运行安全性，对于车辆正常行驶有着极其重要的意义。底盘检测相对来说也存在一定的难度，通过肉眼观察以及人工安置反光镜为较为传统的检测方法，受管理人员能力与经验的影响，这种方法检测效率不高、精确度较低，同时也不利于检测工作的顺利进行。智能化的车辆管理系统在克服低效率、低精确度问题的基础上，实现了检测数据化存储与分析处理，满足了更多车辆管理的需求。智能的底盘扫描系统则是利用现代化的传感器装备来检测底盘的形状、运行特性参数及零部件位置等，通过将检测信息与标准信息对比，在一定时间内对其进行预测，当预测的检测结果超过了所设定的阈值时便可对底盘故障进行判断，并发出故障预警。此外由于底盘的检测环境有所不同，底盘检测技术要对于环境的改变及时做出灵活调试及转变，以便适应较为复杂的车辆状况。
三、结语
物联网技术应用于智能车辆管理系统需要遵循一定的管理机制，随着车辆智能化管理的实现，根据所需管理车辆的规模对终端监测节点和上位机监控界面进行合理设计，在解决交通阻塞、交通拥挤问题和减少交通事故的前提下，车辆的管理效率也将会得到大幅度提高。对于较大规模的车辆管理工作可以通过中央控制系统进行层层下分，以便保证整个系统的协调高效运行。
