基于機智云物聯網平臺+STM32+NB-IoT的停車場管理系統設計

ID:184786 · 發表于 2023-8-17 16:08

基于機智云物聯網平臺+STM32+NB-IoT的停車場管理系統設計

本文介紹的智慧停車場系統是由安徽理工大學殷雨彤設計開發完成。該停車場管理系統是以STM32F103ZE作為系統核心控制器，融合窄帶物聯網技術（NB-IoT技術）、紅外傳感技術以及機智云物聯網平臺，實現數據實時監測及傳輸、用戶端遠程控制，車位管理更便捷高效，車位分配更快速和合理。

一、引言

窄帶物聯網（NB-IoT）技術適合在停車管理等場景中應用。由傳感模塊進行數據采集，STM32芯片進行數據處理，窄帶物聯網模塊將參數上傳至云端，即可實現用戶遠程監測停車場信息并進行有效調度。

二、系統整體架構設計

由于智慧停車場管理系統需要對停車場的車位信息進行收集，并上傳至云平臺以實現大數據監控和車庫管理系統與汽車調度,因此主要采用了三層整體結構設計，終端層、網絡層與平臺層。終端層傳感設備負責采集車位信息數據，通過網絡層通信模塊將采集的數據上傳至云平臺，云平臺在物聯網體系中具有接收、存儲、處理數據等功能。由此，不僅能夠實現車位信息實時監控，還能夠遠程管理車位，快速分配空余車位，如圖1所示。

圖1 系統架構圖

三、物聯網平臺

NB-IoT是3GPP針對低功耗設備在廣域網進行蜂窩通信定義的新一代蜂窩物聯網接入技術。使用NB-IoT技術有著很多優點:首先其信令帶寬只有200kB,因此能夠比較有效地使用頻譜資源;其次,由于NB-IoT具備廣覆蓋范圍、多接入、低功耗、低成本的優勢,因此采用了端到端的解決方案,面向低速率、大用戶數目以及長距離、廣覆蓋范圍等典型的M2M環境下,如智能城市、智慧穿戴設備、智慧農業等，具有廣泛應用。

智慧停車場管理系統對車位信息采集及分配進行主要控制，在傳感技術以及網絡通信等技術參與下，增強停車場管理智能性，提高車位資源利用率，實現平臺端遠程控制車位分配。在窄帶物聯網技術支持下，智慧停車場管理系統，可以根據采集的實時車位數據參數，調整下達的分配指令，安全可靠地處理雙向數據，實現停車場低成本、高效率、強有序的智能化管理。

為實現車位監測相關功能，系統主要由負責處理數據的開發板MCU（STM32芯片）、采集車位信息的紅外傳感器模塊以及傳輸數據到云端的NB-IoT模塊，如圖2所示。

圖2 硬件組成圖

1）紅外傳感模塊

采用了紅外對管的避障感應器模塊,該模塊擁有VCC、GND、OUT三種接口,對周圍的環境光線適應能力相當強大,其擁有一對紅外接收器和發射管，當在探測路徑上出現了障礙物時,經過紅外管反饋過來并被接收。經過比較器電路處理之后，數字輸出接口會輸出高低電平數字信號，用于監測車位信息。

2）紅外模塊連接

將紅外模塊與STM32F103芯片進行連接以采集數據并處理。其原理是由傳感器給STM32單片機一個信號，單片機對引腳狀態進行檢測并判斷，實現數據接收處理的功能，因此單片機引腳需定義為輸入引腳，該系統選用PB7引腳進行設計。先將紅外對管的三個引腳VCC、GND、OUT分別連接STM32開發板上的+5V/+3.3V電源、GND、PB7引腳,再進行程序編譯下載以實現功能。

四、系統測試

為實現系統功能的有效利用，對系統進行了多項模擬測試，包括云平臺開發、管理界面的設計、遠程數據監測界面等，電腦端測試數據如圖3所示。從圖3可以看出，云平臺實時顯示車位信息數據，停車位監測信息會轉換成高低電平信號。

圖3 電腦端監測數據圖

“0”代表紅外傳感器未檢測到車輛，即車位空閑，此時車位可以進行合理分配給需要停車的用戶；“1”代表檢測到車輛，即車位占用，該車位暫時不進行分配。

使用機智云平臺搭建用戶端手機軟件，對實用性進行檢驗。用戶通過手機App界面顯示進行查看，即手機軟件可對監測終端上傳的車位信息情況進行實時顯示。手機端測試界面如圖4所示，開關打開即該車位空閑，開關關閉即該車位被占用。

圖4 手機App測試界面圖

五、結語

本設計通過提出了一種智能管理系統，紅外模塊采集車位數據，經過MCU處理后，由窄帶物聯網模塊將數據上傳至機智云云平臺，用戶端可快速便捷地實現遠程監測車位狀態并實時控制下達指令，對停車場進行高效智能化管理。

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