基于机智云平台+STM32+NB-IoT的停车场管理系统设计

本文介绍的智慧停车场系统是由安徽理工大学殷雨彤设计开发完成。该停车场管理系统是以STM32F103ZE作为系统核心控制器，融合窄带物联网技术（NB-IoT技术）、红外传感技术以及机智云物联网平台，实现数据实时监测及传输、用户端远程控制，车位管理更便捷高效，车位分配更快速和合理。

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引 言

窄带物联网（NB-IoT）技术适合在停车管理等场景中应用。由传感模块进行数据采集，STM32芯片进行数据处理，窄带物联网模块将参数上传至云端，即可实现用户远程监测停车场信息并进行有效调度。

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系统整体架构设计

由于智慧停车场管理系统需要对停车场的车位信息进行收集，并上传至云平台以实现大数据监控和车库管理系统与汽车调度，因此主要采用了三层整体结构设计，终端层、网络层与平台层。

终端层传感设备负责采集车位信息数据，通过网络层通信模块将采集的数据上传至云平台，云平台在物联网体系中具有接收、存储、处理数据等功能。由此，不仅能够实现车位信息实时监控，还能够远程管理车位，快速分配空余车位，如图1所示。

图1 系统架构图

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物联网平台

NB-IoT是3GPP针对低功耗设备在广域网进行蜂窝通信定义的新一代蜂窝物联网接入技术。使用NB-IoT技术有着很多优点：首先其信令带宽只有200kB,因此能够比较有效地使用频谱资源；其次，由于NB-IoT具备广覆盖范围、多接入、低功耗、低成本的优势，因此采用了端到端的解决方案。面向低速率、大用户数目以及长距离、广覆盖范围等典型的M2M环境下，如智能城市、智慧穿戴设备、智慧农业等，具有广泛应用。智慧停车场管理系统对车位信息采集及分配进行主要控制，在传感技术以及网络通信等技术参与下，增强停车场管理智能性，提高车位资源利用率，实现平台端远程控制车位分配。在窄带物联网技术支持下，智慧停车场管理系统可以根据采集的实时车位数据参数，调整下达的分配指令，安全可靠地处理双向数据，实现停车场低成本、高效率、强有序的智能化管理。为实现车位监测相关功能，停车场系统主要由负责处理数据的开发板MCU（STM32芯片）、采集车位信息的红外传感器模块以及传输数据到云端的NB-IoT模块，如图2所示。

图 2 系统硬件组成图

1）红外传感模块通过采用红外对管的避障感应器模块,该模块拥有VCC、GND、OUT三种接口,对周围的环境光线适应能力相当强大,其拥有一对红外接收器和发射管，当在探测路径上出现了障碍物时,经过红外管反馈过来并被接收。经过比较器电路处理之后，数字输出接口会输出高低电平数字信号，用于监测车位信息。2）红外模块连接将红外模块与STM32F103芯片进行连接以采集数据并处理。其原理是由传感器给STM32单片机一个信号，单片机对引脚状态进行检测并判断，实现数据接收处理的功能，因此单片机引脚需定义为输入引脚，该系统选用PB7引脚进行设计。先将红外对管的三个引脚VCC、GND、OUT分别连接STM32开发板上的+5V/+3.3V电源、GND、PB7引脚,再进行程序编译下载以实现功能。

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系统测试

为了实现系统功能的有效利用，对系统进行了多项模拟测试，包括云平台开发、管理界面的设计、远程数据监测界面等，电脑端测试数据如图3所示。从图3可以看出，云平台实时显示车位信息数据，停车位监测信息会转换成高低电平信号。“0”代表红外传感器未检测到车辆，即车位空闲，此时车位可以进行合理分配给需要停车的用户；“1”代表检测到车辆，即车位占用，该车位暂时不进行分配。

图3 电脑端监测数据图
使用机智云平台搭建用户端手机软件，对实用性进行检验。用户通过手机App界面显示进行查看，即手机软件可对监测终端上传的车位信息情况进行实时显示。手机端测试界面如图4所示，开关打开即该车位空闲，开关关闭即该车位被占用。

图4 手机App测试界面图

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总 结

本设计通过提出了一种智能管理系统，红外模块采集车位数据，经过MCU处理后，由窄带物联网模块将数据上传至机智云云平台，用户端可快速便捷地实现远程监测车位状态并实时控制下达指令，对停车场进行高效智能化管理。