Σχεδιασμός συστήματος ανίχνευσης χώρων στάθμευσης AMR με δυνατότητα κλιμάκωσης RFID που βασίζεται σε WiFi

εισαγωγή

Η ανίχνευση θέσεων στάθμευσης σε πραγματικό χρόνο σε χώρους στάθμευσης είναι το κλειδί για την έξυπνη διαχείριση των χώρων στάθμευσης και τη βελτίωση της χρήσης των χώρων στάθμευσης. Είναι επίσης μια απαίτηση για σύγχρονη διαχείριση στάθμευσης. Η ανάπτυξη του συστήματος ανίχνευσης χώρων στάθμευσης στο χώρο στάθμευσης έχει γενικά περάσει από τρία στάδια: ανίχνευση πηνίου ανίχνευσης εδάφους, έλεγχος πύλης και ανίχνευση χώρου στάθμευσης σε πραγματικό χρόνο. Η ανίχνευση χώρων στάθμευσης συνδέεται στενά με το επίπεδο της τεχνολογίας ανίχνευσης. Η ταχεία ανάπτυξη αισθητήρων είναι η εγγύηση του επιπέδου ανίχνευσης. Η βασική αρχιτεκτονική των δύο πρώτων συστημάτων ανίχνευσης χώρων στάθμευσης είναι πολύ μεγάλη και η εγκατάσταση είναι πολύ δυσκίνητη. δεν μπορούν να ανταποκριθούν στις ανάγκες της ραγδαίας ανάπτυξης των χώρων στάθμευσης όσον αφορά την αξιοπιστία, τον πραγματικό χρόνο, την ακρίβεια, την επεκτασιμότητα, τη χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και τον μικρό όγκο μηχανικής.

Το WiFi είναι μια ασύρματη τεχνολογία μικρής εμβέλειας που συνδέεται στο Διαδίκτυο μέσω ραδιοκυμάτων και χρησιμοποιείται ευρέως στη δημιουργία ασύρματων δικτύων LAN σε εσωτερικούς χώρους. Τα εξαιρετικά πλεονεκτήματα του WiFi είναι: πρώτον, η κάλυψη των ραδιοκυμάτων είναι ευρεία, με ακτίνα έως περίπου 100 m. Δεύτερον, η ταχύτητα μετάδοσης του WiFi είναι πολύ γρήγορη, η οποία μπορεί να φτάσει τα 54 Mb/s. τρίτον, το όριο εισόδου είναι χαμηλό, εφόσον η τερματική συσκευή υποστηρίζει WiFi Μπορείτε να εγγραφείτε στο δίκτυο WiFi σύμφωνα με ορισμένες άδειες. Στο σύστημα ανίχνευσης χώρου στάθμευσης, η τεχνολογία WiFi χρησιμοποιείται για τη συλλογή και τη μετάδοση παραμέτρων κόμβου του συστήματος ανίχνευσης και για τη μετάδοση και τον έλεγχο σημάτων ελέγχου. Αυτό αποφεύγει τη χάραξη περίπλοκων γραμμών δεδομένων στο χώρο στάθμευσης, κάτι που έχει κάποια σημασία για τη μείωση του κόστους και της κατανάλωσης ενέργειας και καθιστά την ανίχνευση πιο αποτελεσματική. Η επεκτασιμότητα του συστήματος είναι πιο ευέλικτη.

Η τεχνολογία αναγνώρισης ραδιοσυχνοτήτων (RFID) είναι μια τεχνολογία αυτόματης αναγνώρισης χωρίς επαφή που χρησιμοποιεί επικοινωνία ραδιοσυχνοτήτων. Το RFID στη ζώνη συχνοτήτων των 2,4 GHz μπορεί να μειώσει τις απαιτήσεις για αντίστοιχο εξοπλισμό στο σύστημα και να μειώσει την ευαισθησία στις αποκλίσεις συχνότητας. Η εισαγωγή της τεχνολογίας RFID στο σύστημα ανίχνευσης χώρων στάθμευσης ευνοεί την ανάπτυξη βασικού εξοπλισμού. Ο μοναδικός αριθμός ταυτότητας του ανιχνευτή οχήματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον γρήγορο εντοπισμό θέσεων στάθμευσης, κάτι που είναι ευεργετικό για την καθοδήγηση του χώρου στάθμευσης στο χώρο στάθμευσης.

Αυτό το έγγραφο συνδυάζει τις απαιτήσεις του συστήματος ανίχνευσης χώρου στάθμευσης στο χώρο στάθμευσης για να σχεδιάσει ένα επεκτάσιμο σύστημα ανίχνευσης χώρων στάθμευσης AMR βασισμένο σε WiFi RFID, το οποίο μειώνει σημαντικά το κόστος και την πολυπλοκότητα του συστήματος ανίχνευσης χώρου στάθμευσης, μειώνει την κατανάλωση ενέργειας του συστήματος και βελτιώνει την ακρίβεια ανίχνευσης του συστήματος. και τη σκοπιμότητα επίτευξης επεκτασιμότητας του συστήματος.

1 Σχεδιασμός συστήματος

1.1 Σχεδιασμός συστήματος ανίχνευσης χώρων στάθμευσης

Το σύστημα ανίχνευσης χώρου στάθμευσης αποτελείται από έναν διακομιστή, έναν ασύρματο δρομολογητή, μια οθόνη χώρου στάθμευσης, έναν αναγνώστη RFID και έναν κόμβο αισθητήρα AMR (Anisotropic Magneto Resistive). Ο διακομιστής είναι υπεύθυνος για την επεξεργασία των μεταφορτωμένων δεδομένων, την αποστολή των αποτελεσμάτων επεξεργασίας στην οθόνη προβολής και είναι υπεύθυνος για την αποστολή οδηγιών στον αναγνώστη/συγγραφέα. Ο ασύρματος δρομολογητής είναι ένα σημαντικό μέρος ολόκληρου του συστήματος ανίχνευσης χώρων στάθμευσης. Είναι υπεύθυνος για την οργάνωση όλων των τμημάτων ολόκληρου του συστήματος σε ένα τοπικό δίκτυο. Η οθόνη εμφάνισης χώρου στάθμευσης χρησιμοποιείται για την εμφάνιση της τρέχουσας κατάστασης του χώρου στάθμευσης σε πραγματικό χρόνο. Ο αναγνώστης RFID λαμβάνει τα δεδομένα που φορτώνονται από τον κόμβο αισθητήρα AMR και τα μεταδίδει στον διακομιστή μέσω WiFi. Λαμβάνει επίσης τις οδηγίες του διακομιστή και τις προωθεί στον κόμβο αισθητήρα AMR. Ο κόμβος αισθητήρα AMR είναι υπεύθυνος για την ανίχνευση του μαγνητικού πεδίου στο χώρο στάθμευσης, για να κρίνει εάν υπάρχει όχημα με βάση τις αλλαγές στο μαγνητικό πεδίο, να αντικατοπτρίζει την κατάσταση που ανιχνεύεται μέσω δεδομένων και να συσκευάζει τα δεδομένα και να τα μεταδίδει ασύρματα στον αναγνώστη RFID , κόμβος και συσκευή ανάγνωσης RFID. Η επικοινωνία είναι αμφίδρομη.

Κατά το σχεδιασμό του συστήματος, η δομή του δικτύου του συστήματος είναι μια τοπολογία αστεριού, ο αναγνώστης RFID και ο εγγραφέας του συστήματος είναι ο ελεγκτής δικτύου και οι κόμβοι αισθητήρων AMR είναι όλοι εξαρτημένοι κόμβοι. Η τοπολογία του δικτύου είναι όπως φαίνεται στο σχήμα. Ο αναγνώστης RFID έχει λειτουργία πομποδέκτη και είναι υπεύθυνος για τη διαχείριση και τον έλεγχο των δεδομένων ή των οδηγιών ανερχόμενης και κατερχόμενης ζεύξης του συστήματος. ο κόμβος αισθητήρα AMR είναι υπεύθυνος για τη συλλογή δεδομένων παραμέτρων μαγνητικού πεδίου και την προεπεξεργασία δεδομένων.

1.2 Σχεδιασμός κυκλώματος συστήματος

Ο σχεδιασμός του συστήματος ανίχνευσης χώρου στάθμευσης περιλαμβάνει:

(1) Κύκλωμα κόμβου αισθητήρα AMR, συμπεριλαμβανομένου του τμήματος τροφοδοσίας κόμβου, πάρκινγκ sτμήμα απόκτησης μαγνητικού πεδίου ρυθμού, τμήμα προεπεξεργασίας δεδομένων και τμήμα πομποδέκτη ραδιοσυχνοτήτων κ.λπ.

(2) Κύκλωμα ανάγνωσης/εγγραφής RFID, συμπεριλαμβανομένου του τμήματος πομποδέκτη ραδιοσυχνοτήτων, του τμήματος WiFi, του τμήματος επεξεργασίας δεδομένων και του τμήματος ελέγχου.

Το βασικό κύκλωμα του κόμβου αισθητήρα AMR φαίνεται στο σχήμα. Το εξάρτημα τροφοδοσίας χρησιμοποιεί το TI APL5312-33 για να λειτουργεί ως LDU. Η τάση εισόδου του τροφοδοτικού είναι 4,2 V και η έξοδος είναι 3,3 V.

Η ανίχνευση έντασης μαγνητικού πεδίου χρησιμοποιεί τον αισθητήρα AMR MMC2122MG. Αυτός ο αισθητήρας έχει τα χαρακτηριστικά του μικρού μεγέθους, της μεγάλης διάρκειας ζωής, της υψηλής ευαισθησίας, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και της σταθερότητας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ευρέως σε ηλεκτρονικές πυξίδες, πλοήγηση GPS, ανίχνευση θέσης, ανίχνευση οχημάτων και μαγνητομετρία. Ο MMC2122MG είναι ένας αισθητήρας μαγνητοαντίστασης δύο αξόνων. Μπορεί να ολοκληρώσει την επεξεργασία σήματος στο τσιπ και ενσωματώνει το δίαυλο I2C. Δεν απαιτεί μετατροπή A/D και μπορεί να συνδεθεί απευθείας με τον μικροεπεξεργαστή.

Το MSP430F2618, το οποίο έχει χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και υψηλή απόδοση, χρησιμοποιείται για την προεπεξεργασία των συλλεγόμενων δεδομένων, την επικοινωνία με το τσιπ ραδιοσυχνότητας 2,4 GHz CC2500 μέσω της δικής του θύρας SPI και τη μεταφόρτωση των προεπεξεργασμένων πακέτων δεδομένων στον αναγνώστη RFID. Λάβετε οδηγίες από τη συσκευή ανάγνωσης RFID.

Το κύκλωμα πομποδέκτη RF της συσκευής ανάγνωσης RFID φαίνεται στο Σχήμα 5. Το CC2500 επικοινωνεί με το τμήμα ελέγχου του αναγνώστη μέσω SPI. Το CC2591 αυξάνει τον προϋπολογισμό σύνδεσης παρέχοντας έναν πομπό ισχύος για τη βελτίωση της ισχύος εξόδου. Το CC2591 έχει χαμηλό θόρυβο. Ενισχυτής θορύβου (LNA) για τη βελτίωση της ευαισθησίας του δέκτη, ενισχυτής ισχύος (PA), εναλλαγή αντιστοίχισης ραδιοσυχνοτήτων και κύκλωμα balun για να ανταποκρίνεται στον απλό σχεδιασμό ασύρματων εφαρμογών υψηλής απόδοσης.