Thiết kế hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe AMR có thể mở rộng dựa trên WiFi dựa trên WiFi

giới thiệu

Phát hiện chỗ đỗ xe theo thời gian thực trong bãi đỗ xe là chìa khóa để thực hiện quản lý bãi đỗ xe thông minh và cải thiện việc sử dụng không gian đỗ xe. Đó cũng là yêu cầu cho công tác quản lý bãi đỗ xe hiện đại. Sự phát triển của hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe trong bãi đậu xe thường trải qua ba giai đoạn: phát hiện cuộn dây cảm biến mặt đất, kiểm soát cổng và phát hiện chỗ đỗ xe theo thời gian thực. Việc phát hiện chỗ đỗ xe có liên quan chặt chẽ đến trình độ công nghệ phát hiện. Sự phát triển nhanh chóng của cảm biến là sự đảm bảo cho mức độ phát hiện. Kiến trúc cơ bản của hai hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe đầu tiên quá lớn và việc lắp đặt quá cồng kềnh; chúng không thể đáp ứng nhu cầu phát triển nhanh chóng của các bãi đỗ xe về độ tin cậy, thời gian thực, độ chính xác, khả năng mở rộng, mức tiêu thụ năng lượng thấp và số lượng Kỹ thuật nhỏ.

WiFi là công nghệ không dây tầm ngắn kết nối với Internet thông qua sóng vô tuyến và được sử dụng rộng rãi trong việc thiết lập mạng LAN không dây trong nhà. Ưu điểm nổi bật của WiFi đó là: thứ nhất, vùng phủ sóng vô tuyến rộng, bán kính lên tới khoảng 100 m; thứ hai, tốc độ truyền của WiFi rất nhanh, có thể đạt tới 54 Mb/s; thứ ba, ngưỡng đầu vào thấp, miễn là Thiết bị đầu cuối hỗ trợ WiFi. Bạn có thể tham gia mạng WiFi theo một số quyền nhất định. Trong hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe, công nghệ WiFi được sử dụng để thu thập và truyền các thông số nút của hệ thống phát hiện cũng như để truyền và điều khiển tín hiệu điều khiển. Điều này tránh việc bố trí các đường dữ liệu rườm rà trong bãi đậu xe, điều này có ý nghĩa nhất định trong việc giảm chi phí và tiêu thụ năng lượng, đồng thời giúp việc phát hiện hiệu quả hơn. Khả năng mở rộng của hệ thống linh hoạt hơn.

Công nghệ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) là công nghệ nhận dạng tự động không tiếp xúc sử dụng giao tiếp tần số vô tuyến. RFID ở dải tần 2,4 GHz có thể giảm yêu cầu đối với thiết bị tương ứng trong hệ thống và giảm độ nhạy đối với độ lệch tần số. Việc đưa công nghệ RFID vào hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe có lợi cho sự phát triển của thiết bị tiêu chuẩn. Số ID duy nhất của thiết bị phát hiện xe có thể được sử dụng để nhanh chóng xác định vị trí chỗ đỗ xe, điều này có lợi cho việc hướng dẫn chỗ đỗ xe trong bãi đậu xe.

Bài viết này kết hợp các yêu cầu của hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe trong bãi đậu xe để thiết kế hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe AMR có thể mở rộng dựa trên RFID dựa trên WiFi, giúp giảm đáng kể chi phí và độ phức tạp của hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe, giảm mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống. và cải thiện độ chính xác phát hiện của hệ thống. và tính khả thi để đạt được khả năng mở rộng hệ thống.

1 Thiết kế hệ thống

1.1 Thiết kế hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe

Hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe bao gồm một máy chủ, bộ định tuyến không dây, màn hình hiển thị chỗ đỗ xe, đầu đọc RFID và nút cảm biến AMR (Điện trở từ tính dị hướng). Máy chủ có nhiệm vụ xử lý dữ liệu được tải lên, gửi kết quả xử lý ra màn hình hiển thị và có nhiệm vụ gửi hướng dẫn đến đầu đọc/ghi. Bộ định tuyến không dây là một phần quan trọng của toàn bộ hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe. Nó chịu trách nhiệm tổ chức tất cả các phần của toàn bộ hệ thống thành một mạng cục bộ. Màn hình hiển thị chỗ đỗ xe được sử dụng để hiển thị trạng thái hiện tại của chỗ đỗ xe theo thời gian thực. Đầu đọc RFID nhận dữ liệu do nút cảm biến AMR tải lên và truyền dữ liệu đó đến máy chủ thông qua WiFi. Nó cũng nhận hướng dẫn của máy chủ và chuyển tiếp chúng đến nút cảm biến AMR. Nút cảm biến AMR chịu trách nhiệm phát hiện từ trường trong chỗ đỗ xe, đánh giá xem có xe hay không dựa trên sự thay đổi của từ trường, phản ánh tình huống được phát hiện thông qua dữ liệu và đóng gói dữ liệu và truyền không dây đến đầu đọc RFID , nút và đầu đọc RFID. Giao tiếp là hai chiều.

Khi thiết kế hệ thống, cấu trúc mạng hệ thống là cấu trúc liên kết hình sao, đầu đọc và ghi RFID của hệ thống là bộ điều khiển mạng và các nút cảm biến AMR đều là các nút phụ. Cấu trúc liên kết mạng được thể hiện trong hình. Đầu đọc RFID có chức năng thu phát và chịu trách nhiệm quản lý và kiểm soát dữ liệu hoặc hướng dẫn đường lên và đường xuống của hệ thống; nút cảm biến AMR chịu trách nhiệm thu thập dữ liệu tham số từ trường và xử lý trước dữ liệu.

1.2 Thiết kế mạch hệ thống

Thiết kế mạch hệ thống phát hiện chỗ đỗ xe bao gồm:

(1) Mạch nút cảm biến AMR, bao gồm bộ phận cấp nguồn của nút, bộ phận đỗ xebộ phận thu thập từ trường tốc độ, bộ phận tiền xử lý dữ liệu và bộ phận thu phát tần số vô tuyến, v.v.;

(2) Mạch đọc/ghi RFID, bao gồm bộ phận thu phát tần số vô tuyến, bộ phận WiFi, bộ phận xử lý dữ liệu và bộ phận điều khiển.

Mạch cơ bản của nút cảm biến AMR được hiển thị trong hình. Bộ phận cấp nguồn sử dụng APL5312-33 của TI để hoạt động như một LDU. Điện áp đầu vào của nguồn điện là 4,2 V và đầu ra là 3,3 V.

Phát hiện cường độ từ trường sử dụng cảm biến AMR MMC2122MG. Cảm biến này có đặc điểm kích thước nhỏ, tuổi thọ cao, độ nhạy cao, tiêu thụ năng lượng thấp và ổn định. Nó có thể được sử dụng rộng rãi trong la bàn điện tử, định vị GPS, cảm biến vị trí, phát hiện phương tiện và từ kế. MMC2122MG là cảm biến từ điện trở hai trục. Nó có thể hoàn thành quá trình xử lý tín hiệu trên chip và tích hợp bus I2C. Nó không yêu cầu chuyển đổi A/D và có thể được kết nối trực tiếp với bộ vi xử lý.

MSP430F2618, có mức tiêu thụ điện năng thấp và hiệu suất cao, được sử dụng để xử lý trước dữ liệu đã thu thập, giao tiếp với chip tần số vô tuyến CC2500 2,4 GHz thông qua cổng SPI riêng và tải các gói dữ liệu đã xử lý trước lên đầu đọc RFID. Nhận hướng dẫn từ đầu đọc RFID.

Mạch thu phát RF của đầu đọc RFID được hiển thị trong Hình 5. CC2500 giao tiếp với bộ phận điều khiển đầu đọc thông qua SPI. CC2591 tăng ngân sách liên kết bằng cách cung cấp bộ phát điện để cải thiện công suất đầu ra; CC2591 có chỉ số tiếng ồn thấp. Bộ khuếch đại nhiễu (LNA) để cải thiện độ nhạy của máy thu, bộ khuếch đại công suất (PA), chuyển mạch bộ so khớp RF và mạch balun để đáp ứng thiết kế đơn giản của các ứng dụng không dây hiệu suất cao.