基于ZigBee的智能红外车辆检测系统设计外文翻译资料

 2022-04-28 22:35:37

基于ZigBee的智能红外车辆检测系统设计

摘要：近年来，随着中国经济和城市车辆的发展，智能停车系统在全国迅速发展。作为智能停车系统的重要组成部分，车辆和交通量检测技术也在不断发展中。实用可行的红外探测技术已被广泛应用于交通量检测。本文提出了一种基于ZigBee的红外车辆检测方法，通过在道路两侧分别安装红外发射管和接收管，可以同步扫描车辆。当汽车通过检测区域时，检测器可以准确快速地判断车辆是否存在并记录交通量检测信息。根据被拦截的传感器数量，可以使用汽车的位置和汽车的其他信息，如形状，高度等来确定汽车的型号，然后可以给出相应的控制。此外，检测系统首先采用ZigBee无线网络，具有功耗低，成本低，复杂度低，效率高等优点。另一方面，我们可以将检测器制成屏幕，然后进行一些修改，系统的功能可以更加多样化，例如安全光幕，防盗设备等。结合软件编程，系统可以检测更多信息，并且可以进行合理的优化，尤其适用于数据处理和分析。该检测系统具有广泛的用途，不仅可以用于车辆停车场的检测，提高了场地管理的效率，而且还用于检测道路交通等，甚至在其他领域，如安全，科研，机械控制和新兴领域智能建筑系统。该系统结构简单，成本低，稳定性高，具有良好的应用前景和发展潜力。

关键字：汽车监控系统；红外检测；zigbee无线网络

一、概述

近年来，车辆探测器作为交通信息采集的重要前沿领域，越来越受到业界的重视，发展潜力巨大，前景乐观。针对高速公路交通现代化管理和现代城市交通管理的发展，国内外车辆技术车辆检测器发展的动态检测受到关注。用于机动车辆检测的车辆检测器，车辆通过或存在状况，其作用是为智能交通控制系统提供足够的信息以实现最佳控制。目前市场上的车载检测仪依然存在车辆检测误检率高，灵敏度低，工作时间长，稳定性差等诸多问题。科学技术的飞速发展，促进了各界科技界与行业之间的界限变得不再明显。智能化管理和无停车收费站也逐渐实现了科技，信息化。随着城市建设，人民生活水平的提高和配套车辆的增多，停车场管理资源的需求量也在不断上升，这一系列问题拖慢了城市和人民群众生活水平的提高。因此，解决这类问题的智能停车管理设备已成为当务之急。结合这些问题，我们使用车辆检测系统作为停车场的一部分，而不是手动测试车辆，以提高停车管理的效率。与此同时，近五年来，我国智能停车场管理技术仍然是一片空白，更谈不上技术理念。为了摆脱这种情况，有关部门已经采取相应措施，制定了中国学习的长远发展规划，并为智能停车管理的发展奠定了坚实的基础，指出了方向和技术也获得了快速发展发展。目前，智能停车场的发展日趋好转，整体呈上升趋势。随着建筑智能化的推进，自动化技术，停车场管理越来越智能化。目前智能停车场管理系统和自动化管理系统的进出口设备有读卡器，停车器，车辆检测器，控制器，充电管理软件等组成。该系统根据各类建筑物的管理要求，针对车辆交通口车库（场）进出控制，监视，交通信号指示，停车收费，汽车防盗及设备自动管理等服务，作为一个整体作为预防犯罪系统的一部分。

二、汽车防盗发展水平

如今，公园管理将成为一个更开放，更灵活的方向。2005年的车辆并不多。市场容量有限，停车容易，车辆面向贵重物品，因此关键的研究方向是车辆的防盗和安全问题。但智能停车系统只属于一个子系统的门禁系统的安全行业，车辆检测器是子系统的子系统。2008年以后，特别是2011年以来，车辆数量快速增长，主要问题是车辆停车位多，停车问题不明显。为解决这一问题，智能停车技术也开始逐步发展，车辆检测系统成为智能停车技术的重中之重。因此，随着智能交通的发展和智能停车场车辆检测系统的出现，其前景也是不可估量的。

论智能停车场的含义：规范停车秩序，实现动态交通协调发展。避免征收乱收费现象，提高停车收费的可信度。提高智能管理人员的工作效率，降低工人的劳动强度。扩大停车信息的可用形式和范围，提高利用率。提高寻找停车位的便利性，减少交通污染。确保车辆进入和停车安全之间的安全和减少损失。而停车管理系统的实际应用是一个比较独立的管理系统，只有少数能实现联网，缺乏整个系统可扩展性的必要。

图1 智能停泊的市场趋势图

三、防盗监控系统的技术原理

该项目基于红外探测技术和基于Zigbee的无线通信技术的检测，设计了红外探测系统的车辆，实现无线网络监控和流量管理功能。检测系统通过从红外检测获得相应的输出信号来监测待检测物体（车辆）范围内出现的，检测车辆外观和其他相关信息，然后通过基于Zigbee的无线网络到控制室，并通过主控单元的自动控制完成处理。

本项目采用嵌入式系统控制，采用主动红外检测技术，通信检测技术，位于车道（停车场）两侧的红外发射器和接收器，测量系统连接车道（停车位）红外光源可以主动发射红外线。当车辆拉到红外线灯下，使其无法到达检测器时，检测器检测红外信号消失，然后发出相应的说明。该设备充分利用适合悬挂或安装的传感器的特性，快速准确，清晰的检测能力。

图2 基础流程图

为了简化传感器的安装，系统使用无线信号。ZigBee无线传输网络是一种普通，廉价，免费的网状网组合，通信距离可以从标准的75m延伸到几百米，几公里，甚至无限扩大; 它可以支持多达65,000个由无线网络平台组成的无线模块。在整个网络环境中，ZigBee网络模块可以相互通信。作为无线通信技术，ZigBee具有功耗低，成本低，延时短，网络容量大，安全稳定性强等特点，在成本上具有很大的优势。我们可以通过无线通信采用ZigBee作为探测器传感器节点，形成一个简单的自组织成监控设备。

四、监控防盗系统的实现

A.测试

探测器采用本系统的红外探测技术，探测器由多个LED红外光幕管组成，为一对红外管道的基本电路。

在实际安装的红外发射管中，管道和接收管分别安装在高速公路两侧，OUT，输出物位时通过物体覆盖红外接收头，红外接收头电压变化，电压比较器，输出低电平OUT，当没有物体（车辆）通过时，红外接收管从红外发射管接收到红外线，通过调节可变电阻R3使电压比较器，OUT输出高电平，当物体通过时，物体覆盖红外接收头，使红外线接收到的头电压变化，电压比较器OUT输出低电平。

图3 红外电路图

当没有任何物体穿过时，垂直布置用于安装红外光幕屏障，只打开一对（或两个）传感器，主控制器也可以进入睡眠模式以降低功耗。当车辆进入该区域的光幕障碍物时，打开一对（两对）传感器被遮挡，即通过建筑物将所有传感器打开，根据被遮挡的编号，位置同步进行扫描，由此我们可以判断车辆如尺寸，高度等信息，并根据车辆的侧面形状来判断车型，最后输出控制信号。

图4 传感器工作原理图

在传感器的设计上，除了屏幕本身的优点之外，如功能多样，出色的光学性能和2.5度的发散角度，便于注册和维护，车辆探测器在光幕中还可以检测车辆的高度等信息准确。

B.数据传输和处理

数据经过红外探测模块的Zigbee无线传输到主控制系统，主要控制采用ARM Cortex-M3的内核stm32FI03C8。STM32是一款16位，高性能，低成本，低功耗的微处理器，其时钟频率可达72MHz，足以满足我们项目的要求。STM32接收Zigbee模块的红外检测信号，根据人机系统的结果，通过分析信号识别车辆的尺寸，高度等信号，并向其他相关系统（如停车杆下落杆）发出信号并发出信号等等。

软件实现以下功能：识别车辆大小，高度。用于高速同步逐行扫描模式的车辆分离扫描模式可以消除光线和电磁干扰。它的内部算法，只有当物体大于150mm（设置）进入时，才能输出启动，触发保持，只有当所有光束通过时，都是输出关闭。当存在污泥，多余的灰尘，红外管故障等问题时，产品可以自动检测故障并忽略（屏蔽）出现这些问题的光束，保持正常，并输出警报信号，以尽快提醒客户消除故障，一旦原因消除，系统自动恢复正常工作状态。它可以忽略雪，石头，昆虫或鸟类的干扰。并自动加热玻璃工程，彻底消除冰雪和积雪，光线路径。每日交通量可以节省不同尺寸的车辆数量。

图5 软件流程图

五、驾驶监控防盗系统的可测量性

我们的项目使用红外探测器，它由许多红外线发射管和红外线接收管组成。其中，红外发射管和红外接收管组成的检测器不仅简单，成本低廉，能够满足车辆检测实时检测和判断车辆类型等功能的需求。

根据模块的大小，修改后的系统可以用于家用防盗设备的安全光幕，或作为保护员工手指安全报警设备的生产线等。该产品具有多种用途，且成本低。据市场调查显示，中国因安全光幕起步较晚; 终端应用行业整体相对落后; 终端用户安全意识薄弱; 缺乏工业安全强制性领域等原因，这方面的发展速度较慢。但自2012年开始以来，各大厂商销售额稳步增长，相关的政府部门和协会已经开始对机械设备和应用方面的安全标准和法规进行制定，安全光幕初步形成了一定规模的市场，具有很大的发展潜力，市场正从引进到成长阶段的变化。未来几年，行业将涌现大量新进入者，行业产品的整体价格将进一步下降，行业细分市场的竞争将更加激烈，产品的不同应用将会更多样化，产品，技术，咨询服务和整体解决方案在市场上更具竞争力。检测系统解放人力，实现全自动车辆检测系统。另一方面，该检测解决了传统检测器结构复杂，抗干扰能力弱，功耗高，延迟严重等问题。

六、总结

本项目开发的红外探测系统采用红外光发射机和接收机实现对车辆的同步扫描，并通过ZigBee无线传输将信号转换为电信号传输至主控制中心的信号，从而产生适当的指令和响应，实现车辆数据，车辆大小，高度等相关信息的全面测试。与其他检测技术相比，基于ZigBee技术的红外车载探测器产品成熟，成本低廉，安装简便，响应速度快，抗干扰能力强，可输出丰富的车辆数据，软件可自动检测传感器故障，屏蔽光束，提醒客户尽快消除故障，

基于Zigbee的红外车辆检测系统设计主要应用于智能停车场管理，提高停车管理效率和用户安全性，带动智能停车场管理的发展，并利用该技术有效降低了由各种因素，提高测量的准确性。同时，应用低功耗，紧密的Zigbee无线通信技术。并在整个系统中实现低能耗。

七、参考文献

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