การออกแบบระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถ AMR ที่ปรับขนาดได้โดยใช้ WiFi โดยใช้ WiFi

การแนะนำ

การตรวจจับพื้นที่จอดรถในลานจอดรถแบบเรียลไทม์เป็นกุญแจสำคัญในการจัดการลานจอดรถอย่างชาญฉลาดและปรับปรุงการใช้พื้นที่จอดรถ นอกจากนี้ยังเป็นข้อกำหนดสำหรับการจัดการที่จอดรถสมัยใหม่อีกด้วย โดยทั่วไปการพัฒนาระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถในลานจอดรถต้องผ่านสามขั้นตอน ได้แก่ การตรวจจับคอยล์ตรวจจับภาคพื้นดิน การควบคุมประตู และการตรวจจับพื้นที่จอดรถแบบเรียลไทม์ การตรวจจับพื้นที่จอดรถมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับระดับของเทคโนโลยีการตรวจจับ การพัฒนาเซ็นเซอร์อย่างรวดเร็วคือการรับประกันระดับการตรวจจับ สถาปัตยกรรมพื้นฐานของระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถสองระบบแรกมีขนาดใหญ่เกินไปและการติดตั้งยุ่งยากเกินไป ไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการพัฒนาลานจอดรถอย่างรวดเร็วในแง่ของความน่าเชื่อถือ เรียลไทม์ ความแม่นยำ ความสามารถในการขยายขนาด การใช้พลังงานต่ำ และงานวิศวกรรมเพียงเล็กน้อย

WiFi เป็นเทคโนโลยีไร้สายช่วงสั้นที่เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตผ่านคลื่นวิทยุ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการสร้าง LAN ไร้สายภายในอาคาร ข้อดีที่โดดเด่นของ WiFi คือ ประการแรก ครอบคลุมคลื่นวิทยุได้กว้าง โดยมีรัศมีกว้างถึงประมาณ 100 เมตร; ประการที่สอง ความเร็วในการส่งข้อมูลของ WiFi เร็วมาก ซึ่งสามารถเข้าถึง 54 Mb/s; ประการที่สาม เกณฑ์การเข้าต่ำ ตราบใดที่อุปกรณ์ปลายทางรองรับ WiFi คุณสามารถเข้าร่วมเครือข่าย WiFi ตามสิทธิ์บางอย่าง ในระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถ เทคโนโลยี WiFi ใช้ในการรวบรวมและส่งพารามิเตอร์โหนดของระบบตรวจจับ และเพื่อส่งและควบคุมสัญญาณควบคุม วิธีนี้จะหลีกเลี่ยงการวางสายข้อมูลที่ยุ่งยากในลานจอดรถ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการลดต้นทุนและการใช้พลังงาน และทำให้การตรวจจับมีประสิทธิภาพมากขึ้น ความสามารถในการปรับขนาดของระบบมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

เทคโนโลยีการระบุความถี่วิทยุ (RFID) เป็นเทคโนโลยีระบุตัวตนอัตโนมัติแบบไม่สัมผัสซึ่งใช้การสื่อสารด้วยความถี่วิทยุ RFID ในย่านความถี่ 2.4 GHz สามารถลดข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องในระบบและลดความไวต่อการเบี่ยงเบนความถี่ การนำเทคโนโลยี RFID มาใช้ในระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถเอื้อต่อการพัฒนาอุปกรณ์มาตรฐาน หมายเลขประจำตัวเฉพาะของเครื่องตรวจจับยานพาหนะสามารถใช้เพื่อระบุตำแหน่งที่จอดรถได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการแนะนำพื้นที่จอดรถในลานจอดรถ

บทความนี้รวมข้อกำหนดของระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถในลานจอดรถเพื่อออกแบบระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถ AMR แบบขยายได้โดยใช้ RFID ที่ใช้ WiFi ซึ่งช่วยลดต้นทุนและความซับซ้อนของระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถได้อย่างมาก ลดการใช้พลังงานของระบบ และปรับปรุงความแม่นยำในการตรวจจับของระบบ และความเป็นไปได้ในการบรรลุความสามารถในการปรับขนาดของระบบ

1 การออกแบบระบบ

1.1 การออกแบบระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถ

ระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถประกอบด้วยเซิร์ฟเวอร์ เราเตอร์ไร้สาย จอแสดงผลพื้นที่จอดรถ เครื่องอ่าน RFID และโหนดเซ็นเซอร์ AMR (Anisotropic Magneto Resistive) เซิร์ฟเวอร์มีหน้าที่รับผิดชอบในการประมวลผลข้อมูลที่อัพโหลด ส่งผลการประมวลผลไปยังหน้าจอแสดงผล และมีหน้าที่ในการส่งคำสั่งไปยังผู้อ่าน/ผู้เขียน เราเตอร์ไร้สายเป็นส่วนสำคัญของระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถทั้งหมด มีหน้าที่รับผิดชอบในการจัดระเบียบทุกส่วนของระบบทั้งหมดให้เป็นเครือข่ายท้องถิ่น หน้าจอแสดงผลพื้นที่จอดรถใช้เพื่อแสดงสถานะปัจจุบันของพื้นที่จอดรถแบบเรียลไทม์ เครื่องอ่าน RFID รับข้อมูลที่อัพโหลดโดยโหนดเซ็นเซอร์ AMR และส่งไปยังเซิร์ฟเวอร์ผ่าน WiFi นอกจากนี้ยังรับคำสั่งของเซิร์ฟเวอร์และส่งต่อไปยังโหนดเซ็นเซอร์ AMR โหนดเซ็นเซอร์ AMR มีหน้าที่ตรวจจับสนามแม่เหล็กในพื้นที่จอดรถ โดยตัดสินว่ามียานพาหนะหรือไม่โดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็ก สะท้อนสถานการณ์ที่ตรวจพบผ่านข้อมูล และบรรจุข้อมูลและส่งแบบไร้สายไปยังเครื่องอ่าน RFID , โหนดและเครื่องอ่าน RFID การสื่อสารเป็นแบบสองทาง

เมื่อออกแบบระบบ โครงสร้างเครือข่ายของระบบจะเป็นโทโพโลยีแบบดาว เครื่องอ่านและเขียน RFID ของระบบเป็นตัวควบคุมเครือข่าย และโหนดเซ็นเซอร์ AMR ล้วนเป็นโหนดทาสทั้งหมด โครงสร้างเครือข่ายดังแสดงในรูป เครื่องอ่าน RFID มีฟังก์ชันตัวรับส่งสัญญาณและรับผิดชอบในการจัดการและควบคุมข้อมูลหรือคำแนะนำอัปลิงค์และดาวน์ลิงค์ของระบบ โหนดเซ็นเซอร์ AMR มีหน้าที่รับผิดชอบในการรวบรวมข้อมูลพารามิเตอร์สนามแม่เหล็กและการประมวลผลข้อมูลล่วงหน้า

1.2 การออกแบบวงจรระบบ

การออกแบบวงจรระบบตรวจจับพื้นที่จอดรถประกอบด้วย:

(1) วงจรโหนดเซ็นเซอร์ AMR รวมถึงส่วนจ่ายไฟของโหนด ที่จอดรถส่วนการรับสนามแม่เหล็กแบบก้าว, ส่วนการประมวลผลข้อมูลล่วงหน้าและส่วนตัวรับส่งสัญญาณความถี่วิทยุ ฯลฯ ;

(2) วงจรเครื่องอ่าน/เขียน RFID รวมถึงส่วนรับส่งสัญญาณความถี่วิทยุ ส่วน WiFi ส่วนประมวลผลข้อมูล และส่วนควบคุม

วงจรพื้นฐานของโหนดเซ็นเซอร์ AMR แสดงในรูป ส่วนแหล่งจ่ายไฟใช้ APL5312-33 ของ TI เพื่อทำหน้าที่เป็น LDU แรงดันไฟฟ้าอินพุตของแหล่งจ่ายไฟคือ 4.2 V และเอาต์พุตคือ 3.3 V

การตรวจจับความแรงของสนามแม่เหล็กใช้เซ็นเซอร์ AMR MMC2122MG เซ็นเซอร์นี้มีลักษณะขนาดเล็ก อายุการใช้งานยาวนาน ความไวสูง การใช้พลังงานต่ำ และความเสถียร สามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในเข็มทิศอิเล็กทรอนิกส์ ระบบนำทาง GPS การตรวจจับตำแหน่ง การตรวจจับยานพาหนะ และสนามแม่เหล็ก MMC2122MG เป็นเซ็นเซอร์ต้านทานสนามแม่เหล็กแบบสองแกน สามารถประมวลผลสัญญาณบนชิปและรวมบัส I2C เข้าด้วยกัน ไม่จำเป็นต้องแปลง A/D และสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับไมโครโปรเซสเซอร์ได้

MSP430F2618 ซึ่งมีการใช้พลังงานต่ำและประสิทธิภาพสูง ใช้ในการประมวลผลข้อมูลที่รวบรวมไว้ล่วงหน้า สื่อสารกับชิปความถี่วิทยุ 2.4 GHz CC2500 ผ่านพอร์ต SPI ของตัวเอง และอัปโหลดแพ็กเก็ตข้อมูลที่ประมวลผลล่วงหน้าไปยังเครื่องอ่าน RFID รับคำแนะนำจากเครื่องอ่าน RFID

วงจรรับส่งสัญญาณ RF ของเครื่องอ่าน RFID แสดงในรูปที่ 5 CC2500 สื่อสารกับส่วนควบคุมเครื่องอ่านผ่าน SPI CC2591 เพิ่มงบประมาณการเชื่อมโยงโดยการจัดหาเครื่องส่งกำลังเพื่อปรับปรุงกำลังขับ CC2591 มีสัญญาณรบกวนต่ำ เครื่องขยายสัญญาณรบกวน (LNA) เพื่อปรับปรุงความไวของตัวรับสัญญาณ เครื่องขยายกำลัง (PA) การสลับตัวจับคู่ RF และวงจรบาลัน เพื่อตอบสนองการออกแบบที่เรียบง่ายของแอปพลิเคชันไร้สายประสิทธิภาพสูง