何 萍,王 政

（包头职业技术学院，内蒙古包头,014030）

基于ZigBee技术的PLC控制的专用车道自动识别系统架构

何 萍,王 政

（包头职业技术学院，内蒙古包头,014030）

现代城市交通压力越来越严重，交通部门建立了公共交通专用车道，其目的是提高公共汽车、空载出租车通行效率，以保障人民的日常生活质量。本文研究采用了ZigBee技术进行对非法车辆的监控，系统无需视频监控达到有效的监控和识别，即提高了专用车道运行效率，同时系统布局更为便捷。

ZigBee技术；PLC；专用车道；自动识别

0 引言

随着我国私家车的迅猛发展，交通部门为了解决交通拥堵以及方便人民出行安全，在绝大多数一线、二线城市都建立了公共交通专用车道，其目的是提高公共汽车、空载出租车通行效率，以保障人民的日常生活质量。但专用车道时常被私家车或其他车辆违章占用，从而使公共交通出现不该有的拥堵现象，使专用车道无法高效使用。为了解决这个问题，大部分专用车道都安装了监控摄像头，以防止非法车辆进入专用道，但由于道路位置的复杂性和不确定性等问题，具体实现时只能局部的进行有效监控，无法从全局上实现，使监控效果事倍功半；同时，高价格的整体系统建设费也是阻碍其实施一个不可忽视的问题。

本课题研究的专用车道自动识别系统是采用了ZigBee技术结合传感器技术进行对非法车辆的监控的实现，即：无需建立监控摄像头系统，从而达到有效的监控和识别。该系统可以在整条的专用车道上进行安装，即使是复杂路段也可以实施；此外，该系统建设费用上也远远低于目前使用的监控系统，使城市在经费不多情况下，也可以建立该系统，从而使专用车道真正意义上达到运行高效率。

图1 系统整体架构图

1 专用车道自动识别系统架构

1.1 硬件设计

1.1.1 无线传感器模块，建立基于ZigBee技术的无线传感器模块设计，以便于监测识别车辆（通过车辆车牌来实现监测）。

1.1.2 PLC控制模块。课题主控选用西门子公司的S7-200系列PLC控制器。集成无线模块，通过无线网络采集有无线传感器监控识别的车辆信息，同时远程传输到后台软件服务系统中。

1.1.3 数据转换模块。对采集数据进行异构性的转换，以便后台服务器识别，并存储到数据库中。

1.1.4 无线通信模块。对无线传感器采集到的数据进行获取，最终上传至后台远程服务器中。

1.2 软件设计

软件服务系统是后台基于网络化数据库管理系统。系统开发采用微软公司的Visual Studio.NET软件，设计基于Web浏览器管理平台，后台数据库是SQL SERVER2008，建立采集信息数据库，将采集到的数据分类、整理，并形成相关报表，同时出具处罚凭证等。

软件服务还包含手机短信发送部分，该部分可以将违章车辆信息直接发送给违章车主，使本人能够清楚知道自己违章行为，并接受相关的处罚。

系统整体架构图如图1所示。

2 关键技术

2.1 ZigBee技术

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

ZigBee技术是一种无线连接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(欧洲流行)和915 MHz(美国流行)3个频段上,分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内,但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点：低功耗、成本低、时延短、网络容量大、技术可靠以及安全性高。

2.2 无线传感器技术

无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据颁布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、处理单元和通信模块的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。

3 结语

本文系统架构是一种新型的自识别系统，系统不需要大量的布线和监控设备，通过传感器远程进行识别、记录及监控，能够在复杂环境下实现，为未来的智能交通提出一个新的设想。

[1] 张宏锋.一个基于ZigBee技术的无线传感器网络平台[J]. 武汉理工大学.2006.4

[2] 付玉志.基于ZigBee技术的智慧农业实时采集和远程控制系统[J].浙江大学.2015.1

[3] 张琼英、王能河、张伟刚、瞿少成.基于RFID和ZigBee网络的通用分级考勤管理系统[J].广西科学.2016.9

图 3 ZigBee网络运行流程图

在本系统中，分配给每个终端节点模块不同的物理地址，其物理地址作为判断该终端节点模块所在的车位是否有汽车停放的依据。当车位处于被占状态时，将该车位终端节点模块的物理地址的后两位“XX”发送到协调器模块；当车位处于空置状态时，车位终端节点发送“00”到协调器模块。协调器模块将收到的车位信息数据通过串口发送到单片机，存储到单片机的串行口存储缓冲器中，点阵显示屏判断程序通过判断存储缓冲器的数据，进行相应的车位信息显示。

3 实验结果

据相关的统计，轿车一般底盘距离地面的距离在20～50 cm之间，因此利用软件开发中程序来完成对传感器的检测距离设置，来确定是否有汽车的存在；超声波传感器模块确保实时工作，在输出端口有电平出现跳变时来触发51单片机，当电平跳变到一个固定值并想对稳定时，确定次车位的状态信息已经发生变化，51单片机会完成信息发送给 CC2430模块。本系统中车位 1的终端节点的后两位的物理地址为10，车位2的终端节点的后两位的物理地址为20。由于采用两个终端节点模块，每次两个节点的车位信息一起发送，即四位一起。当终端节点采集到车位 1和车位 2 都被占时发送“1020”；当终端节点采集到两车位都空着的信息时，协调器发送“0000”。以此来完成车位状态信息的传输，系统性能稳定。

参考文献

戴曰章.基于超声波测距的汽车倒车报警器设计[J].自动化与仪器仪表,2006:3．54-58．

Automatic identification system architecture for PLC control based on ZigBee Technology

He Ping,Wang Zheng
（Baotou Vocational & Technical College,Baotou,014030,Inner Mongolia Autonomous Region,China）

Modern urban traffic pressure is more and more serious,the traffic department to establish a public traffic lane,the purpose is to improve the bus,taxi traffic efficiency,in order to protect the people's daily life quality.In this paper,the ZigBee technology is used to monitor the illegal vehicle,the system needs no video monitoring to achieve effective monitoring and identification,that is, to improve the efficiency of dedicated lane,while the layout of the system is more convenient.

ZigBee Technology;PLC;Special Lane;Automatic Identification

基于ZigBee技术无线传感器与PLC控制的专用车道自动识别系统的研究，内蒙古自治区高等学校科学研究项目，项目编号：NJZY16462。