Projeto de sistema de detecção de vagas de estacionamento AMR escalável por RFID baseado em WiFi

introdução

A detecção em tempo real de vagas de estacionamento em estacionamentos é a chave para realizar o gerenciamento inteligente de estacionamentos e melhorar a utilização das vagas de estacionamento. Também é um requisito para o gerenciamento moderno de estacionamento. O desenvolvimento do sistema de detecção de vagas de estacionamento no estacionamento geralmente passou por três estágios: detecção de bobina de detecção de solo, controle de portão e detecção de vagas de estacionamento em tempo real. A detecção de vagas de estacionamento está intimamente relacionada ao nível da tecnologia de detecção. O rápido desenvolvimento de sensores é a garantia do nível de detecção. A arquitetura básica dos dois primeiros sistemas de detecção de vagas de estacionamento é muito grande e a instalação é muito complicada; eles não podem atender às necessidades do rápido desenvolvimento de estacionamentos em termos de confiabilidade, tempo real, precisão, escalabilidade, baixo consumo de energia e pequena quantidade de Engenharia.

WiFi é uma tecnologia sem fio de curto alcance que se conecta à Internet por meio de ondas de rádio e é amplamente usada no estabelecimento de LANs sem fio internas. As vantagens notáveis do WiFi são: primeiro, a cobertura de ondas de rádio é ampla, com um raio de até cerca de 100 m; segundo, a velocidade de transmissão do WiFi é muito rápida, podendo chegar a 54 Mb/s; terceiro, o limite de entrada é baixo, desde que o dispositivo terminal suporte WiFi. Você pode entrar na rede WiFi de acordo com certas permissões. No sistema de detecção de vagas de estacionamento, a tecnologia WiFi é usada para coletar e transmitir parâmetros de nó do sistema de detecção e para transmitir e controlar sinais de controle. Isso evita a instalação de linhas de dados incômodas no estacionamento, o que tem certa importância para reduzir custos e consumo de energia e torna a detecção mais eficiente. A escalabilidade do sistema é mais flexível.

A tecnologia de identificação por radiofrequência (RFID) é uma tecnologia de identificação automática sem contato que usa comunicação por radiofrequência. O RFID na banda de frequência de 2,4 GHz pode reduzir os requisitos para equipamentos correspondentes no sistema e reduzir a sensibilidade a desvios de frequência. A introdução da tecnologia RFID no sistema de detecção de vagas de estacionamento é propícia ao desenvolvimento de equipamentos padrão. O número de identificação exclusivo do detector de veículos pode ser usado para localizar rapidamente vagas de estacionamento, o que é benéfico para a orientação de vagas de estacionamento no estacionamento.

Este artigo combina os requisitos do sistema de detecção de vagas de estacionamento no estacionamento para projetar um sistema de detecção de vagas de estacionamento AMR expansível RFID baseado em WiFi, o que reduz muito o custo e a complexidade do sistema de detecção de vagas de estacionamento, reduz o consumo de energia do sistema e melhora a precisão e a viabilidade da detecção do sistema para atingir a escalabilidade do sistema.

1 Projeto do sistema

1.1 Projeto do sistema de detecção de vagas de estacionamento

O sistema de detecção de vagas de estacionamento consiste em um servidor, um roteador sem fio, um visor de vagas de estacionamento, um Leitor RFID e um nó sensor AMR (Anisotropic Magneto Resistive). O servidor é responsável por processar os dados carregados, enviar os resultados do processamento para a tela de exibição e é responsável por enviar instruções para o leitor/gravador. O roteador sem fio é uma parte importante de todo o sistema de detecção de vagas de estacionamento. Ele é responsável por organizar todas as partes de todo o sistema em uma rede local. A tela de exibição de vagas de estacionamento é usada para exibir o status atual da vaga de estacionamento em tempo real. O leitor RFID recebe os dados carregados pelo nó sensor AMR e os transmite para o servidor por WiFi. Ele também recebe as instruções do servidor e as encaminha para o nó do sensor AMR. O nó do sensor AMR é responsável por detectar o campo magnético na vaga de estacionamento, julgar se há um veículo com base nas mudanças no campo magnético, refletir a situação detectada por meio de dados e empacotar os dados e transmiti-los sem fio para o leitor RFID, nó e leitor RFID. A comunicação é bidirecional.

Ao projetar o sistema, a estrutura de rede do sistema é uma topologia em estrela, o leitor e gravador RFID do sistema é o controlador de rede e os nós do sensor AMR são todos nós escravos. A topologia de rede é como mostrado na figura. O leitor RFID tem uma função de transceptor e é responsável pelo gerenciamento e controle dos dados ou instruções de uplink e downlink do sistema; o nó do sensor AMR é responsável pela coleta de dados de parâmetros de campo magnético e pré-processamento de dados.

1.2 Projeto do circuito do sistema

O projeto do circuito do sistema de detecção de vaga de estacionamento inclui:

(1) Circuito do nó do sensor AMR, incluindo parte da fonte de alimentação do nó, s de estacionamentoparte de aquisição de campo magnético de ritmo, parte de pré-processamento de dados e parte do transceptor de radiofrequência, etc.;

(2) circuito leitor/gravador RFID, incluindo parte do transceptor de radiofrequência, parte WiFi, parte de processamento de dados e parte de controle.

O circuito básico do nó do sensor AMR é mostrado na figura. A parte da fonte de alimentação usa o APL5312-33 da TI para funcionar como uma LDU. A tensão de entrada da fonte de alimentação é de 4,2 V e a saída é de 3,3 V.

A detecção da intensidade do campo magnético usa o sensor AMR MMC2122MG. Este sensor tem as características de tamanho pequeno, longa vida útil, alta sensibilidade, baixo consumo de energia e estabilidade. Pode ser amplamente utilizado em bússolas eletrônicas, navegação GPS, sensoriamento de posição, detecção de veículos e magnetometria. O MMC2122MG é um sensor magnetoresistivo de dois eixos. Ele pode concluir o processamento de sinal no chip e integrar o barramento I2C. Não requer conversão A/D e pode ser conectado diretamente ao microprocessador.

O MSP430F2618, que tem baixo consumo de energia e alto desempenho, é usado para pré-processar os dados coletados, comunicar-se com o chip de radiofrequência de 2,4 GHz CC2500 por meio de sua própria porta SPI e carregar os pacotes de dados pré-processados para o leitor RFID. Receba instruções do leitor RFID.

O circuito transceptor RF do leitor RFID é mostrado na Figura 5. O CC2500 se comunica com a parte de controle do leitor por meio do SPI. O CC2591 aumenta o orçamento do link fornecendo um transmissor de energia para melhorar a potência de saída; o CC2591 tem uma figura de baixo ruído. Amplificador de ruído (LNA) para melhorar a sensibilidade do receptor, amplificador de potência (PA), matcher de RF de comutação e circuito balun para atender ao design simples de aplicações sem fio de alto desempenho.