تصميم نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات AMR القائم على تقنية RFID والقابل للتطوير بتقنية WiFi

مقدمة

يعد الكشف في الوقت الحقيقي عن أماكن وقوف السيارات في مواقف السيارات هو المفتاح لتحقيق الإدارة الذكية لمواقف السيارات وتحسين استخدام أماكن وقوف السيارات. وهو أيضًا أحد متطلبات الإدارة الحديثة لمواقف السيارات. لقد مر تطوير نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات في ساحة انتظار السيارات عمومًا بثلاث مراحل: اكتشاف ملفات الاستشعار الأرضي، والتحكم في البوابة، والكشف عن أماكن وقوف السيارات في الوقت الفعلي. يرتبط اكتشاف أماكن وقوف السيارات ارتباطًا وثيقًا بمستوى تكنولوجيا الكشف. التطور السريع لأجهزة الاستشعار هو ضمان مستوى الكشف. البنية الأساسية لأول نظامين للكشف عن أماكن وقوف السيارات كبيرة جدًا والتركيب مرهق للغاية؛ لا يمكنهم تلبية احتياجات التطور السريع لمواقف السيارات من حيث الموثوقية، وفي الوقت الفعلي، والدقة، وقابلية التوسع، وانخفاض استهلاك الطاقة، وكمية صغيرة من الهندسة.

WiFi هي تقنية لاسلكية قصيرة المدى تتصل بالإنترنت من خلال موجات الراديو وتستخدم على نطاق واسع في إنشاء شبكات LAN لاسلكية داخلية. المزايا البارزة لشبكة WiFi هي: أولاً، تغطية موجات الراديو واسعة، بنصف قطر يصل إلى حوالي 100 متر؛ ثانيًا، سرعة نقل WiFi سريعة جدًا، حيث يمكن أن تصل إلى 54 ميجا بايت / ثانية؛ ثالثًا، عتبة الدخول منخفضة، طالما أن الجهاز الطرفي يدعم WiFi، يمكنك الانضمام إلى شبكة WiFi وفقًا لأذونات معينة. في نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات، يتم استخدام تقنية WiFi لجمع ونقل معلمات العقدة لنظام الكشف، ولإرسال إشارات التحكم والتحكم فيها. وهذا يتجنب مد خطوط البيانات المرهقة في موقف السيارات، الأمر الذي له أهمية معينة لتقليل التكاليف واستهلاك الطاقة، ويجعل الكشف أكثر كفاءة. أصبحت قابلية التوسع للنظام أكثر مرونة.

تقنية تحديد الترددات الراديوية (RFID) هي تقنية تحديد تلقائي بدون اتصال تستخدم اتصالات الترددات الراديوية. يمكن أن يؤدي استخدام RFID في نطاق التردد 2.4 جيجا هرتز إلى تقليل متطلبات المعدات المقابلة في النظام وتقليل الحساسية لانحرافات التردد. إن إدخال تقنية RFID في نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات يساعد على تطوير المعدات القياسية. يمكن استخدام رقم التعريف الفريد لكاشف السيارة لتحديد أماكن وقوف السيارات بسرعة، وهو أمر مفيد لتوجيه أماكن وقوف السيارات في موقف السيارات.

تجمع هذه الورقة بين متطلبات نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات في ساحة انتظار السيارات لتصميم نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات AMR القابل للتوسيع القائم على RFID القائم على شبكة WiFi، مما يقلل بشكل كبير من تكلفة وتعقيد نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات، ويقلل من استهلاك الطاقة للنظام ، ويحسن دقة اكتشاف النظام. وجدوى تحقيق قابلية التوسع للنظام.

1 تصميم النظام

1.1 تصميم نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات

يتكون نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات من خادم وجهاز توجيه لاسلكي وشاشة عرض لأماكن وقوف السيارات وقارئ RFID وعقدة استشعار AMR (مقاومة مغناطيسية متباينة الخواص). يكون الخادم مسؤولاً عن معالجة البيانات التي تم تحميلها، وإرسال نتائج المعالجة إلى شاشة العرض، كما يكون مسؤولاً عن إرسال التعليمات إلى القارئ/الكاتب. يعد جهاز التوجيه اللاسلكي جزءًا مهمًا من نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات بالكامل. وهي مسؤولة عن تنظيم جميع أجزاء النظام بأكمله في شبكة محلية. تُستخدم شاشة عرض أماكن وقوف السيارات لعرض الحالة الحالية لأماكن وقوف السيارات في الوقت الفعلي. يستقبل قارئ RFID البيانات التي تم تحميلها بواسطة عقدة مستشعر AMR وينقلها إلى الخادم عبر شبكة WiFi. كما يتلقى أيضًا تعليمات الخادم ويعيد توجيهها إلى عقدة استشعار AMR. عقدة استشعار AMR هي المسؤولة عن اكتشاف المجال المغناطيسي في مكان ركن السيارة، والحكم على وجود مركبة بناءً على التغيرات في المجال المغناطيسي، وعكس الوضع المكتشف من خلال البيانات، وتغليف البيانات ونقلها لاسلكيًا إلى قارئ RFID والعقدة وقارئ RFID. التواصل يكون في اتجاهين.

عند تصميم النظام، تكون بنية شبكة النظام عبارة عن طوبولوجيا نجمية، وقارئ وكاتب RFID للنظام هو وحدة التحكم في الشبكة، وعقد مستشعر AMR كلها عقد تابعة. طوبولوجيا الشبكة كما هو موضح في الشكل. يتمتع قارئ RFID بوظيفة إرسال واستقبال وهو مسؤول عن إدارة ومراقبة بيانات أو تعليمات الوصلة الصاعدة والهابطة للنظام؛ عقدة مستشعر AMR مسؤولة عن جمع بيانات معلمات المجال المغناطيسي والمعالجة المسبقة للبيانات.

1.2 تصميم دوائر النظام

يتضمن تصميم دائرة نظام الكشف عن أماكن وقوف السيارات ما يلي:

(1) دائرة عقدة مستشعر AMR، بما في ذلك جزء مصدر طاقة العقدة، وجزء الحصول على المجال المغناطيسي لمساحة وقوف السيارات، وجزء المعالجة المسبقة للبيانات وجزء جهاز إرسال واستقبال التردد اللاسلكي، وما إلى ذلك؛

(2) دائرة قارئ/كاتب RFID، بما في ذلك جزء جهاز إرسال واستقبال التردد اللاسلكي، وجزء WiFi، وجزء معالجة البيانات وجزء التحكم.

يظهر الشكل الدائرة الأساسية لعقدة مستشعر AMR. يستخدم جزء مصدر الطاقة APL5 الخاص بـ TI

312-33 للعمل بمثابة LDU. جهد الدخل لمصدر الطاقة هو 4.2 فولت والخرج 3.3 فولت.

يستخدم اكتشاف قوة المجال المغناطيسي مستشعر MMC2122MG AMR. يتميز هذا المستشعر بخصائص الحجم الصغير والعمر الطويل والحساسية العالية واستهلاك الطاقة المنخفض والاستقرار. ويمكن استخدامه على نطاق واسع في البوصلات الإلكترونية، والملاحة GPS، واستشعار الموقع، والكشف عن المركبات والقياس المغناطيسي. MMC2122MG عبارة عن مستشعر مقاوم مغناطيسي ثنائي المحور. يمكنها إكمال معالجة الإشارات على الشريحة ودمج ناقل I2C. لا يتطلب تحويل A/D ويمكن توصيله مباشرة بالمعالج الدقيق.

يتم استخدام MSP430F2618، الذي يتميز باستهلاك منخفض للطاقة وأداء عالٍ، للمعالجة المسبقة للبيانات المجمعة، والتواصل مع شريحة التردد اللاسلكي 2.4 جيجا هرتز CC2500 من خلال منفذ SPI الخاص به، وتحميل حزم البيانات المعالجة مسبقًا إلى قارئ RFID. تلقي التعليمات من قارئ RFID.

تظهر دائرة إرسال واستقبال التردد اللاسلكي لقارئ RFID في الشكل 5. ويتواصل CC2500 مع جزء التحكم في القارئ من خلال SPI. يعمل CC2591 على زيادة ميزانية الارتباط من خلال توفير جهاز إرسال الطاقة لتحسين طاقة الخرج؛ CC2591 لديه شخصية منخفضة الضوضاء. مضخم الضوضاء (LNA) لتحسين حساسية جهاز الاستقبال، ومضخم الطاقة (PA)، وتبديل جهاز مطابقة التردد اللاسلكي ودائرة balun لتلبية التصميم البسيط للتطبيقات اللاسلكية عالية الأداء.