基于NB-IoT的智能停车系统——简单搭建

1 产品功能

本项目主要用于实现以下功能：

1)在停车位上的传感器实时检测当前车位上的停车情况，通过超高灵敏度的磁阻传感器检测车辆对地磁场的扰动实现。

2)远程信息传输，这里主要传输的是停车状态，有车发送1信号，无车发送0信号。通过当前流行的NB-IoT和STM32单片机模块实现，通过WIFI,用UDP协议去通信。

3)上位机信息接收，主要功能有UDP协议通信、JDBC连接MySQL数据库、GUI界面显示，通过Java应用程序实现效果。

2 基本原理

2.1 磁阻传感器AMR

用于检测地球磁场大小变化的传感器。与差动放大器配套。

众所周知，地磁场大小为0.5-0.6Gs(1T=10000Gs,已知一个黑板吸铁的磁场强度为1500-2000Gs)。因此若要能检测地磁场的大小变化，希望传感器传感范围为-10Gs~10Gs,灵敏度为10mGs,当检测到微弱的磁场变化时，便能输出变化明显的电平信号，这样才可能实现停车的传感检测。

我们使用的传感器为双轴各向异性磁阻传感器，能测量平面上的磁场大小，相比同为测磁场的霍尔传感器更加灵敏。

2.2 NB-IoT和STM32单片机模块

用于实现远程与计算机通信。距离无限，只要当地有网络WIFI,便可与天各一方的计算机通信。

NB-IoT为当下流行的物联网远程通信模块，能通过多种协议，如UDP、TCP/IP、http、LWM2M协议与计算机收发信息，从简单至复杂，都能实现远程控制。这里用到移远公司最新的BC20模块。

STM32单片机，接收传感器信号，控制NB-IoT。若只有NB-IoT模块，只能实现一次简单的信息传输。若想要实现多功能个性化设计，单片机往往不可或缺。

2.3 Java应用程序与MySQL数据库

Java是一门高级语言，能够监听计算机端口的信息，接收识别数据，通过JDBC连接转存到数据库后，以GUI界面输出信息。MySQL数据库，常用于与Java的连接。可以在计算机中存储想要存储的信息，这里是指车位信息。

3 功能实现

3.1 前端采集

先介绍一下地磁传感原理。

在均匀磁场中，放上一块铁块，铁块周围磁场是否会变？会变。磁感线会向铁块聚拢，磁场会从均匀磁场变化为不均匀磁场，铁块周围磁感线变密集，磁场变强。

众所周知，地磁场大小为0.5~0.6Gs，地球上的物质全部处于地磁场之中。可以把轿车看作一个大型铁块，地球的磁感线会向铁块聚拢，铁块周围磁感线变密集，磁场变强。

因此，当轿车行驶到地磁传感器上方时，传感器便能检测到比普通地磁场(0.5-0.6Gs)要强的磁场(大约为1-2Gs)。

当检测到这样强的磁场时，传感器能发出高电平，向单片机发送，表示当前位置有车。当没有检测到这样强的磁场时，传感器能发出低电平，向单片机发送，表示当前位置无车。单片机内有智能程序，通过识别传感器发送过来的高低电平，能控制NB-IoT模块发送不同的信息到电脑。

3.2 信息处理

STM32单片机内有智能程序，通过识别传感器发送过来的高低电平，能控制NB-IoT模块发送不同的信息到电脑。

主要代码如下：

控制NB-IoT,发送具有一定格式的字符串到电脑，电脑Java进程实时监控，当检测到这样格式的字符串时，Java应用程序便可以将相关信息：Num(产品编号)、IP(NB-IoT注册的IP地址)和Park(停车状态)存储到数据库。

3.3 数据管理

电脑Java进程实时监控，当检测到有一定格式的字符串时，Java应用程序便可以将相关信息：Num(产品编号)、IP(NB-IoT注册的IP地址)和Park(停车状态)分别存储到数据库的ID、IP和STATE中。

监听端口1001接收UDP信息

存储到数据库

调用数据库，界面显示

4 总结与展望

目前市面上地磁传感器种类并不算少。在传感器上，使用磁阻传感器，相比环形线圈、超声波、红外线检测，功耗低，准确度高，安装简便，适合低成本开发。无线通信方面，目前主要有LoRa和NB-IoT通讯两种，选择LoRa通信每几百米就要设一个网关，安装费时费力；NB-IoT可以不受距离限制，能连上基站就能发上主机，而且受政府支持，比较容易开发。通信协议方面，选择UDP通信协议，发送前不需建立连接，尽最大努力交付数据包，用于不是文件的字符串传输足够稳定。整个系统研发成功后，单个设备的购置硬件、电路板设计焊接，预计100元。可以家中自行设计，用于在悠闲看电视的时候，通过这个系统，实时监测父母有没有开车回家。