CN109703659A - 一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***，包括多个子***节点和一个总站节点，多个子***节点通过ZigBee协议分别与总站节点相连；子***节点包括条件检测模块和远程信息传递模块；总站节点包括MCU信息处理模块和报警模块。本发明将电动车分成多个子***，实现电动车能实现区域化管理，并对每个区域进行信息采集和条件判定，有利于电动车信息自动化管理；能避免误触产生的噪声以及人为接近造成的风险，通过ZigBee协议实现信息传递，使得多个子***节点能相互影响，满足自动化控制的功能。

Description

一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***

技术领域

本发明涉及电动车通讯技术领域，尤其涉及一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***。

背景技术

无论大街小道，电动车的身影无处不在，这些普遍的交通工具在带来便捷的同时也带来了烦心事，在诸多社区车棚里电动车的车锁报警声音经常会此起彼伏，会带来长达数十秒非常刺耳的报警声，而大多警报的产生可能是因为一个无意的触碰等误操作造成，极其容易给社区居民带来噪声污染。为了解决这一社会普遍的棘手问题，我们设计一款可以区域化管理的电动车警报管理***。

该区域化管理的电动车警报管理***无需专人看管，***通过ZigBee技术组网实现该***区域化、自动化管理。***分总站和子站两部分，其中ZigBee节点与微处理器连接构成总站，起监督报警作用；ZigBee节点与电动车连接构成子站，起信息采集作用。***利用ZigBee***的星型网(Star)通讯协议实现站点之间的双向通讯和控制，从而完成***的区域化连接。子站通过监测电动车停放时的三种状态来判定车辆是否需要报警，整个子站检测***通过三种模块检测车辆周围环境信息：检测是否有持续震动产生(单片机检测报警弹片)、检测是否有人持续在车旁(人体红外检测)、检测是否有倾斜现象产生(陀螺仪)，将检测所获信息到MCU信息处理模块中，进行信息储存和判定。最终通过总站控制电动车是否触发警报，同时通过远程信息发送模块发送警报信息到用户手机，从而杜绝因误触而产生的噪声。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***，解决传统电动车无法实现区域化自动管理的弊端，本申请能对电动车实现区域化信息采集和预警管理，并实现多个站点之间的信息传递。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供了一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***，包括多个子***节点和一个总站节点，多个子***节点通过ZigBee协议分别与总站节点相连；

子***节点包括条件检测模块和远程信息传递模块；总站节点包括MCU信息处理模块和报警模块；

条件检测模块包括重复检测模块、三轴数字陀螺仪传感器模块和人体红外传感器；重复检测模块用于在预设时间范围执行重复性判定，滤除单次的误触操作产生的报警；三轴数字陀螺仪传感器模块用于对车辆的角速度进行检测，并用于判定车辆是否处于倾斜状态；人体红外传感器用于检测车辆附近是否有人；

远程信息传递模块包括ZigBee子站、ZigBee总站和DC电源；ZigBee总站设于总站节点内，ZigBee子站通过ZigBee协议与ZigBee总站相连，ZigBee协议包括指定校验信息、自身序列编号、警报标志位、工作状态位和安全信息位；远程信息传递模块用于远程信息传递；

MCU信息处理模块包括MCU主控***、信息比较装置、信息校验装置、信息储存模块和警报信息发送模块；MCU主控***的信号端与信息校验装置的信号端相连，信息校验装置的信息发送端分别与信息比较装置、信息储存模块的信息接收端相连，信息比较装置的发送端与ZigBee总站相连，信息比较装置的发送端还与警报信息发送模块的信息接收端相连，信息储存模块的发送端与警报信息发送模块的信息接收端相连；

报警模块包括声光报警装置，报警模块用于对异常信息进行报警。

优选的，条件检测模块和报警模块分别安装于电动车内部，DC电源分别为条件检测模块和报警模块提供电能。

优选的，条件检测模块还包括定时器电路。

优选的，三轴数字陀螺仪传感器模块为GY50-L3GD20三轴数字陀螺仪；人体红外传感器为HC-SR501人体红外传感器。

一种电动车警报区域化管理方法，包括以下步骤：

S1、异常信息捕获：通过子***节点获取节点位置的信息，并通过ZigBee协议向总站节点发送信息；在获取节点位置的信息时，还包括对获取的信息进行判断，包括重复检测判断、倾斜状态及角速度判断以及人体接近判断；

S2、传递数据处理：对于条件检测模块传递到ZigBee子站的条件检测信息，子站通过组网链接发送到ZigBee总站，ZigBee总站通过信息筛选和整合，将安全信息位和警报标志位整合为警报触发位、工作状态位和校验信息位整合为车辆状态位；

S3、ZigBee子节点传送：将ZigBee子节点的信息传递给ZigBee总站，设定ZigBee协议中，校验信息位用于判定信息完整性，设定序列编号位是总站节点对于子***节点的自动编号，用于区分子单元；设定警报标志位用于判定车辆安全状态；设定工作状态位用于上传当前***的工作状态；设定车辆安全位用于协作警报标志位判定车辆安全状态；

S4、总站信息整合：通过微处理器传递而来的信息储存到外扩ROM存储器中的区域块中，通过对数据筛选的区域号的内容进行分类，再将数据储存到相应块中，记录传递时间和序列号以及对应的车辆状态；

S5、激发报警：通过对比警报触发位中的状态区分位判断当前车辆是否处于被偷盗状态，并将子站的报警模块激活，在发送激活子***警报的同时，驱动远程信息发送模块发送信息到持有者的手机中，实现远程警报功能。

进一步的，在步骤S1中，还包括对获取的信息进行判断的步骤，具体包括：

S101、在平静状态产生一个误触信号时开启范围定时，并在预设时间范围内执行重复性判定，若预设时间范围内只触发单次操作，则判定为误操作，若预设时间范围内产生连续信号或间断产生信号，则生成警备信号并发送给ZigBee子站；

S102、通过三轴数字陀螺仪传感器模块对车辆的倾斜状态和角速度进行判定，若判定车辆处于倾斜状态，则将判定的信息发送给ZigBee子站；

S103、通过人体红外传感器获取周围是否有人在车辆附近，若检测有人在车辆附近，则生成警报信息，并将警报信息发送到ZigBee子站。

本发明的有益效果是：

(1)将电动车分成多个子***，实现电动车能实现区域化管理，并对每个区域进行信息采集和条件判定，有利于电动车信息自动化管理；

(2)能避免误触产生的噪声以及人为接近造成的风险，通过ZigBee协议实现信息传递，使得多个子***节点能相互影响，满足自动化控制的功能；

(3)解决传统电动车警报误触操作产生的刺耳警报，实现电动车停车防盗的统一区域化管理，提高电动车警报装置的容错性，节约人力。

附图说明

图1为本发明电动车警报区域化管理***的结构图；

图2为本发明电动车区域化管理控制***工作结构框图；

图3为本发明动车区域化管理控制***工作的流程图；

图中，T1-子***节点，T2-ZigBee协议，T3-***总站节点，G1-远程信息传递模块，G2-条件检测模块，G3-MCU信息处理模块，G4-报警模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

参阅图1所示，本发明提供一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***，在***中，每一个***可分为子***节点T1和***总站节点T3。***由多个子***节点T1和一个***总站节点T3构成，两类节点相互影响，相互协作实现***功能，满足***工作需要。

以下结合附图对管理***进行进一步说明。

一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***，请参阅附图2所示，包括多个子***节点T1和一个***总站节点T3，多个子***节点通过ZigBee协议T2分别与***总站节点T3相连；子***节点T1包括条件检测模块G2和远程信息传递模块G1；***总站节点T3包括MCU信息处理模块G3和报警模块G4；条件检测模块G2包括重复检测模块、三轴数字陀螺仪传感器模块和人体红外传感器；重复检测模块G2用于在预设时间范围执行重复性判定，滤除单次的误触操作产生的报警；三轴数字陀螺仪传感器模块用于对车辆的角速度进行检测，并用于判定车辆是否处于倾斜状态；人体红外传感器用于检测车辆附近是否有人；

远程信息传递模块G1包括ZigBee子站、ZigBee总站和DC电源；ZigBee总站设于总站节点内，ZigBee子站通过ZigBee协议与ZigBee总站相连，ZigBee协议包括指定校验信息、自身序列编号、警报标志位、工作状态位和安全信息位；远程信息传递模块用于远程信息传递；

MCU信息处理模块G3包括MCU主控***、信息比较装置、信息校验装置、信息储存模块和警报信息发送模块；MCU主控***的信号端与信息校验装置的信号端相连，信息校验装置的信息发送端分别与信息比较装置、信息储存模块的信息接收端相连，信息比较装置的发送端与ZigBee总站相连，信息比较装置的发送端还与警报信息发送模块的信息接收端相连，信息储存模块的发送端与警报信息发送模块的信息接收端相连；

报警模块G4包括声光报警装置，报警模块用于对异常信息进行报警。

请参阅附图3所示，在ZigBee电动车警报区域化管理控制***中，每一个***可分为子***节点T1和***总站节点T3，两节点相互影响，相互协作实现***功能的实现，实现***工作需要子***节点信息采集和获取，对总站***做规定性操作，总站***节点T3通过传递而来的环境信息和预先设定的标准量进行分割比对，控制控制子站报警与否。

以下对ZigBee电动车区域化管理控制***通讯基本流程图的各种电气设备所包含的参数信息进行详细定义，并对ZigBee电动车区域化管理控制***工作基本框图的各种模块的属性信息进行初始化设置。具体步骤如下：

步骤1.1：将每个子***节点作为一个单一节点，均包含一些共同的参数信息，参数信息分别为：check(信息校验)、ID(自身序列编号)、alert(警报标志位)、state(工作状态位)以及security(安全信息位)，number(拥有者信息)进行初始化；各个对象包含的共同参数信息含义如下：check(信息校验)用于校验传递信息的准确性；ID(自身序列编号)规定***内部子***的唯一对象；alert(警报标志位)作为***的判定结果位，控制***警报的运行，当该位为1时，***残生警报操作；state(工作状态位)当前子***的工作状态参数；security(安全信息位)子***当前环境的安全参数；number(拥有者信息)为***内部拥有者的身份信息。

步骤1.2：设置直接由微处理器控制的信息位初始化功能,设定对所有设备的设备类型参数进行正确设置。

步骤1.3：设置ID(自身序列编号)的初始化标准量为总站自动分配。

步骤1.4：设置number(拥有者信息)的初始化标准量为微处理器预先分配。

步骤1.5：设置车辆序列号的初始化标准量sequence为零。

步骤1.6：设置状态判定位的初始化标准量state为零。

步骤1.7：设置警报触发位的初始化标准量alert为零。

针对ZigBee电动车警报区域化管理控制***工作基本框图的工作协作特征，依据控制***工作基本框图采集模块和通讯模块的协作关系，基于***结构和连接关系，实现区域范围内控制***的检测和警报，满足***需求，具体步骤如下：

步骤2.1：***的判定基础在于条件检测模块。条件检测模块分别安装在子***内部，其主要功能是***和外界的交互，从外界环境中获取必要的信息，模块包含三个检测模块：重复检测模块、水平检测模块和人体红外传感器。条件检测模块包含定时器电路，水平检测模块为GY50-L3GD20三轴数字陀螺仪传感器模块，人体红外传感器为HC-SR501人体红外传感器。

三个检测模块分别对应三个判定条件：误触条件、倾斜条件和人体感应条件。三个条件呈现一种嵌套式判定方式，在平静状态产生一个误触信号时开启范围定时：利用定时器电路通过微控制器在一定时间范围内执行判定：是否是一次简单的误触操作。初步滤除以单次的误触操作产生的警报，解决无心失误的警报信号。如果在一定范围时间内连续性产生信号或间断产生误触操作时，产生一个警备信号，跳出第一个条件嵌套操作。安全信息位置位并发送信息传递信息到ZigBee子站并执行步骤2.2。

步骤2.2：判定车辆的水平状态，通过GY50-L3GD20三轴数字陀螺仪传感器模块对于三轴的数字位置进行基本判定，判定车辆是否在倾斜的状态，来判定车辆是否有被挪动的现象产生，或者摔倒状态。同理，如果信号持续产生，将会跳出判定条件嵌套循环，安全信息位置位并发送信息传递信息到ZigBee子站并执行步骤2.3。

步骤2.3：使用HC-SR501的人体红外传感器，通过规定一定范围内的人体红外的感应强度来判定是否有人在车辆附近，判定有人在车辆附近将警报标志位置高位，安全信息位置位并发送信息传递信息到ZigBee子站并执行步骤2.4。

步骤2.4：对于条件检测模块传递到ZigBee子站的条件检测信息，子站通过组网链接发送到ZigBee总站中去，总站通过信息筛选和整合，将安全信息位和警报标志位整合为警报触发位，作状态为和校验信息位整合为车辆状态位，将三个信息位：车辆序列号，车辆状态位和警报触发位。传递到MCU信息处理***中，执行步骤2.5。

步骤2.5：初始化车辆拥有者信息。

步骤2.6：通过交互***设置车辆序列号的初始化标准量sequence。

步骤2.7：通过交互***设置状态判定位的初始化标准量state。

步骤2.6：通过交互***设置警报触发位的初始化标准量alert。

步骤2.8：通过微处理器将接收而来的车辆序列号和标准量sequence在允许范围α％内进行比较。

步骤2.9：通过微处理器将接收而来的状态判定位和标准量state在允许范围β％内进行比较。

步骤2.10：通过微处理器将接收而来的警报触发位和标准量alert在允许范围γ％内进行比较。

步骤2.11：如果标志位超出各标准量的允许范围，会分别反馈置位相应的标志位中的状态区分位。传递置位信息到信息储存模块执行步骤2.12。

步骤2.12：通过微处理器传递而来的信息储存到外扩ROM存储器中的区域块中，通过对数据筛选的区域号的内容进行分类，再将数据储存到相应块中。记录传递时间和序列号以及对应的车辆状态。完成之后执行步骤2.13。

步骤2.13：微处理器MCU通过对比警报触发位中的状态区分位判断当前车辆是否处于被偷盗状态，通过MCU微处理器和总站的交互通讯，传递警报控制位alert到总站，通过ZigBee***的星型网(Star)通讯协议实现双向通讯和控制，将子站的特殊外放警报装置激活，实现物理上的警报功能。执行步骤2.14。

步骤2.14：在发送激活子***警报的同时，通过MCU微处理器驱动远程信息发送模块，即GSM模块发送当前车辆信息，车辆序列和***编号到持有者的手机中。实现远程警报功能。

步骤2.15：在警报接触之后，将状态判定位sequence、警报触发位state、车辆序列号alert进行硬件初始化。

一种电动车警报区域化管理方法，包括以下步骤：

S1、异常信息捕获：通过子***节点获取节点位置的信息，并通过ZigBee协议向总站节点发送信息；在获取节点位置的信息时，还包括对获取的信息进行判断，包括重复检测判断、倾斜状态及角速度判断以及人体接近判断；

S2、传递数据处理：对于条件检测模块传递到ZigBee子站的条件检测信息，子站通过组网链接发送到ZigBee总站，ZigBee总站通过信息筛选和整合，将安全信息位和警报标志位整合为警报触发位、工作状态位和校验信息位整合为车辆状态位；

S3、ZigBee子节点传送：将ZigBee子节点的信息传递给ZigBee总站，设定ZigBee协议中，校验信息位用于判定信息完整性，设定序列编号位是总站节点对于子***节点的自动编号，用于区分子单元；设定警报标志位用于判定车辆安全状态；设定工作状态位用于上传当前***的工作状态；设定车辆安全位用于协作警报标志位判定车辆安全状态；

S4、总站信息整合：通过微处理器传递而来的信息储存到外扩ROM存储器中的区域块中，通过对数据筛选的区域号的内容进行分类，再将数据储存到相应块中，记录传递时间和序列号以及对应的车辆状态；

S5、激发报警：通过对比警报触发位中的状态区分位判断当前车辆是否处于被偷盗状态，并将子站的报警模块激活，在发送激活子***警报的同时，驱动远程信息发送模块发送信息到持有者的手机中，实现远程警报功能。

在步骤S1中，还包括对获取的信息进行判断的步骤，具体包括：

S101、在平静状态产生一个误触信号时开启范围定时，并在预设时间范围内执行重复性判定，若预设时间范围内只触发单次操作，则判定为误操作，若预设时间范围内产生连续信号或间断产生信号，则生成警备信号并发送给ZigBee子站；

S102、通过三轴数字陀螺仪传感器模块对车辆的倾斜状态和角速度进行判定，若判定车辆处于倾斜状态，则将判定的信息发送给ZigBee子站；

S103、通过人体红外传感器获取周围是否有人在车辆附近，若检测有人在车辆附近，则生成警报信息，并将警报信息发送到ZigBee子站。

本发明将电动车分成多个子***，实现电动车能实现区域化管理，并对每个区域进行信息采集和条件判定，有利于电动车信息自动化管理；能避免误触产生的噪声以及人为接近造成的风险，通过ZigBee协议实现信息传递，使得多个子***节点能相互影响，满足自动化控制的功能；解决传统电动车警报误触操作产生的刺耳警报，实现电动车停车防盗的统一区域化管理，提高电动车警报装置的容错性，节约人力。

以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***，其特征在于，包括多个子***节点和一个总站节点，多个子***节点通过ZigBee协议分别与总站节点相连；

子***节点包括条件检测模块和远程信息传递模块；总站节点包括MCU信息处理模块和报警模块；

条件检测模块包括重复检测模块、三轴数字陀螺仪传感器模块和人体红外传感器；重复检测模块用于在预设时间范围执行重复性判定，滤除单次的误触操作产生的报警；三轴数字陀螺仪传感器模块用于对车辆的角速度进行检测，并用于判定车辆是否处于倾斜状态；人体红外传感器用于检测车辆附近是否有人；

远程信息传递模块包括ZigBee子站、ZigBee总站和DC电源；ZigBee总站设于总站节点内，ZigBee子站通过ZigBee协议与ZigBee总站相连，ZigBee协议包括指定校验信息、自身序列编号、警报标志位、工作状态位和安全信息位；远程信息传递模块用于远程信息传递；

MCU信息处理模块包括MCU主控***、信息比较装置、信息校验装置、信息储存模块和警报信息发送模块；MCU主控***的信号端与信息校验装置的信号端相连，信息校验装置的信息发送端分别与信息比较装置、信息储存模块的信息接收端相连，信息比较装置的发送端与ZigBee总站相连，信息比较装置的发送端还与警报信息发送模块的信息接收端相连，信息储存模块的发送端与警报信息发送模块的信息接收端相连；

报警模块包括声光报警装置，报警模块用于对异常信息进行报警。

2.根据权利要求1所述一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***，其特征在于，条件检测模块和报警模块分别安装于电动车内部，DC电源分别为条件检测模块和报警模块提供电能。

3.根据权利要求1所述一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***，其特征在于，条件检测模块还包括定时器电路。

4.根据权利要求1所述一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理***，其特征在于，三轴数字陀螺仪传感器模块为GY50-L3GD20三轴数字陀螺仪；人体红外传感器为HC-SR501人体红外传感器。

5.一种根据权利要求1所述电动车警报区域化管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、异常信息捕获：通过子***节点获取节点位置的信息，并通过ZigBee协议向总站节点发送信息；在获取节点位置的信息时，还包括对获取的信息进行判断，包括重复检测判断、倾斜状态及角速度判断以及人体接近判断；

S2、传递数据处理：对于条件检测模块传递到ZigBee子站的条件检测信息，子站通过组网链接发送到ZigBee总站，ZigBee总站通过信息筛选和整合，将安全信息位和警报标志位整合为警报触发位、工作状态位和校验信息位整合为车辆状态位；

S3、ZigBee子节点传送：将ZigBee子节点的信息传递给ZigBee总站，设定ZigBee协议中，校验信息位用于判定信息完整性，设定序列编号位是总站节点对于子***节点的自动编号，用于区分子单元；设定警报标志位用于判定车辆安全状态；设定工作状态位用于上传当前***的工作状态；设定车辆安全位用于协作警报标志位判定车辆安全状态；

S4、总站信息整合：通过微处理器传递而来的信息储存到外扩ROM存储器中的区域块中，通过对数据筛选的区域号的内容进行分类，再将数据储存到相应块中，记录传递时间和序列号以及对应的车辆状态；

S5、激发报警：通过对比警报触发位中的状态区分位判断当前车辆是否处于被偷盗状态，并将子站的报警模块激活，在发送激活子***警报的同时，驱动远程信息发送模块发送信息到持有者的手机中，实现远程警报功能。

6.根据权利要求5所述一种基于ZigBee组网的电动车警报区域化管理方法，其特征在于，在步骤S1中，还包括对获取的信息进行判断的步骤，具体包括：

S101、在平静状态产生一个误触信号时开启范围定时，并在预设时间范围内执行重复性判定，若预设时间范围内只触发单次操作，则判定为误操作，若预设时间范围内产生连续信号或间断产生信号，则生成警备信号并发送给ZigBee子站；

S102、通过三轴数字陀螺仪传感器模块对车辆的倾斜状态和角速度进行判定，若判定车辆处于倾斜状态，则将判定的信息发送给ZigBee子站；

S103、通过人体红外传感器获取周围是否有人在车辆附近，若检测有人在车辆附近，则生成警报信息，并将警报信息发送到ZigBee子站。