基于IOT情境下的城市室內停車系統(tǒng)設計

王 浩 錢 峰 沈永夤 （鹽城工學院設計藝術學院 224051）

基于IOT情境下的城市室內停車系統(tǒng)設計

王 浩 錢 峰 沈永夤 （鹽城工學院設計藝術學院 224051）

隨著人們生活品質的大幅度提高，越來越多的家用汽車進入到人們的生活中，而伴隨著汽車數量的猛增，城市停車的問題也愈加突顯。相對于室外停車，室內停車的信息化和智能化的運用，要遠遠滯后室外停車智能系統(tǒng)，室內停車場由于信號接收不穩(wěn)定，環(huán)境辨識度低等原因，導致室內停車場的資源利用和開發(fā)不足，以及信息匹配不準確等問題?；诖?，為了緩解城市停車難的問題，以及室內停車資源利用的最大化和最實效，提出室內停車智能化系統(tǒng)服務設計的理念。通過分布在室內停車場的藍牙信標技術來實現精確定位，憑借手機程序作為載體來實現室內車位預定、空車位引導、反向尋車、網上支付等主要功能。大大提高了都市室內泊車的使用效率，完善了城市室內停車場的服務流程。

手機程序；預定車位；空車位引導與反向尋車；網上支付；停車場管理系統(tǒng)

本文為江蘇省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練省級指導項目，項目為《基于物聯網視角下的城市室內公共停車系統(tǒng)設計》階段性成果。項目標號為：2017077

一、引言

近年，百姓的生活質量都有了極速的提升，家用汽車的擁有量在逐年遞增。而伴隨著家用汽車的普及，“停車難”的問題也就尤為突顯，主要體現為找停車場難，停車場車位數量信息無法及時獲取，停車場內部辨識度不高，付費方式過于落后等問題。

伴隨著互聯網的應用與遍及，互聯網+已經在不知不覺中融入到我們生活的方方面面。據《中國互聯網絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》報告顯示，截至2016年12月，我國網民規(guī)模達7.31億。其中，手機網民6.95億，手機上網用戶要遠遠超過電腦上網用戶，智能手機開發(fā)的各種類型的手機服務軟件更是層出不窮，為我們的生活帶了極大的改善1。與此同時，我國在IOT（ Internet of Things的縮寫）方面的研究也取得巨大進展，傳感器技術、無線傳輸技術、數據處理等技術越來越多的被應用到我國智能發(fā)展的各行各業(yè)中?；谥悄苁謾C普遍應用與IOT（物聯網）技術發(fā)展迅速的背景下，本文提出了手機服務系統(tǒng)與停車場硬件設施結合的方式來解決當下城市室內停車的問題。

二、IOT技術

IOT是Internet of Things的縮寫，字面翻譯是“物體組成的因特網”，準確的翻譯應該為“物聯網”，其目的是讓所有的物品都與網絡連接在一起，方便識別和管理2。IOT正在逐漸改善人們的生活方式、生產方式，為人們帶來方方面面的便捷。IOT正在以不可想象的方式，推動一種新的創(chuàng)新，建立全新的商業(yè)模式，推進智慧城市建設進程。

三、城市室內停車問題

1.城市車輛與停車位數量的矛盾

在過去擁有一輛汽車是一件極其奢侈的生活，而今汽車出行幾乎成為家家戶戶都具備的一種出行方式。據公安部交管局公布數據顯示，截至 2016 年底，我國私家車總量達1.46億輛，每百戶家庭擁有36輛，小型載客汽車（私家車）達1.6億輛3。家用汽車擁有量的提升在給我們出行生活帶來便利的同時，也造成我國城市交通車輛與車位的矛盾，從而帶來系列隱患。

目前，我國大城市小汽車與停車位的平均比例約為1：0.8，中小城市約為1：0.5，與發(fā)達國家1：1.3相比，我國停車位比例嚴重偏低。從全國主要城市來看，北京市停車位缺口量已經超過 250萬個，深圳、上海、廣州、南京等城市的停車位缺口均超過 150萬個，停車難已經成為困擾一線城市交通規(guī)劃發(fā)展的普遍問題4。

停車位缺口問題尚未解決，而家用汽車數量又在以迅猛的速度發(fā)展。根據實際情況比較，停車位的增長數量遠遠不及家用汽車數量的增長，導致中國的停車位缺口只會越來越大。而對于大城市來說，停車缺口的問題比調研數據顯示的還要嚴重，具體表現為室內停車數比室外停車的使用率低，人們寧愿選擇室外擁擠停車，也不在相對空敞的室內來停車。所以，加大室內停車的使用率是緩解城市停車的有效方法。

2.城市室內停車現狀

室內停車位相當于室外停車場最大的好處就是避免日曬，淋雨。日曬和淋雨對汽車漆面的損壞，會導致油漆的裂縫和塑料內部的老化。長時間的淋雨也會導致汽車內部發(fā)霉，減少汽車的使用壽命。

雖然室內停車對于室外停車有優(yōu)勢，但是還會有很多車停在路邊或露天停車場。對用戶而言，在停車場外，車主不能實時地了解周圍室內停車場內的車位信息，不知道是否還有空余車位。只能在主要的路口用LED路牌標識出附近幾個停車場的空位狀態(tài)，既不能滿足整個城市的停車要求，也不能保證空位的有效時間，往往到達停車場后才被告知已經剛剛停滿了，造成以后對該類LED區(qū)域引導牌的不信任5。入場后,雖然知道有可用停車位,但在一個巨大的停車場,沒有停車引導，車主們也不能快速找到空的停車位。只能在無序流動的領域搜索空車位,不但占用了車道資源的進口,而且造成了交通堵塞。種種原因，最終導致人們寧愿在室外停車也不選擇在室內停車。

3.城市室內停車問題解決構思

從用戶與服務流程的角度，提出一種手機程序與室內停車場硬件設施結合的方式來解決室內停車問題，增大室內停車場的使用率，來達到資源可利用的最大化。將智能硬件設施應用在室內停車場，做到每一個車位的精確定位與停車狀態(tài)感應，上傳到服務器云端，實現數據共享。手機用戶可以通過安裝手機軟件來了解服務器云端的數據，掌控室內停車場剩余空車位數。利用IOT技術與室內定位技術，手機軟件還能做到車位引導與反向引導，減少了駕駛員找車位帶來的時間成本、油耗成本。手機軟件還擁有預約車位的功能，改變傳統(tǒng)“先抵達地點，后停車”的被動停車方式，為用戶提供更好的服務。通過此方式來解決室內停車問題，室內停車場再也不會是一個“迷宮”，大大增加了停車場的使用率，緩解了室外停車擁擠的問題。

圖1 服務流程構建方式

四、室內停車場再設計

1.停車場內部的改造

基于IOT的“應道停車”系統(tǒng)根據室內停車場的情況將藍牙信標和車位鎖布置在停車場內，通過物聯網技術，使手機軟件能預約車位，顯示空車位數量，自動導航到空車位，返回導航找車。技術原理主要基于三個方面：停車場的數據信息采集、藍牙室內精準定位技術和車位鎖約束車位。

第一，在每一個車位都安裝車位鎖，同時把監(jiān)測器安置在車位鎖上，車位鎖起到約束車的作用，讓停車場服務器能控制每一個車位的使用。探測設備安裝在車位鎖上用來檢測汽車是否已經離開，工作原理通過是從下到上發(fā)出的聲波來進行對汽車或者墻頂的反射從而進行數據分析，十分準確的丈量出反射面到設備的距離，從而可以判斷出這個車位是否有車輛停放。

第二，便是停車場藍牙室內定位技術，由于民用GPS在阻隔物較多的室內失靈，無法實現室內導航，而且定位并不精確，因此提出通過藍牙信標來解決室內精確定位的問題。

圖2 停車場內部改造

2.車位鎖

通常情況下車位鎖都是應用在家用車輛停車上,原本作用是防止其他車輛停占私家車位。而改造設計的車位鎖是約束了城市室內停車場上的每一個車位。目的就是為了達到一車一車位，規(guī)范停車，方便停車場系統(tǒng)安排車位。只有通過手機安排的固定車位，才能打開固定的車位鎖，在車輛離開后，車位鎖上的探測器就會檢測到車已經離開，把信息反應給停車場服務器，服務器再做出反應關閉此車位的車位鎖，同時，把賬單發(fā)送給乘客。

表1 車位鎖參數

圖3 車位鎖狀態(tài)圖

3.藍牙信標

藍牙信標的工作原理很簡單，就是利用低功率消耗裝置的藍牙通信功能向周圍擁有藍牙技術的裝置傳輸。藍牙定位是一個公開的協議,允許支持藍牙技術的設備使用。而藍牙是智能手機都擁有的一個功能，所以能得到迅速推廣。

表2 藍牙信標參數

廣播頻率 1000 m s 100～2000 m s可調適合系統(tǒng) i OS 7.0+/An d r i o d 4.3升級 支持空中升級傳輸距離 5-100米 有效距離30-50米

藍牙信標的有效距離是30-50米，所以在布局停車場時，要注意藍牙信標的位置，最優(yōu)是每隔20米就安裝一個藍牙信標。安裝位置就在停車位附近的支撐柱上，不僅便于工作人員安裝藍牙信標，而且利于信號無障礙物遮擋便于傳輸信號。當車主駕駛車輛進入停車場區(qū)域內時，手機接收藍牙信標發(fā)送的UUID號及RSSI值，來計算出手機距離藍牙信標的距離，常用三圓定位法。

圖4 藍牙信標安裝位置

圖5 三圓定位原理

五、手機APP設計

本系統(tǒng)采用了手機程序與停車場系統(tǒng)結合的方式來解決室內停車的問題，手機程序可以是微信程序也可以是手機APP。微信程序優(yōu)點是推廣快，制作成本低，群眾更易接受。而手機APP的優(yōu)點在于更加全面，更加系統(tǒng)，有自己的服務平臺與推廣平臺。為了更加清晰地了解想要解決的問題，暫且以手機APP為載體。

圖6 手機軟件功能

在APP主界面中的功能欄中，有三個主要功能：“尋找停車場 車位預定 停車場導航”、 “場內找車位”和“我的賬單”，這是APP最核心的停車服務，此外，車主還以可以獲取配件店、加油站、違章查詢等多種全面的車主服務，同時APP中也預留了廣告區(qū)域，為APP帶來收益。

圖7 APP啟始頁與首頁

1.“尋找停車場 車位預定 停車場導航”的使用方法

首先是確認停車場。車主點擊選擇“尋找停車場 車位預定停車場導航”圖標，跳轉至地圖界面，在地圖上方，輸入目的地或者直接在地圖中點選，地圖上會自動標示出目的地周邊停車場及剩余空車位數量?？梢渣c擊停車場的圖標，在跳出的小窗口中，車主可以查看停車場與車主的距離、收費標準、是否可預約等信息。車主確定相關信息后，就可以直接導航至停車場。

若車主需要進行車位預約，則只需點選“預約”（注意：一旦選擇車位預定系統(tǒng)立即開始計費）。為了保證車位的利用率，不會因為過早的預約而導致車位長時間閑置，車主需要預約后2小時內到達停車場。

圖8 輸入目的地

圖9 顯示停車場剩余車位數量與是否可預約

2.“場內找車位”的使用方法

當到達停車場時，可以選擇“場內找車位”功能（沒使用前面的導航停車場功能也可以直接使用此功能），系統(tǒng)將會自動給車主安排一個車位，按下“導航至我的車位”按鈕，系統(tǒng)會根據車位的位置，計算出最優(yōu)路線進行導航。解決到達停車場后找車位困難的煩惱。若已預約車位，當室內停車場內部的藍牙信標檢測到已經進入停車場范圍內，導航頁面會進入更精確的室內導航界面，進行室內導航。當車行駛到系統(tǒng)安排的空車位之后，按下“打開我的車位鎖”，便可停車。

圖10 匹配空車位與車位導航

此外，在車主在辦完事情之后，還可以打開“場內找車位”功能，按下“導航至我的車位”系統(tǒng)會根據車主位置，計算出最優(yōu)路線進行導航，讓車主快速尋找到自己的汽車，來實現“反向尋車”的服務。

圖11 反向尋車

3.“我的賬單”方法說明

當車主駕車駛離后，車位將會恢復為空車位狀態(tài)，車位鎖自動鎖合。系統(tǒng)會記錄此次停車的時間，并根據不同停車場的收費標準，為車主顯示停車賬單，車主可通過APP進行在線支付，若車主綁定支付寶，微信等自動支付軟件，系統(tǒng)將會自動扣款。當然，車主也一樣可以使用傳統(tǒng)的付費方式，依據不同的停車場狀況而定。但為了鼓勵車主對APP的使用，希望給予進行在線支付的車主一定的優(yōu)惠，從而推廣這一方案的普及使用。（參照“滴滴出行”乘客支付方式）。

圖12 網上支付

系統(tǒng)設計以停車服務為核心，為車主提供全新的舒適的高效的城市室內停車服務，同時，設計的目標不局限于此，希望對其功能進行拓展，構建一個以停車服務為核心的、功能齊備的車主服務平臺。

六、結語

這個時代是現代化的時代，因此室內停車場的管理方式也與以前大相徑庭,所以利用IOT技術實現物聯來構建停車場,這樣可以讓泊車更加智能化而且服務更周到。我一直都堅信再過幾年室內停車場的停車方式可以達到這些要求：

1.家用車輛的車主可以隨時隨地的利用手機軟件查詢停車場空車位信息,可以預約車位，然后引導車輛到達停車場的預約車位。

2.進入停車場，通過手機軟件能自動匹配一個空車位給車主，并且擁有導航系統(tǒng)，大大節(jié)省了車主室內找空車位的時間，同時還避免了室內交通擁擠。

3.不管走在何處，只要用手機按下車位導航，系統(tǒng)就可以自動導航空車位的位置，來達到反向尋車的目的，讓室內停車場不再成為“迷宮”。

4. 車輛能很便利的進入收費停車場并且很便利的出去,停車的費用會自動扣除,不用在停車場出入口逗留大量時間,導致車輛擁擠，這樣可以很好的提高服務水平和工作效率。

5.無人化管理將被逐漸推廣，大大減少停車場內管理人員數量，使停車場運行更快捷。

[1]張玲玉.2016年中國網民規(guī)模調查[N]. 新京報，2017-01-23（A 8）.

[2]趙志軍，方旭明. 物聯網構架和智能信息處理理論與關鍵技術[J]. 計算機科學，2015（09）：13-24.

[3]江大紅，馮偉華. 2016年底全國保有機動車達2.9億輛[J]. 汽車維修與保養(yǎng)，2017（02）：115-121.

[4]李金健. 鼓勵社會資本建立停車場[N]. 東莞日報. 2016-11-24(A 11).

[5]汪磊. 基于車聯網技術停車場管理系統(tǒng)的設計與應用[J]. 物流工程與管理，2015（02）：52-23.

[6]趙利芳. 基于物聯網的智能停車場管理系統(tǒng)的設計[D]. 呼和浩特:內蒙古大學，2016.

王浩，鹽城工學院設計藝術學院，學士，產品設計。

錢峰，講師，碩士，鹽城工學院設計藝術學院工業(yè)設計系主任，研究方向產品設計及理論研究。

沈永夤，鹽城工學院設計藝術學院，學士，工業(yè)設計。