基于物聯(lián)網(wǎng)的智能停車場(chǎng)系統(tǒng)研究

高源

摘要

近十年國(guó)內(nèi)的機(jī)動(dòng)車市場(chǎng)逐年擴(kuò)大，隨之帶來的城市停車問題也在不斷增加。本文提出了一套較為完善的智能停車系統(tǒng)的解決方案，基于zigBee通信模塊，通過GPRS接口，結(jié)合手機(jī)APP應(yīng)用軟件，設(shè)計(jì)智能停車系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)停車資源的實(shí)時(shí)共享及充分利用。

【關(guān)鍵詞】智能停車系統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng) zigBee通信 GPRS

1 停車場(chǎng)交通癱瘓?jiān)?/p>

伴隨國(guó)內(nèi)人民生活水平地不斷提高，機(jī)動(dòng)車已經(jīng)成為人們代步的重要交通工具，近些年，逐步發(fā)現(xiàn)，困擾駕駛員的主要問題是停車難，找停車位的過程更難，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，在超市、銀行、商場(chǎng)等公共停車場(chǎng)中，開車?yán)@多圈才能找到停車位停車。不僅耽誤時(shí)間，還可能造成停車場(chǎng)中的交通堵塞，讓整個(gè)停車場(chǎng)交通癱瘓。

分析主要原因如下：

1.1 車位信息不共享

車主不知道該停車場(chǎng)實(shí)時(shí)剩余的車位數(shù)量，經(jīng)常是進(jìn)去找了多遍，沒有空位，有的只好原路返回，更有車主為盡快停車，隨意占道亂停車，不僅浪費(fèi)時(shí)間，還可能造成原本擁擠的停車場(chǎng)愈發(fā)擁堵。

1.2 無法指引車主停車

很多車主去了一個(gè)不熟悉的大型停車場(chǎng)，如果此時(shí)停車場(chǎng)的空位本就不多，車主通常需要繞幾圈才能找到空位停車，停車場(chǎng)只提示了空余車位數(shù)量，但沒有給到車主最快捷徑找到空車位的方法和路線，同樣也造成了不必要的尋位時(shí)間，造成資源的浪費(fèi)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)位于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，主要分為車位信息點(diǎn)采集、信息傳輸與控制、用戶操作端三個(gè)模塊。停車場(chǎng)的每個(gè)車位上都有一個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，將這些節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)逐一傳輸給zigBee協(xié)調(diào)器，再通過GPRS接口連接至無線網(wǎng)絡(luò)，將車位信息傳輸至停車系統(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行整合分析，同時(shí)，用戶手機(jī)終端可以共享和調(diào)取停車系統(tǒng)服務(wù)器段的信息，最終讓用戶實(shí)時(shí)掌握停車場(chǎng)中車位的數(shù)量、位置及使用情況，方便用戶在手機(jī)端使用及操作。

在車位信息采集上，每個(gè)車位前方均會(huì)安裝一個(gè)傳感器，該傳感器采用的是地磁傳感原理，即高斯定理。每個(gè)車位的地磁感應(yīng)都被傳感器所采集，利用差分對(duì)比結(jié)果即可獲取該車位的占用/空閑情況。每一次的車位采集，都將通過zigBee協(xié)調(diào)器將采集數(shù)據(jù)發(fā)送給信息處理器。

在信息傳輸中，采用zigBee協(xié)調(diào)器完成信息的無線傳送，然后通過GPRS接口連接傳送到控制系統(tǒng)服務(wù)器端，完成采集、存儲(chǔ)的功能，此時(shí)，服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、管理、及訪問的工作。

在用戶手機(jī)端，提供給客戶十分友好、直觀的APP程序界面，APP軟件通過訪問和共享停車系統(tǒng)的服務(wù)器，能快速、精準(zhǔn)地幫助車主預(yù)約、找到并使用車位，如圖1所示。

3 系統(tǒng)組成

3.1 車位信息采集系統(tǒng)

每個(gè)車位前方均會(huì)安裝一個(gè)傳感器，通過地磁感應(yīng)原理，利用差分比對(duì)方法采集將每個(gè)車位的使用/空閑信息，再配置一個(gè)zigBee無線網(wǎng)協(xié)議，用來控制每個(gè)車位的協(xié)調(diào)器，從而構(gòu)成一個(gè)zigBee的小型無線網(wǎng)絡(luò)。該無線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)星型網(wǎng)絡(luò)，即有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)小網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)終端小網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)傳輸各車位信息，同時(shí)，執(zhí)行主節(jié)點(diǎn)的指令。主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)接收各小節(jié)點(diǎn)的信號(hào)，將這些信息傳輸給信息終端處理器，供處理器判斷、分析決策，同時(shí)，將這些信息共享給客戶手機(jī)APP端。

zigBee無線通訊、地磁感應(yīng)器、主控芯片構(gòu)成了車位信息采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要持續(xù)供電以保證長(zhǎng)期的車位采集，所以，低功耗是設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的考慮因素之一。zigBee通訊模塊采用的是CC2520收發(fā)器芯片，地磁傳感器則使用HMC5843三軸低強(qiáng)度磁場(chǎng)傳感器芯片。

3.2 信息傳輸與控制系統(tǒng)

信息傳輸與控制系統(tǒng)利用zigBee無線通訊功能，匯集停車場(chǎng)中的全部車位信息，將這些信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與用戶的手機(jī)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。接收到客戶端的請(qǐng)求后，再利用zigBee網(wǎng)絡(luò)對(duì)每個(gè)車位實(shí)施精準(zhǔn)控制，當(dāng)客戶預(yù)約了某個(gè)車位，則在預(yù)約時(shí)段內(nèi)，該車位被鎖定的信息，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)從客戶的手機(jī)終端傳輸?shù)椒?wù)器上，服務(wù)器則通過內(nèi)部的zigBee無線網(wǎng)絡(luò)將指定的車位鎖定，不讓其他車輛停入。

3.3 用戶操作端

目前開發(fā)各個(gè)平臺(tái)APP的技術(shù)較多，例如Java、Swift等技術(shù)，通過調(diào)用信息服務(wù)器的zigBee協(xié)議，便能很方面地獲得車位的占用/空閑狀態(tài)。同時(shí)，在APP上可嵌入第三方的軟件開發(fā)工具包，為車主提供更實(shí)用的功能。如，可采用高德API，為車主提供定位功能和導(dǎo)航功能，也可還可采用支付寶的支付工具包，在App上集成線上付費(fèi)功能，即可預(yù)付費(fèi)也可后付費(fèi)，為客戶提供多種支付方式?？傊囍骺赏ㄟ^App快速掌握停車場(chǎng)的車位信息、停車布局、去往停車場(chǎng)的交通狀況，也可提前預(yù)約車位，提高車位的使用率，如圖2所示。

4 系統(tǒng)功能

4.1 共享車位信息

通過停車場(chǎng)內(nèi)zigBee無線網(wǎng)絡(luò)，收集每個(gè)車位前的傳感器信息，將車位的空閑狀態(tài)傳輸至信息控制系統(tǒng)，同時(shí)，將停車場(chǎng)的布局及每個(gè)車位信息，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)共享至客戶的APP端，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)車位共享功能。

4.2 預(yù)約車位功能

共享了車位信息后，車主即可通過手機(jī)APP進(jìn)行預(yù)約車位操作，手機(jī)APP的信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸至信息控制系統(tǒng)，控制服務(wù)器接收指令后，再通過zigBee無線網(wǎng)絡(luò)，鎖定預(yù)約的車位，并在信息控制系統(tǒng)中將鎖定的車位標(biāo)記為使用，同時(shí)，共享至所有車主的手機(jī)APP端。

4.3 指引停車功能

利用傳感器定位功能繪成停車場(chǎng)布局圖，精準(zhǔn)定位空余車位，并結(jié)合客戶所在位置，智能為客戶推薦最便捷的尋味路線，將導(dǎo)航信息通過GPRS網(wǎng)絡(luò)共享至客戶APP端，為用戶提供更精確的停車誘導(dǎo)、車位引導(dǎo)和反向?qū)ぼ嚨裙δ堋?/p>

4.4 附加功能

在手機(jī)APP中嵌入第三方軟件工具包，可實(shí)現(xiàn)地圖導(dǎo)航、自助繳費(fèi)、反向?qū)ぼ嚨裙δ堋?/p>

5 結(jié)論

本文利用zigBee和GPRS通訊技術(shù)，結(jié)合當(dāng)下流行的手機(jī)APP應(yīng)用，提出了一套完整的智能尋位停車系統(tǒng)解決方案，并對(duì)每個(gè)系統(tǒng)模塊做了分析及研究，真正實(shí)現(xiàn)停車資源的實(shí)時(shí)共享及充分利用。在該停車系統(tǒng)的研究方案下，結(jié)合智慧中國(guó)的發(fā)展目標(biāo)，依托車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)互聯(lián)的技術(shù)發(fā)展，今后城市中每個(gè)停車場(chǎng)都將會(huì)成為一個(gè)停車信息點(diǎn)，通過數(shù)據(jù)互通、信息共享，打通信息壁壘，將每個(gè)信息孤島連接起來，形成一個(gè)真正意義上的城市物聯(lián)網(wǎng)，用戶只需要通過移動(dòng)終端即可清晰可見城市每各角落的停車位信息，利用手機(jī)APP實(shí)現(xiàn)預(yù)約停車日期、停車起始時(shí)段、自助繳費(fèi)等，通過自帶地圖實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)航，幫助車主估計(jì)達(dá)到的路途時(shí)長(zhǎng)，讓車主以最快捷的路徑達(dá)到目的停車場(chǎng)找到停車位。如此，我們的城市交通管理會(huì)更加便捷智能，避免駕駛員的無用車程，充分提高城市各區(qū)域停車場(chǎng)車位的使用率，城市管理者還可以通過實(shí)施差異化停車費(fèi)用，管控和調(diào)節(jié)特殊時(shí)段特殊區(qū)域的高峰停車問題。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇曉峰，史啟程.基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智能停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2016.

[2]葉朝進(jìn).停車場(chǎng)車位引導(dǎo)系統(tǒng)淺析[J].福建建筑，2015.

[3]舒華文，周鵬.手機(jī)與ZigBee結(jié)合的城市停車系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2015

[4]雷文禮，任新成，張棟，高瑛.基于Android平臺(tái)的即時(shí)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2015.