一種基于NB-IoT的共享停車技術(shù)

張爍　黃鈺泯　都秉甲

摘? 要：隨著國內(nèi)人均汽車占有量的不斷提高，車位也逐漸變得難找，存在車主找不到車位和車位利用率的供需矛盾。文章使用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，采用NB-IoT通信模塊，基于OneNET平臺(tái)，通過微信小程序開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了一套共享停車系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景包括私人停車位和公共停車位，本技術(shù)能夠充分利用公共停車位和私家車位，即能做到停車信息及時(shí)發(fā)布和查找空閑停車位。小程序具有查詢空閑車位及其位置信息，掃碼停車，實(shí)時(shí)繳費(fèi)等功能。

關(guān)鍵詞：共享停車;物聯(lián)網(wǎng);NB-IoT;OneNET

中圖分類號(hào)：F299.24? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）23-0160-02

Abstract： With the continuous improvement of domestic per capita car ownership， parking spaces are gradually becoming difficult to find， and there is a contradiction between supply and demand that car owners can not find parking spaces and the utilization rate of parking spaces. By adopting the technology related to the Internet of things andusing the NB-IoT communication module， based on the OneNET platform， through WeChat Mini Programs development， this paper achieves a shared parking system. The application scenarios of the system include private parking spaces and public parking spaces. This technology can make full use of public parking spaces and private parking spaces; that is， it can release parking information and find free parking spaces in time. Mini Program has the functions of querying free parking space and its location information， scanning code parking， real-time payment and so on.

Keywords： shared parking; Internet of things; NB-IoT; OneNET

1 概述

當(dāng)前停車場(chǎng)由于技術(shù)管理手段落后帶來一系列問題，以下是主要問題：（1）信息孤島：由于停車位的信息化水平低，用戶往往不能準(zhǔn)確獲知車位信息，導(dǎo)致在停車資源嚴(yán)重缺乏的情況下存在大量的閑置，停車場(chǎng)收益下降、用戶停車?yán)щy。（2）計(jì)價(jià)單一：停車場(chǎng)只是簡單的均價(jià)停車收費(fèi)，無法滿足日益復(fù)雜的精細(xì)化、差異化收費(fèi)。（3）通行效率低、用戶體驗(yàn)差：出行高峰期停車場(chǎng)出入口嚴(yán)重?fù)矶?，往往浪費(fèi)用戶大量時(shí)間，也影響停車場(chǎng)運(yùn)行效率。（4）停車場(chǎng)效益損失：傳統(tǒng)停車場(chǎng)存在人工參與過多、PC 電腦故障率高，造成人力、管理、維護(hù)成本高，造成極大的效益損失。面對(duì)目前的這些問題，為了盤活停車場(chǎng)資源，以及有效利用私家或者小區(qū)空余車位。我們迫切的需要通過物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段對(duì)傳統(tǒng)的停車場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，提升停車場(chǎng)運(yùn)行效率。對(duì)停車場(chǎng)硬件進(jìn)行智慧化升級(jí)，自動(dòng)檢測(cè)車位狀態(tài)、智能繳費(fèi)等，降低人工的使用提高效率。

本技術(shù)采用基于NB-IoT的通信技術(shù)，目前，NB-IoT以其低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的優(yōu)勢(shì)，正受到整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)鏈的高度重視，國內(nèi)運(yùn)營商正在對(duì)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)加緊布局。本共享停車技術(shù)緊跟物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，面向規(guī)模潛在城市停車的應(yīng)用市場(chǎng)，設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于NB-IoT的智能共享停車位系統(tǒng)。

2 共享停車系統(tǒng)主要組成

2.1 停車節(jié)點(diǎn)

停車節(jié)點(diǎn)由供電設(shè)備和電路、步進(jìn)電機(jī)、STM32芯片、NB-IoT芯片、鎖臂和保護(hù)外殼組成。節(jié)點(diǎn)的位置信息、使用狀態(tài)及停車后的計(jì)費(fèi)情況可以在客服端進(jìn)行查詢。

2.2 通信模塊

采用中國移動(dòng)NB模組NB-IoT M5311結(jié)合STM32 F103RCT6芯片模塊實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)信息上傳功能。

2.3 信息服務(wù)平臺(tái)

公共物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)采用OneNET云平臺(tái)，共享停車信息平臺(tái)則是自搭的服務(wù)平臺(tái)。OneNET平臺(tái)保存節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和位置，并針對(duì)用戶的需求下發(fā)相應(yīng)指令。共享停車信息平臺(tái)周期性從OneNET平臺(tái)獲取節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，用于與客戶端相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯處理，將客戶端的開鎖請(qǐng)求傳送到OneNET云平臺(tái)，通過指令發(fā)送給指定停車節(jié)點(diǎn)。共享停車信息平臺(tái)還負(fù)責(zé)用戶信息管理。

2.4 客戶端

基于微信小程序的客戶端，實(shí)現(xiàn)了包括兩種模式，租賃和發(fā)布模式。租賃車位模式中實(shí)現(xiàn)了包括繳費(fèi)、預(yù)約、停車引導(dǎo)和節(jié)點(diǎn)信息查詢功能。發(fā)布車位模式主要實(shí)現(xiàn)了車位發(fā)布和費(fèi)用核算和租車人信息查詢的功能。

3 停車系統(tǒng)功能

描述為從節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)到用戶的使用過程。

3.1 節(jié)點(diǎn)注冊(cè)

平臺(tái)管理員可以在平臺(tái)注冊(cè)車位的相關(guān)信息，包括：位置信息，收費(fèi)情況，持有人電話等。注冊(cè)后用戶可以在小程序查找附近的節(jié)點(diǎn)相關(guān)信息。

3.2 車位預(yù)約及停車引導(dǎo)

用戶在客戶端查詢到附近節(jié)點(diǎn)相關(guān)信息時(shí)，可以在小程序進(jìn)行付費(fèi)預(yù)約，預(yù)約后，節(jié)點(diǎn)信息修改，限制其他用戶進(jìn)行操作，等待預(yù)約用戶進(jìn)行掃碼停車。用戶可以通過小程序內(nèi)的導(dǎo)航系統(tǒng)到達(dá)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，以進(jìn)行停車服務(wù)。

3.3 掃碼停車及付費(fèi)

當(dāng)停車節(jié)點(diǎn)車位狀態(tài)為空閑時(shí)，鎖臂處于上升狀態(tài)，停車節(jié)點(diǎn)外殼上帶有二維碼，當(dāng)用戶在客戶端根據(jù)導(dǎo)航到達(dá)節(jié)點(diǎn)時(shí)，掃描二維碼確認(rèn)，開始進(jìn)入計(jì)費(fèi)界面，鎖臂下降;當(dāng)用戶想結(jié)束停車時(shí)，駛離節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊結(jié)束停車，在客戶端進(jìn)行付費(fèi)后，鎖臂上升。結(jié)束停車后，節(jié)點(diǎn)信息更新，等待下一輛車的到來。

3.4 反向?qū)ぼ?/p>

若用戶進(jìn)行了停車操作，對(duì)于私人停車位，用戶可以在客戶端查詢其停車位置，利用導(dǎo)航系統(tǒng)到達(dá);對(duì)于公共停車位，例如大型停車場(chǎng)，節(jié)點(diǎn)注冊(cè)時(shí)已經(jīng)在平臺(tái)登記了相關(guān)信息，用戶注冊(cè)時(shí)也登記了車牌信息，用戶可以在客戶端輸入自己車牌號(hào)，即可查找自己車輛所在停車節(jié)點(diǎn)的信息，方便快速查找到自己車輛。

4 系統(tǒng)技術(shù)路線

（1）感知層以基于NB-IoT的停車節(jié)點(diǎn)作為核心單元。充分發(fā)揮停車業(yè)務(wù)的小帶寬特點(diǎn)，以及NB-IoT的覆蓋增強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一款基于NB-IoT的停車節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)該停車節(jié)點(diǎn)的軟硬件設(shè)計(jì)與研發(fā)。（2）傳輸層主要以運(yùn)營商N(yùn)B-IoT網(wǎng)絡(luò)作為傳輸通道，發(fā)揮NB-IoT的低速率、低功耗和覆蓋增強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。（3）控制層主要基于微信小程序搭建用戶應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)用戶停車位的發(fā)布、查詢和預(yù)約，以及現(xiàn)場(chǎng)掃描開鎖、支付等操作。（4）云應(yīng)用主要利用中國移動(dòng)OneNET平臺(tái)的開放能力，進(jìn)行平臺(tái)應(yīng)用編輯開發(fā)，對(duì)NB-IoT停車節(jié)點(diǎn)的接入通信以及業(yè)務(wù)行為進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;基于微信公眾號(hào)平臺(tái)對(duì)用戶的訪問量、訪問行為等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析等。對(duì)于地鎖式停車節(jié)點(diǎn)，用戶可以通過客戶端，向停車服務(wù)平臺(tái)提出服務(wù)申請(qǐng)，服務(wù)平臺(tái)將控制指令發(fā)送至OneNET云端，云端通過NB-IOT網(wǎng)絡(luò)將指令發(fā)送給地鎖控制鎖臂升降，為用戶保留車位。（5）基于NB-IoT停車節(jié)點(diǎn)完成對(duì)是否有車在該車位上停放的判斷，當(dāng)判斷出無車輛停放時(shí)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)通過無線的方式向中心發(fā)送車位空閑信息，當(dāng)判斷出有車輛停放時(shí)則發(fā)送車位占用信息;車輛檢測(cè)檢點(diǎn)布設(shè)于停車場(chǎng)出入口處，用于感知車輛通過信息。（6）客戶端小程序基于MVVM架構(gòu)，利用Model層存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，利用View層顯示數(shù)據(jù)，V-model由系統(tǒng)直接提供，從而減少了代碼量。項(xiàng)目核心邏輯利用JavaScript來編寫，定義了軟件的生命周期函數(shù)，邏輯處理函數(shù)，狀態(tài)觸發(fā)等基礎(chǔ)函數(shù)，通過HTTP請(qǐng)求實(shí)時(shí)獲得結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。界面展示則利用WXML標(biāo)記內(nèi)容，為內(nèi)容添加層次關(guān)系，該層綁定了CSS類和大量的邏輯觸發(fā)函數(shù)。最后通過CSS技術(shù)來美化用戶界面。開發(fā)過程中借用第三方應(yīng)用集成了導(dǎo)航功能，使得功能進(jìn)一步完善。

5 本系統(tǒng)的拓展思路

5.1 客戶端

除了小程序之外，還可以開發(fā)微信公眾號(hào)，手機(jī)APP，對(duì)于大型的停車場(chǎng)，為了方便管理員管理節(jié)點(diǎn)，還可以將節(jié)點(diǎn)信息傳到引導(dǎo)屏。

5.2 停車鎖的選擇

智能停車系統(tǒng)針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景可接入多廠家、多形態(tài)、多檢測(cè)方案車檢器。例如，如果車位位于路邊，可以采用埋地式的車位鎖，對(duì)于大型停車場(chǎng)，可以采用貼地式的地磁感應(yīng)鎖，以做到節(jié)點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，節(jié)點(diǎn)信息可以實(shí)時(shí)上傳到停車場(chǎng)入口的顯示大屏，使得停車更加便捷，如圖2。

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