基于NB-IOT互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市智慧停車管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)*

左勁中

(巢湖學(xué)院工商管理學(xué)院 安徽巢湖 238000)

目前，城市共享經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。公共停車系統(tǒng)技術(shù)方向主要包括：基于eMTC的視頻樁方案、基于LoRa組網(wǎng)的地磁方案、基于ZigBee的智能鎖方案、基于NB-IoT的地磁方案[1]。通過模塊成本、續(xù)航時(shí)長(zhǎng)、可部署的終端數(shù)量、通訊距離四個(gè)方面比較(表1)，確定采用基于NB-IoT的地磁方案，構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，部署成本最低、并可實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)，為較好的解決方案。

表1 技術(shù)參數(shù)對(duì)比

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

從整體結(jié)構(gòu)劃分可分為前端子系統(tǒng)(路外停車場(chǎng)管理、路內(nèi)停車管理、停車誘導(dǎo)、巡管收費(fèi)PDA及充電樁管理幾個(gè)部分)、網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)(專線/互聯(lián)網(wǎng)/運(yùn)營(yíng)商通信網(wǎng)絡(luò))及車主服務(wù)子系統(tǒng)(手機(jī)APP、微信公眾號(hào)、官方網(wǎng)站)

1.1前端子系統(tǒng)

(1)路內(nèi)停車管理。是實(shí)現(xiàn)道路停車的日常數(shù)據(jù)監(jiān)控、設(shè)備心跳監(jiān)控、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、故障報(bào)警、應(yīng)急指令、指揮調(diào)度等工作的平臺(tái)，通過停車服務(wù)云平臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)接，掌握停車監(jiān)控管理的各個(gè)環(huán)節(jié)的詳細(xì)數(shù)據(jù)，協(xié)助管理方對(duì)停車業(yè)務(wù)進(jìn)行全面的指揮調(diào)度。

(2)路外停車管理。提供給停車場(chǎng)管理單位的停車場(chǎng)相關(guān)事務(wù)的管理系統(tǒng)，為停車場(chǎng)收費(fèi)人員提供收費(fèi)管理功能，可以針對(duì)臨時(shí)車輛、長(zhǎng)租車輛、特殊車輛等進(jìn)行不同的計(jì)費(fèi)管理，并能根據(jù)停車場(chǎng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行費(fèi)用設(shè)定，滿足不同類別停車場(chǎng)的管理要求；連接崗?fù)ぶ苓叺闹悄茉O(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；可以進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的查詢，包括當(dāng)前場(chǎng)內(nèi)車輛停放信息、已出場(chǎng)車輛停放信息、月卡車輛信息；視頻監(jiān)控，支持主副攝像頭實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控；并能手動(dòng)抬桿放行。

(3)停車誘導(dǎo)。停車誘導(dǎo)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)動(dòng)車流進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配、實(shí)時(shí)誘導(dǎo)、科學(xué)管理等功能，從而達(dá)到提高城市道路服務(wù)水平的目的。停車誘導(dǎo)技術(shù)通過對(duì)全市停車資源的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和發(fā)布，有效引導(dǎo)停車設(shè)施使用者順利到達(dá)目的地、實(shí)現(xiàn)交通流優(yōu)化、避免因停車導(dǎo)致的交通阻塞，也是提高停車設(shè)施利用率的有效手段。通過多種可識(shí)別方式向城市駕車出行者提供停車場(chǎng)的位置、使用狀況、行駛路徑以及相關(guān)道路交通狀況等信息，誘導(dǎo)駕車出行者最直接有效地找到停車場(chǎng)[2]。

(4)充電樁管理。對(duì)于充電樁停車泊位資源進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集和管理，通過停車綜合服務(wù)體系，為車主提供充電樁泊位的查找、預(yù)約、充電、計(jì)費(fèi)、繳費(fèi)等一系列的充電停車一體化服務(wù)。

(5)巡管收費(fèi)PDA。路內(nèi)停車管理涉及到巡管、收費(fèi)等工作，這些工作由專門的巡管人員負(fù)責(zé)，為方便巡管人員可以隨時(shí)隨地進(jìn)行停車管理工作，使用PDA智能設(shè)備通過移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行日常工作。

1.2網(wǎng)絡(luò)傳輸子系統(tǒng)

前端子系統(tǒng)、車主服務(wù)子系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與靜態(tài)交通管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互；部署在云中心的靜態(tài)交通管理平臺(tái)與信息數(shù)據(jù)中心機(jī)房實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互、數(shù)據(jù)同步。

1.3車主服務(wù)子系統(tǒng)

(1)手機(jī)App。面向廣大車主用戶的一款移動(dòng)端停車服務(wù)App應(yīng)用，為車主實(shí)現(xiàn)無(wú)卡停車、自動(dòng)繳費(fèi)的便利停車服務(wù)?；谠贫送＼嚪?wù)，通過車主注冊(cè)并綁定車牌，利用云端的停車核心業(yè)務(wù)流程的處理，為車主提供車場(chǎng)查詢、定位、引導(dǎo)、充值、計(jì)時(shí)、扣費(fèi)等一系列的停車相關(guān)服務(wù)，并能實(shí)現(xiàn)車輛的實(shí)時(shí)鎖定和解鎖，為愛車提供更為保險(xiǎn)的安全服務(wù)。

(2)微信公眾號(hào)。微信公眾號(hào)相對(duì)App應(yīng)用更為輕量級(jí)，便于車主關(guān)注后使用停車服務(wù)，其功能與停車App應(yīng)用類似，可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的車輛綁定、停車?yán)U費(fèi)等功能，并能為車主推送停車服務(wù)信息，作為App應(yīng)用的一個(gè)補(bǔ)充。

(3)官方網(wǎng)站。面向公眾的官方網(wǎng)站，作為停車服務(wù)體系面向廣大車主的信息發(fā)布平臺(tái)，用于發(fā)布停車信息、服務(wù)消息，并支持車主自助查詢路段、停車場(chǎng)、泊位等實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)，方便公眾出行。

(4)靜態(tài)交通管理平臺(tái)。通過云計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的后臺(tái)服務(wù)，路內(nèi)、路外停車的全部業(yè)務(wù)邏輯由云端進(jìn)行統(tǒng)一匯總、處理、存儲(chǔ)、分析、提煉、加工，從而實(shí)現(xiàn)泊車大數(shù)據(jù)的構(gòu)建，使得各類停車業(yè)務(wù)所產(chǎn)生的信息、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入云端，消除信息孤島，使數(shù)據(jù)可以發(fā)揮更大的價(jià)值；云端作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、業(yè)務(wù)處理的核心平臺(tái)，為其他外部平臺(tái)、設(shè)備等提供了統(tǒng)一的接入或輸出標(biāo)準(zhǔn)，能夠?yàn)榈谌狡脚_(tái)、各類其他市政平臺(tái)、硬件廠商等提供良好的支撐和擴(kuò)展。

其中停車服務(wù)云平臺(tái)包含三個(gè)核心體系：①停車數(shù)據(jù)分析與決策。它是停車業(yè)務(wù)的整體的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理結(jié)果、數(shù)據(jù)挖掘、提煉分析等方面的主體。根據(jù)數(shù)據(jù)的規(guī)模、準(zhǔn)確性、完整性、價(jià)值等因素，將所有數(shù)據(jù)的層級(jí)從邏輯上由粗到精劃分為三個(gè)層面，即基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層、數(shù)據(jù)分析與挖掘?qū)?。其中，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)層主要對(duì)各類不同格式的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分別來自與路內(nèi)停車服務(wù)、路外停車服務(wù)的公用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如車主、車輛、泊位、賬戶、會(huì)員等數(shù)據(jù)體系，通過云端進(jìn)行匯總和存儲(chǔ)，作為停車業(yè)務(wù)的底層支撐數(shù)據(jù)；業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層更多的是對(duì)運(yùn)維流程和平臺(tái)配置數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，如停車流程中產(chǎn)生的停車記錄、繳費(fèi)記錄、充值記錄等；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析后，部分結(jié)果數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)分析與挖掘?qū)?，從而形成KPI指標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)報(bào)表數(shù)據(jù)的進(jìn)一步計(jì)算和加工處理。通過在云端的服務(wù)集中部署，減小客戶端的處理壓力，通過云服務(wù)的強(qiáng)大擴(kuò)展能力和處理能力，可以更為及時(shí)、快速的對(duì)各類終端的請(qǐng)求進(jìn)行相應(yīng)和處理。②標(biāo)準(zhǔn)接口。接口作為停車云服務(wù)的主要形態(tài)，涵蓋了內(nèi)部管理平臺(tái)、用戶服務(wù)終端、第三方支付等眾多的外部系統(tǒng)，承載了數(shù)據(jù)的上下行，起到聯(lián)通外部系統(tǒng)的作用。根據(jù)數(shù)據(jù)的類型、來源、格式、標(biāo)準(zhǔn)不同，將接口體系分為了4個(gè)大類，包括兼容各類停車智能硬件的數(shù)據(jù)接口、各平臺(tái)終端的服務(wù)接口、面向公眾服務(wù)體系的數(shù)據(jù)交互接口、其他第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換接口。通過對(duì)各維度數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范，使得數(shù)據(jù)的交互有良好的兼容性和擴(kuò)展性。

1.4信息數(shù)據(jù)中心機(jī)房

信息數(shù)據(jù)中心機(jī)房部署應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、SAN存儲(chǔ)設(shè)備、核心交換機(jī)、防火墻、UPS等設(shè)備以及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等。信息數(shù)據(jù)中心機(jī)房主要實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)交通管理平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份，一旦云平臺(tái)出現(xiàn)數(shù)據(jù)故障，可快速進(jìn)行數(shù)據(jù)同步保障業(yè)務(wù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.5指揮監(jiān)控中心

指揮監(jiān)控中心建設(shè)3×6的拼接大屏系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)車位、停車場(chǎng)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)展示，各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)可視化監(jiān)管、數(shù)據(jù)分析、信息發(fā)布及應(yīng)急指揮。

2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

2.1系統(tǒng)整體實(shí)現(xiàn)

靜態(tài)交通管理平臺(tái)和停車誘導(dǎo)、路況信息發(fā)布屏及路內(nèi)泊位地磁系統(tǒng)中新建的靜態(tài)交通管理平臺(tái)總體業(yè)務(wù)架構(gòu)分為6層，分別為：應(yīng)用前端層、軟件服務(wù)層、平臺(tái)服務(wù)層、數(shù)據(jù)資源層、基礎(chǔ)設(shè)施層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層,如圖2所示[3]。

圖2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)架構(gòu)

(1)網(wǎng)絡(luò)傳輸層。依托于互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營(yíng)商的光纖(有線)、政府/交通部門的專有網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境。

(2)基礎(chǔ)設(shè)施層。既可以在傳統(tǒng)的硬件服務(wù)器下部署，也支持基于云平臺(tái)虛擬資源的柔性環(huán)境部署。

(3)數(shù)據(jù)資源層。支持停車場(chǎng)數(shù)據(jù)、泊車位數(shù)據(jù)、誘導(dǎo)屏數(shù)據(jù)、GIS地圖數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)、信號(hào)控制數(shù)據(jù)、交通卡數(shù)據(jù)、日志記錄數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)格式的存儲(chǔ)，系統(tǒng)應(yīng)用滿足對(duì)主流數(shù)據(jù)庫(kù)的無(wú)縫對(duì)接。

(4)平臺(tái)服務(wù)層。提供業(yè)務(wù)構(gòu)件、數(shù)據(jù)構(gòu)件、監(jiān)控構(gòu)件、接口構(gòu)件、數(shù)據(jù)交換構(gòu)件、數(shù)據(jù)分析構(gòu)件等多種服務(wù)構(gòu)件滿足軟件應(yīng)用層的調(diào)用需求。

(5)軟件服務(wù)層。項(xiàng)目通過互聯(lián)網(wǎng)、通信技術(shù)提供中央控制子系統(tǒng)、靜態(tài)交通管理云平臺(tái)、三級(jí)誘導(dǎo)子系統(tǒng)、接口子系統(tǒng)、手機(jī)APP多種面向管理部門、社會(huì)公眾以及供其他便民應(yīng)用調(diào)用的服務(wù)接口。

(6)應(yīng)用前端層。社會(huì)公眾通過PC瀏覽器、誘導(dǎo)屏、微信、觸摸屏、手機(jī)等多種介質(zhì)獲取智慧停車系統(tǒng)及停車場(chǎng)改造工程提供的服務(wù)。

(7)平臺(tái)互聯(lián)及接口層?？赏ㄟ^服務(wù)、接口、數(shù)據(jù)中心方式與其他智慧城市應(yīng)用系統(tǒng)完成信息共享。

此次抽取2015年3月—2018年3月在我院醫(yī)治的腦梗死患者（165例）為分析的對(duì)象，以入院順序分為乙組、甲組，甲組患者為85例，乙組患者為80例。其中甲組男性46例，女性39例；患者年齡在41～76歲，平均為（60.12±3.58）歲；乙組男性為42例，女性為38例；患者年齡在40～77歲，平均為（60.15±3.61）歲；比較兩組資料的差異，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），可進(jìn)行研究對(duì)比。

2.2系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)流程

管理平臺(tái)捕捉到有異常情況發(fā)生，會(huì)通過PDA向巡檢人員下發(fā)巡檢工單；巡檢人員在日常巡檢過程中發(fā)現(xiàn)違章停車行為， 經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)后，通過PDA拍照取證，并將違章信息上傳管理平臺(tái)，由相關(guān)人員/部門審核確認(rèn)，情況屬實(shí)的，將取證材料提交交警違章平臺(tái)處理。系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)流程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果

停車信息統(tǒng)計(jì)查詢部分，能提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)查詢功能。通過設(shè)置不同權(quán)限，各管理部門在權(quán)限范圍內(nèi)可以用多種條件，如區(qū)域、管理單位等對(duì)系統(tǒng)中各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并形成統(tǒng)計(jì)圖表；還可以根據(jù)時(shí)間段、區(qū)域等條件統(tǒng)計(jì)停車場(chǎng)使用的歷史情況，如各停車場(chǎng)停車位利用率等，并形成圖文報(bào)表，為行業(yè)管理部門制定停車收費(fèi)計(jì)劃和實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計(jì)功能。對(duì)當(dāng)前收費(fèi)情況、車場(chǎng)車輛出入情況、車場(chǎng)空位情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢并以圖表方式表現(xiàn)，詳見圖4。

圖4 系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)界面

通過對(duì)不同區(qū)域的停車情況進(jìn)行比對(duì)分析，可以每隔一段時(shí)間(比如5分鐘刷新一次)統(tǒng)計(jì)各個(gè)行政區(qū)的今日(或時(shí)間段)泊位總數(shù)、停車總次數(shù)、累計(jì)時(shí)長(zhǎng)、泊位利用率、周轉(zhuǎn)數(shù)/每泊位、時(shí)間利用率/每泊位。通過此分析，可以為決策人員制定各行政區(qū)車位增加、減少等調(diào)整方案提供幫助[4]。

系統(tǒng)詳細(xì)展示所有停車場(chǎng)或單個(gè)今日消費(fèi)收入和總消費(fèi)收入、今日消費(fèi)次數(shù)和總消費(fèi)次數(shù)、今日線上消費(fèi)收入和線上消費(fèi)總收入、今日優(yōu)惠券消費(fèi)數(shù)量和優(yōu)惠券消費(fèi)總數(shù)。根據(jù)時(shí)間段、區(qū)域等條件統(tǒng)計(jì)停車場(chǎng)使用的歷史情況，如各停車場(chǎng)停車位利用率周轉(zhuǎn)率等，并形成圖文報(bào)表，為行業(yè)管理部門制定停車收費(fèi)計(jì)劃和實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計(jì)功能，對(duì)當(dāng)前收費(fèi)情況、車場(chǎng)車輛出入情況、車場(chǎng)空位情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)查詢并以圖表方式表現(xiàn)，詳見圖5。

圖5 系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)界面

2.4系統(tǒng)API接口實(shí)現(xiàn)

提供通用的API接口便于系統(tǒng)應(yīng)用層對(duì)接[5]。

{“code”：”31”，“heart”：20，“key”：123， “user”： “user”， “stamp”： “12345678910123” ，“sign”： “9292384FA8020049949”}

code：功能碼

heart：長(zhǎng)連接心跳的周期，單位：秒，建議設(shè)置為10秒

key：包序號(hào)，需要接收方原樣返回

user：按接收方要求配置

stamp：隨機(jī)數(shù)據(jù)

sign：簽名，供接收方驗(yàn)證數(shù)據(jù)包來源是否合法

接收：一行字符應(yīng)答，使用java的readln函數(shù)

{“code”：”31”， “key”： 123， “err”： “0”}

key的值原樣返回，err為0時(shí)表示正確

推送車輛進(jìn)出：

推送：有無(wú)車狀態(tài)變化時(shí)，推送一行字符，最多200個(gè)車位，首次連接后會(huì)完整的推送一遍

{“code”：“32”，“data”：[{“r”：“2002”，”i”：”P6-5234”，“c”：”Y”，“t”：”1470000000000”}]，“key”： 129}

r：車庫(kù)號(hào)，可按接收方定義

i：車位號(hào)，停車位上印刷的編號(hào)

c：Y有車，N無(wú)車

t：1970.1.1 UTC 零點(diǎn)開始到現(xiàn)在的時(shí)間，精確到毫秒

接收：一行字符應(yīng)答

{“code”：”32”， “key”：129， “err”： “0”}

長(zhǎng)連接心跳：

推送：供接收方判斷長(zhǎng)聯(lián)機(jī)的狀態(tài)

{“code”：” **”， “key”： 380}

接收：一行字符應(yīng)答

{“code”：”**”， “key”：380， “err”： “0”}

3結(jié)語(yǔ)

該管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可進(jìn)一步推動(dòng)智慧城市建設(shè)，加快通過信息化手段提升城市治理水平，解決城市車輛停車難、計(jì)費(fèi)手段單一、運(yùn)營(yíng)效率低下等問題。