智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

程琳 樊江濤 李龍 冷尊淼 李田太郎

(江西科技師范大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院,江西南昌 330000)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)向上的增長(zhǎng),機(jī)動(dòng)車和用車需求也隨之快速增長(zhǎng),逐漸形成停車場(chǎng)所建設(shè)滯后的局面,這種現(xiàn)象已成為我國(guó)城市交通發(fā)展的“瓶頸”,如何停車？如何管理空車位與車輛之間的關(guān)系終將成為我國(guó)城市交通的主要矛盾,停車產(chǎn)業(yè)化、智能化將成為解決矛盾的主要途徑。本文采用無(wú)線傳感技術(shù),利用定位服務(wù)及周邊地圖獲取停車場(chǎng)信息,開發(fā)了一個(gè)智能停車場(chǎng)的終端系統(tǒng),以期有效解決都市停車位短缺問(wèn)題。

1 停車服務(wù)市場(chǎng)需求分析

到2020年年底為止,中國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量已經(jīng)達(dá)到了3.63億輛,從近年我國(guó)民用汽車保有量發(fā)展趨勢(shì)(如圖1)可以看出,中國(guó)的民用汽車從2006年開始一直是上升趨勢(shì),并且未來(lái)將繼續(xù)持續(xù)上升。因此,面對(duì)如此龐大的停車市場(chǎng),未來(lái)機(jī)動(dòng)車停車難將會(huì)是一個(gè)新的待解決的民生問(wèn)題,停車管理系統(tǒng)的需求將逐年增大,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,傳統(tǒng)停車場(chǎng)難以滿足汽車的停車需求,未來(lái)停車位的需求仍將處于緊張狀態(tài)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展,智能終端技術(shù)的快速提高,傳統(tǒng)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)無(wú)法滿足市場(chǎng)需求,而智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)搭載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),使用用戶智能終端,其建造周期短,成本低,能夠快速滿足市場(chǎng)需求,因此有著廣闊的發(fā)展前景。

圖1 近年民用汽車保有量發(fā)展趨勢(shì)Fig.1 The development trend of civilian vehicle ownership in recent years

本項(xiàng)目通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和實(shí)地考察進(jìn)行調(diào)查和分析后,對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)分析和歸類準(zhǔn)確理解用戶的需求,形成正式用戶需求分析,從而確定系統(tǒng)的主要功能。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

基于系統(tǒng)需求分析,確定本系統(tǒng)主要功能,將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為三層系統(tǒng)架構(gòu),分別為用戶服務(wù)端、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集端和智能感知端。

2.1 用戶服務(wù)端

第一層端口是用戶服務(wù)端,由面向用戶的各種端口組成,包括手機(jī)移動(dòng)端、PC 應(yīng)用端、智能停車網(wǎng)站服務(wù)端等。用戶在服務(wù)端注冊(cè)賬號(hào)并且綁定車輛后,可選擇常住地與工作地點(diǎn)以及上下班時(shí)間,相關(guān)信息會(huì)被傳輸?shù)较到y(tǒng)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)并計(jì)算。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集端

第二層端口為系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端,用于存儲(chǔ)用戶信息、收集停車數(shù)據(jù)和傳輸車位車輛信息等。服務(wù)器收到用戶的信息之后,通過(guò)AI進(jìn)行計(jì)算,為用戶智能分配好車位,并提供其他備選車位,用戶也可以通過(guò)服務(wù)端在系統(tǒng)中進(jìn)行檢索,自行選擇空余車位。未來(lái)用戶若通過(guò)“5G”進(jìn)行傳輸,數(shù)據(jù)傳輸量大,系統(tǒng)延遲低,可以更快、更有效地在用戶服務(wù)端與智能感知端中傳遞信息。

2.3 智能感知端

第三層端口是智能感知端,主要由硬件設(shè)備構(gòu)成,如視頻監(jiān)控、雷達(dá)傳感器、熱能傳感器等,能夠感知車輛的信息并將相關(guān)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)傳遞給上層系統(tǒng)數(shù)據(jù)端。

3 智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)主要功能

本系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)和“5 G”技術(shù)為發(fā)展背景,基于需求分析和系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要功能包括：車位查詢和預(yù)定、停車入位誘導(dǎo)、智能反向?qū)ぼ?、?dòng)態(tài)計(jì)費(fèi)付費(fèi)等功能。此種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架的智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)信息傳輸速度快,延時(shí)低,能快速準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)用戶和停車場(chǎng)智能連接,達(dá)到停車場(chǎng)的智慧化和無(wú)人化管理。

3.1 用戶系統(tǒng)界面

用戶系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)周邊停車場(chǎng)搜索功能、預(yù)約停車位功能和個(gè)人中心三大部分。用戶通過(guò)系統(tǒng)界面中的搜索功能對(duì)周邊停車場(chǎng)進(jìn)行搜索,系統(tǒng)可顯示用戶的實(shí)時(shí)地理位置及周邊停車場(chǎng)信息,通過(guò)選擇地圖停車場(chǎng)中的標(biāo)記點(diǎn)可獲得相應(yīng)停車場(chǎng)的詳細(xì)信息,如圖2 所示。

圖2 用戶系統(tǒng)終端圖Fig.2 User system terminal diagram

3.2 車位查詢和預(yù)定

用戶通過(guò)APP可以查詢和預(yù)定停車場(chǎng)空余車位,通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)更新,查詢?nèi)兄腔弁＼噲?chǎng)孔曰車位,為預(yù)定用戶預(yù)留車位,若用戶超過(guò)預(yù)定時(shí)間未進(jìn)入停車場(chǎng),可以解除鎖定。

3.3 停車入位誘導(dǎo)

用戶可以通過(guò)停車場(chǎng)內(nèi)的誘導(dǎo)屏,快速找到空余車位。

3.4 智能反向?qū)ぼ?/h3>

用戶停車后會(huì)接收到停車管理系統(tǒng)應(yīng)用程序推送的停車位置信息,用戶可以通過(guò)導(dǎo)航步行找到車輛。

3.5 自動(dòng)付費(fèi)

用戶可以通過(guò)智能車牌識(shí)別,綁定微信、支付寶,通過(guò)小額免密碼扣款等方式,實(shí)現(xiàn)快速繳費(fèi)離開。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式

本系統(tǒng)由后端數(shù)據(jù)中心、服務(wù)器端、實(shí)時(shí)定位信息服務(wù)平臺(tái)和客戶端四部分組成。實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)是信息采集和傳遞,為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),在停車場(chǎng)每個(gè)停車位上方需安裝一個(gè)停車位探測(cè)儀,將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸?shù)胶笈_(tái)系統(tǒng),并實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇蛻舳私K端。當(dāng)車輛停車時(shí),車位探測(cè)儀發(fā)送車位占用信息給后臺(tái),后臺(tái)數(shù)據(jù)中心對(duì)前端采集回來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,生成停車誘導(dǎo)信息并實(shí)時(shí)通過(guò)LED引導(dǎo)牌顯示。系統(tǒng)工作方式如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)工作示意圖Fig.3 Schematic diagram of system work

4.1 檢測(cè)系統(tǒng)

(1)車位檢測(cè)點(diǎn)。射頻裝置安裝在停車位正上方,射頻讀卡器用于判斷停車位上是否有停車位,檢測(cè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線傳輸將免費(fèi)停車位信息發(fā)送到后臺(tái)數(shù)據(jù)中心,然后將停車位信息實(shí)時(shí)發(fā)送到用戶終端。

(2)車輛出入庫(kù)檢測(cè)。在停車場(chǎng)出入口安裝攝像頭,監(jiān)測(cè)車輛行駛,系統(tǒng)自動(dòng)控制大門的開啟和關(guān)閉,并統(tǒng)計(jì)停車場(chǎng)的車輛數(shù)量。

4.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

系統(tǒng)的后端數(shù)據(jù)中心可以實(shí)現(xiàn)包括停車位統(tǒng)計(jì)、免費(fèi)停車位顯示、免費(fèi)停車位信息統(tǒng)計(jì)、收費(fèi)信息統(tǒng)計(jì)等功能,可以實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)停車位的未來(lái)使用時(shí)間,顯示停車場(chǎng)的使用、預(yù)留和剩余停車位情況。

4.2.1 車位統(tǒng)計(jì)并顯示

空置的停車位統(tǒng)計(jì)主要通過(guò)檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)停車位是否被使用。停車探測(cè)儀上裝有超聲波檢測(cè)裝置并直接安裝在每個(gè)停車位的上方,利用自上而下發(fā)射的超聲波,分析下方的反射波,精準(zhǔn)測(cè)量每一個(gè)停車位的停車條件[1]。通過(guò)射頻閱讀器反饋用戶端地圖上會(huì)顯示哪個(gè)地方有空車位。

4.2.2 收費(fèi)統(tǒng)計(jì)

車輛收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)可對(duì)不同類型的車輛收取不同的費(fèi)用,如可按停車時(shí)長(zhǎng)、車輛類型等方面進(jìn)行分類收費(fèi),而且對(duì)于不同地區(qū)的停車場(chǎng),停車費(fèi)用也可設(shè)置為不同。本系統(tǒng)利用MYSQL對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)數(shù)據(jù)表的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容設(shè)計(jì)如圖4所示,系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容同步更新[2]。

圖4 數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)及內(nèi)容設(shè)計(jì)Fig.4 Data table structure and content design

4.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)流程

用戶在服務(wù)端將停車信息發(fā)送到系統(tǒng)端,系統(tǒng)端通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行接收,系統(tǒng)端再傳遞數(shù)據(jù)到感知端進(jìn)行檢索,然后在系統(tǒng)段進(jìn)行AI計(jì)算[3],以實(shí)現(xiàn)智能分配停車位和檢測(cè)剩余停車位情況的功能。系統(tǒng)數(shù)據(jù)執(zhí)行流程如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)數(shù)據(jù)執(zhí)行流程圖Fig.5 System data execution flow chart

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的是為了解決傳統(tǒng)停車場(chǎng)無(wú)法快速找到合適車位以及車主無(wú)法遠(yuǎn)程查看車位的使用情況等痛點(diǎn)問(wèn)題,本文所設(shè)計(jì)的智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)能夠讓車主實(shí)時(shí)掌握自己車輛的情況以及在實(shí)時(shí)定位地圖上掌握附近停車場(chǎng)車位情況,并設(shè)計(jì)剩余車位預(yù)測(cè)功能,有效地解決了城市停車難、車位尋找難的問(wèn)題,緩解了都市車位少停車難的壓力。