基于LORA的智慧車場停車引導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

梁栩才，王芊丁，覃纖纖，農(nóng)春玲，楊子靖，李家海

（廣西民族師范學(xué)院 數(shù)理與電子信息工程學(xué)院系，廣西崇左，532200）

0 引言

隨著社會(huì)不斷地發(fā)展，生活水平質(zhì)量也隨之提高，私家車也越來越多。傳統(tǒng)的停車場管理系統(tǒng)只解決了出入口控制的問題，這導(dǎo)致停車位的利用率比較低，造成了人們停車難的問題。為了解決停車難這個(gè)問題，智慧停車引導(dǎo)系統(tǒng)出現(xiàn)了。本文主要采用了物聯(lián)網(wǎng)、傳感器和嵌入式等技術(shù)設(shè)計(jì)一款智慧車場引導(dǎo)系統(tǒng)，用戶可通過微信小程序提前查找停車位，在用戶選好停車位后可直接進(jìn)行導(dǎo)航前往停車位停車。該智慧車場停車引導(dǎo)系統(tǒng)可以減少停車場的人工管理成本；實(shí)時(shí)更新停車位信息，使停車位能夠更高效地被使用起來；讓用戶在微信小程序上提前選車位，讓用戶更有方向性，大大節(jié)省了用戶的選車位時(shí)間。該系統(tǒng)適用于各大型商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、辦公區(qū)等停車場，停車更有目的性，有效改善停車服務(wù)困難的難題。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

LoRa是作為一種擴(kuò)頻技術(shù)的遠(yuǎn)距離無線傳輸技術(shù)，因其傳輸距離遠(yuǎn)、功耗低、零資費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)，近幾年在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[5]。

LORA的智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)主要由下位機(jī)、上位機(jī)、服務(wù)端和協(xié)調(diào)器四大部分構(gòu)成。上位機(jī)為手機(jī)小程序終端，小程序終可根據(jù)收到的車位數(shù)據(jù)和決策程序?qū)嵤┫鄳?yīng)措施；協(xié)調(diào)器根據(jù)既定網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，負(fù)責(zé)與各LORA節(jié)點(diǎn)模塊協(xié)調(diào)自組建局部無線傳感網(wǎng)絡(luò)，管理和存儲(chǔ)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上傳的相關(guān)信息，并提供各節(jié)點(diǎn)之間的路由信息，把數(shù)據(jù)傳給服務(wù)器，同時(shí)服務(wù)器處理數(shù)據(jù)并將產(chǎn)生的控制信息下傳到下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對受控現(xiàn)場設(shè)備的控制；下位機(jī)為車位空閑識別系統(tǒng)組成，包括測距模塊，測距模塊固定在車位附近，采集車位上的車輛數(shù)據(jù)。智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)功能框圖如圖1所示。

圖1 智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)功能框圖

2 微信小程序頁面設(shè)計(jì)

■ 2.1 用戶登錄頁面設(shè)計(jì)

該頁面中有登錄，注冊的選項(xiàng)。如用戶已注冊過，則直接輸入賬號（電話號碼或者郵箱）進(jìn)行登錄。若未注冊，則需要進(jìn)行注冊，在注冊時(shí)，如果用戶的操作不當(dāng)或者注冊成功，都會(huì)有彈窗提醒用戶。

■ 2.2 個(gè)人中心頁面設(shè)計(jì)

該頁面中顯示著用戶的基本信息，如有用戶想修改用戶名，可直接選擇編輯進(jìn)行修改。用戶如果有退出登錄的需要，在該頁面即可實(shí)現(xiàn)。

■ 2.3 綁定車牌頁面設(shè)計(jì)

在選擇停車位之前，用戶要先添加車牌號。該頁面也為新能源汽車用戶設(shè)計(jì)了新能源車牌號的添加。用戶可根據(jù)自己的需求添加多個(gè)車牌號。在用戶停車后，在相對應(yīng)的車牌號會(huì)顯示已停的狀態(tài)。如用戶想離開停車位，可直接點(diǎn)擊離開車位。停車位的狀態(tài)信息會(huì)實(shí)時(shí)更新。

■ 2.4 停車場導(dǎo)航頁面設(shè)計(jì)

用戶選擇自己想要去的停車場，隨后就是選擇停車位。在選擇停車位的頁面，有提醒用戶選擇即停車牌號的文字，如用戶添加有多個(gè)車牌號，用戶可根據(jù)提示選擇車牌號。用戶預(yù)約好停車位后，可直接進(jìn)行導(dǎo)航前往停車場停車。

3 服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

■ 3.1 服務(wù)器設(shè)計(jì)

服務(wù)器將使用JAVA語言編寫，編程工具為IntelliJ IDEA ，使用MyBatis、Spring等主流框架搭建，將具備數(shù)據(jù)持久化、數(shù)據(jù)分析、一定的并發(fā)性等能力，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理返回功能。數(shù)據(jù)導(dǎo)通圖如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)導(dǎo)通圖

服務(wù)器基于阿里云服務(wù)搭建，具有公網(wǎng)IP。項(xiàng)目主要采用Springboot、Lobok、Mybatis、Swagger等技術(shù)框架，接口采用restful風(fēng)格，保證安全的前提下優(yōu)化連接。在接口中利用相對應(yīng)的方法實(shí)現(xiàn)相對應(yīng)的功能。如在usercontroller中，POST方法中的insertUsers是用于添加用戶；GET方法中的selectFreeSpace用于查詢某區(qū)域所有的空車位等。user接口中方法展示頁面如圖3所示。

圖3 user接口中方法展示頁面

■ 3.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫方面是基于騰訊云TDSQL的MySQL數(shù)據(jù)庫，充分發(fā)揮關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的大容量存儲(chǔ)優(yōu)勢。一共設(shè)計(jì)5張表，基本遵守?cái)?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)三范式，中間表用來連接用戶表、區(qū)域表和車位表，日志表作為業(yè)務(wù)以外的表用來存儲(chǔ)用戶操作數(shù)據(jù)，作為只讀記錄供用戶查看。用戶和車牌號是n對n的關(guān)系，即一個(gè)賬號可以擁有多輛車，一輛車也可以有多個(gè)用戶使用，這是充分考慮到親人朋友之間可能會(huì)借對方車子開的現(xiàn)實(shí)狀況決定的；區(qū)域表與車位表是1對n的關(guān)系，一個(gè)區(qū)域里可以有多個(gè)車位，但是一個(gè)車位僅屬于一個(gè)區(qū)域。數(shù)據(jù)庫表如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫表

4 測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測距系統(tǒng)主要由Arduino、距離感應(yīng)模塊、電源模塊、LoRa模塊組成，距離感應(yīng)器采集到數(shù)據(jù)通過串口傳輸經(jīng)過Arduino到LoRa模塊，LoRa模塊再將數(shù)據(jù)通過無線傳輸?shù)絃oRa網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖5所示。

圖5 測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

測距系統(tǒng)的電路圖設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 測距系統(tǒng)電路圖設(shè)計(jì)

5 測試與分析

對初代小程序進(jìn)行第一輪測試，發(fā)現(xiàn)了以下幾點(diǎn)錯(cuò)誤：（1）車牌信息顯示不正確，未考慮到用戶與車牌號之間的關(guān)系是一對多的關(guān)系，而不是一對一的關(guān)系，導(dǎo)致用戶無論綁定了多少個(gè)車牌號信息都只能顯示最初綁定的車牌號信息。（2）停車場的車位信息顯示有誤，未能正確顯示車位是否為空的問題。對以上問題做出相應(yīng)的整改，查找相應(yīng)的資料和信息發(fā)現(xiàn)可以通過小程序中的條件渲染和列表渲染的知識點(diǎn)來解決以上功能不足的問題。在完善以上功能的同時(shí)在個(gè)人中心頁面添加了修改用戶信息的功能，以及考慮到程序中只能停車而不能離開車位所以在車牌號信息頁面添加了離開車位的功能，只需點(diǎn)擊離開車位按鈕剛點(diǎn)擊停車的車位就會(huì)為空。進(jìn)一步考慮到用戶可能出行的車輛不同、出行車牌號的不同，在選位停車頁面添加了車牌號選擇器的功能，原先的程序則是自動(dòng)獲取用戶初次綁定的車牌號進(jìn)行選位停車服務(wù)。

對進(jìn)一步完善的程序進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)了以下幾點(diǎn)問題：（1）注冊頁面的初次輸入的密碼與檢驗(yàn)密碼不一致時(shí)也能成功注冊，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)程序中并無初次輸入密碼與檢驗(yàn)密碼判斷是否一致的條件判斷邏輯。（2）在車位顯示頁面中的剩余車位顯示有誤并且其中的車牌號選擇器顯示了車牌號信息卻不能選擇車位，雖然頁面上顯示了車牌號實(shí)際上后臺(tái)并沒有拿到車牌號的信息，經(jīng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)其問題出在了車牌號選擇器上。車牌號選擇器綁定了點(diǎn)擊事件，需點(diǎn)擊車牌號選擇器才能觸發(fā)點(diǎn)擊事件從而拿到車牌號的車牌信息。

對程序進(jìn)行第三輪測試，尋找新用戶體驗(yàn)停車小程序，發(fā)現(xiàn)以下不足的地方：（1）選位停車頁面中的車牌號選擇器不明顯，導(dǎo)致新用戶不知道頁面中有車牌號選擇的功能，對其功能進(jìn)行樣式上的調(diào)整，使其功能部分更加亮眼明顯。（2）用戶發(fā)現(xiàn)同一車牌號竟然能進(jìn)行多次選位停車服務(wù)，相當(dāng)于一輛車占了好幾個(gè)停車位，理論上來說應(yīng)該是一車一位。經(jīng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)是因?yàn)橥＼囘x位頁面中的部分?jǐn)?shù)據(jù)沒有實(shí)時(shí)更新的原因。在用戶選擇即停的車位停車成功后彈出提示窗口，而用戶點(diǎn)擊取消鍵則重新加載部分?jǐn)?shù)據(jù)并獲取新的數(shù)據(jù)從而時(shí)間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新，點(diǎn)擊確認(rèn)則跳轉(zhuǎn)到車場導(dǎo)航功能。目前已改善的最終版本還需進(jìn)一步頁面美化。部分微信小程序頁面如圖7所示。

圖7 停車位預(yù)約頁面

6 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的基于LoRa的智慧車場停車引導(dǎo)系統(tǒng)所采用的技術(shù)有微信小程序開發(fā)技術(shù)、傳感器技術(shù)和嵌入式技術(shù)等。該智慧車場停車引導(dǎo)系統(tǒng)由四個(gè)大模塊設(shè)計(jì)而成，分別是微信小程序模塊、服務(wù)器模塊、數(shù)據(jù)庫模塊和硬件模塊。智慧車場停車引導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要用于減少車主尋找車位的時(shí)間，還有車位狀態(tài)識別的功能。用戶可通過小程序查找車位，小程序根據(jù)收到的車位數(shù)據(jù)和決策程序?qū)嵤┫鄳?yīng)措施，實(shí)現(xiàn)停車智慧化、管理可視化和運(yùn)營高效化，能夠?yàn)檐囍魈峁┸囄徊樵?、車位?dǎo)航等價(jià)值體驗(yàn)，從而解決了從尋找車位到安穩(wěn)停車的問題，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了停車場的智能化，大大減輕了管理負(fù)擔(dān)。