基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能停車場(chǎng)方案

成俊雯

（浙江郵電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 浙江紹興 312366）

伴隨著人類代步工具的發(fā)展，私家車數(shù)量越來越多，人們對(duì)停車場(chǎng)的需求量不斷提高，停車場(chǎng)的高效利用與智能化管理對(duì)城市發(fā)展、民生保障有著重要意義。目前，市面上大多數(shù)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)仍屬于傳統(tǒng)型，沒有對(duì)整個(gè)停車場(chǎng)實(shí)行智能化管理，車主無法提前了解車位信息和快速預(yù)定停車位，以致出現(xiàn)區(qū)域擁堵、停車難、找車難等城市頑疾［1］。另外，很多停車場(chǎng)由于收費(fèi)昂貴，或者信息不對(duì)稱，反而有大量停車位處于閑置狀態(tài)，造成了資源的浪費(fèi)。

在國家政策扶持下，智能停車場(chǎng)技術(shù)也在逐漸突破。目前，國內(nèi)智能停車場(chǎng)系統(tǒng)普遍采用RFID射頻識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)汽車自動(dòng)進(jìn)場(chǎng)、離場(chǎng)及收費(fèi)，但在效率、成本和效果上仍有提升空間，特別是無人值守停車場(chǎng)，一旦識(shí)別失敗，系統(tǒng)的自校正、自適應(yīng)技術(shù)未完全達(dá)到智能化水平［2-3］。同時(shí)，隨著NB-IoT技術(shù)的商業(yè)化發(fā)展，對(duì)于NB-IoT在停車上應(yīng)用的呼聲也極高。在“2017物聯(lián)網(wǎng)與企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高端論壇”上，廣州嘟嘟物聯(lián)科技有限公司公布了世界首例商用NB-IoT智能車位鎖，可提供大型商場(chǎng)、醫(yī)院、學(xué)校、政府、企業(yè)等場(chǎng)景的智能停車管理和車位共享服務(wù)，市場(chǎng)前景非常廣闊。

本文從實(shí)際需求出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種以藍(lán)牙和NB-IoT技術(shù)作為通信網(wǎng)絡(luò)的智能停車場(chǎng)方案，該方案可提供快速查找附近停車位、預(yù)約車位、精準(zhǔn)導(dǎo)航、自動(dòng)停車、手動(dòng)停車、自助繳費(fèi)等功能，節(jié)省了人力成本，避免出現(xiàn)逃費(fèi)、財(cái)務(wù)等各種漏洞，真正實(shí)現(xiàn)了停車場(chǎng)安全、有效的無人化管理。同時(shí)，提高了車位周轉(zhuǎn)率，減少了用戶找車位時(shí)間，徹底解決停車難問題。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

智能停車場(chǎng)方案整體技術(shù)架構(gòu)上分為傳感層、傳輸層、應(yīng)用層3個(gè)層次。

傳感層包含車鎖、蜂鳴器、NB-IoT 模塊、藍(lán)牙模塊、閘機(jī)、攝像頭等設(shè)備，主要進(jìn)行設(shè)備的控制和接入傳輸層網(wǎng)絡(luò)。傳輸層包含NB-IoT 和藍(lán)牙兩種通信方式，主要完成數(shù)據(jù)輸出，將傳輸模塊上傳的數(shù)據(jù)上傳到平臺(tái)，進(jìn)而下發(fā)命令控制車鎖等硬件設(shè)備及發(fā)送信息至應(yīng)用終端。應(yīng)用層主要有平臺(tái)、用戶和管理員3 個(gè)終端，主要完成整個(gè)業(yè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)終端的操作、平臺(tái)的處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能停車場(chǎng)所有業(yè)務(wù)流程。

根據(jù)以上要求，系統(tǒng)的總體方案可以設(shè)計(jì)成圖1框架模式。

圖1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)框圖

2 功能模塊設(shè)計(jì)

2.1 智能停車場(chǎng)APP

智能停車場(chǎng)APP分為用戶終端和管理員終端兩個(gè)版面。用戶終端包含用戶注冊(cè)、用戶登錄、密碼修改、用戶充值、車鎖報(bào)修、預(yù)約停車、手動(dòng)停車、手動(dòng)關(guān)鎖、結(jié)算支付等功能；管理員終端主要包含車位管理、車鎖日常監(jiān)測(cè)維護(hù)的操作。APP 與各個(gè)停車場(chǎng)合作，實(shí)時(shí)查看周圍停車場(chǎng)，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，全面掌握各個(gè)城市的最新狀況，選擇最好的路線導(dǎo)航，讓用戶可以更加快速、精準(zhǔn)地尋找到停車位，給用戶停車帶來了極大的便利。

2.2 閘機(jī)模塊

用戶登錄智能停車場(chǎng)APP 預(yù)約車位，預(yù)約成功的車輛開至停車場(chǎng)閘機(jī)前，閘機(jī)通過攝像頭識(shí)別車牌信息，同時(shí)，后臺(tái)驗(yàn)證該車輛是否為已預(yù)約車輛。若該車為非預(yù)約車輛，則閘機(jī)不打開，不允許該車輛進(jìn)入；若該車為預(yù)約車輛，閘機(jī)將自動(dòng)打開，允許車輛進(jìn)入，并在車輛完全通過后關(guān)閉，如圖2所示。

圖2 閘機(jī)模塊工作流程圖

2.3 車位鎖模塊

智能車位鎖能夠協(xié)助車主完成停車相關(guān)的操作，包括自動(dòng)停車、自動(dòng)關(guān)鎖、電量監(jiān)測(cè)、自動(dòng)報(bào)警功能。預(yù)約車主進(jìn)入停車場(chǎng)后，可通過APP 內(nèi)置AR 微導(dǎo)航快速精準(zhǔn)地尋找到停車位，當(dāng)靠近車位鎖5m 時(shí)，車位鎖自動(dòng)下降開鎖［4］。若車位鎖成功下降，則將結(jié)果發(fā)送至用戶終端，開始停車計(jì)費(fèi)；若車位鎖未下降成功，則可嘗試手動(dòng)停車。手動(dòng)停車有兩種方案，分別是通過藍(lán)牙、NB-IoT兩種通信方式實(shí)現(xiàn)。當(dāng)提示車位鎖下降失敗，則用戶可通過智能停車場(chǎng)APP 選擇“藍(lán)牙”或“NB-IoT”手動(dòng)開鎖，若其中一種通信方式未能成功下降鎖，則后臺(tái)直接轉(zhuǎn)換為另一種通信方式發(fā)送下降鎖的命令至車位鎖。直至后臺(tái)驗(yàn)證車位鎖已成功下降，則將結(jié)果發(fā)送至用戶終端開始停車計(jì)費(fèi)，藍(lán)牙手動(dòng)開鎖如圖3所示。

圖3 通過藍(lán)牙方式下降車位鎖

當(dāng)車輛將駛離停車場(chǎng)離開車位鎖5m時(shí)，車位鎖自動(dòng)上升，后臺(tái)驗(yàn)證車位鎖是否上升成功。若驗(yàn)證該車位鎖已成功上升，則將結(jié)果發(fā)送至用戶終端停止停車計(jì)費(fèi)；若驗(yàn)證該車位鎖未上升成功，則將結(jié)果發(fā)送至用戶終端，提示車位鎖上升失敗，是否嘗試手動(dòng)關(guān)鎖。手動(dòng)關(guān)鎖同樣可通過用戶端APP選擇“藍(lán)牙”或“NB-IoT”兩種通信方式實(shí)現(xiàn)，直至后臺(tái)驗(yàn)證車位鎖已上升，將結(jié)果發(fā)送至用戶終端停止停車計(jì)費(fèi)。

當(dāng)車位鎖受到外力撞擊時(shí)，將報(bào)警信息發(fā)送至后臺(tái)，后臺(tái)存儲(chǔ)并下發(fā)報(bào)警指令至車位鎖，鎖上的蜂鳴器連續(xù)鳴叫直至未感受到外力。此外，車位鎖每天進(jìn)行電量監(jiān)測(cè)，向后臺(tái)發(fā)送一次電量信息，后臺(tái)會(huì)對(duì)電量信息進(jìn)行存儲(chǔ)及判斷，保證車位鎖正常工作。

2.4 云服務(wù)平臺(tái)

云服務(wù)平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，充分運(yùn)用了云計(jì)算和大數(shù)據(jù)服務(wù)為停車場(chǎng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算資源。平臺(tái)存儲(chǔ)了停車場(chǎng)和車位的位置信息、用戶的檔案等，以支持實(shí)時(shí)查詢，同時(shí)，能接收并處理停車場(chǎng)端、移動(dòng)客戶端、Web 站點(diǎn)及第三方服務(wù)發(fā)送的請(qǐng)求［2］。云服務(wù)平臺(tái)開發(fā)為3個(gè)集群，即消息傳遞平臺(tái)、實(shí)時(shí)計(jì)算平臺(tái)和文件系統(tǒng)。消息傳遞平臺(tái)可以均衡負(fù)載；計(jì)算平臺(tái)實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)，并傳遞有效數(shù)據(jù)；文件系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)庫，應(yīng)用層可以訪問數(shù)據(jù)庫，并讀取數(shù)據(jù)［5-6］。

3 結(jié)語

本設(shè)計(jì)提供了一種新型的智能化停車場(chǎng)方案，同時(shí)，兼容自動(dòng)停車和手動(dòng)停車兩種停車方式。自動(dòng)停車時(shí)，當(dāng)用戶車輛靠近車位鎖5m內(nèi)，車位鎖自動(dòng)下降。若車位鎖未下降成功，則可嘗試手動(dòng)開鎖，以NB-IoT技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)兩種通信方式完成手動(dòng)停車，避免因識(shí)別準(zhǔn)確率和系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來的偶發(fā)故障問題，實(shí)現(xiàn)了停車場(chǎng)安全、有效的無人化管理，減少了找車位的時(shí)間，提升了車位使用率。