基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共享停車車位管理研究

黃華芳

（合肥師范學(xué)院，安徽 合肥 230601）

0 引 言

現(xiàn)如今，我國人民的生活質(zhì)量明顯提升，對代步車輛的需求量持續(xù)升溫。隨著城市汽車保有量的逐年增加，城市交通擁堵的現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，路邊停車、亂停亂放的現(xiàn)象層出不窮。為解決這一問題，絕大多數(shù)商場、居民樓等地建設(shè)配套的地下停車場，雖然一定程度上緩解了地上車輛亂停亂放的現(xiàn)象，但是車位數(shù)與實(shí)際需要停放的車輛數(shù)嚴(yán)重不匹配，因找不到正規(guī)停車位而亂停的車輛仍不在少數(shù)。在這一情境下，共享停車車位理念得到重視。共享停車車位是指車主在地上或地下購買了車位，在其上班或出行期間即車位空閑時可以臨時出租并獲取一定的報酬。也就是說，在某商場或某公共場所的停車較多時，多余的車輛可以臨時停放在共享車位上，確保車輛能夠有序地停放。

共享停車車位主要來自私家車車位共享、公共道路停車位共享、停車場剩余車位共享，用以解決“停車難”的問題。就現(xiàn)如今的共享停車車位而言，在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下很難進(jìn)行有效通信，影響可供共享車位的實(shí)時更新，甚至?xí)霈F(xiàn)所提供的車位數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)不匹配的情況，徒增人們查找停車位的時間，因此車位管理方法亟待改進(jìn)。有鑒于此，本文研究了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共享停車車位管理方法，最大限度地利用可供使用的車位資源，為出行的人們提供優(yōu)質(zhì)的停車服務(wù)。

1 基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共享停車車位管理方法設(shè)計(jì)

1.1 采集共享車位停車數(shù)據(jù)

共享停車車位的高效管理離不開數(shù)據(jù)的采集，本文利用區(qū)塊鏈技術(shù)對共享停車車位數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)塊式采集。共享車位的位置數(shù)據(jù)作為區(qū)塊頭數(shù)據(jù)，在聯(lián)合采集PreHash 數(shù)據(jù)、CurHash 數(shù)據(jù)、Timestamp 數(shù)據(jù)、Merkle Root 數(shù)據(jù)、Version數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上保證停車數(shù)據(jù)采集的完整性。車位數(shù)據(jù)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 車位數(shù)據(jù)的鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)

如圖1所示，停車開始時間數(shù)據(jù)作為區(qū)塊結(jié)構(gòu)的PreHash數(shù)據(jù)；停車結(jié)束時間作為區(qū)塊結(jié)構(gòu)的CurHash 數(shù)據(jù)；車輛型號數(shù)據(jù)作為區(qū)塊結(jié)構(gòu)的Timestamp 數(shù)據(jù)；車位位置數(shù)據(jù)作為區(qū)塊結(jié)構(gòu)的Merkle Root數(shù)據(jù)；交易數(shù)據(jù)作為區(qū)塊結(jié)構(gòu)的Version數(shù)據(jù)。采集數(shù)據(jù)的過程較為簡單，主要是從用戶自主填寫的相關(guān)數(shù)據(jù)中進(jìn)行采集，所采集的數(shù)據(jù)更加真實(shí)可靠，既簡化了區(qū)塊后臺采集過程，又方便了用戶數(shù)據(jù)采集，確保停車數(shù)據(jù)采集過程中數(shù)據(jù)不會遭到篡改，提高數(shù)據(jù)采集的精準(zhǔn)度。

1.2 基于區(qū)塊鏈技術(shù)查詢共享車位中間件信息

在獲取共享車位停車數(shù)據(jù)之后，區(qū)塊鏈技術(shù)會在后臺中形成一個中間件信息。中間件信息中包含共享停車車位的位置信息、交易信息、交易雙方車輛信息、網(wǎng)絡(luò)配置信息等。對于共享停車車位位置信息的管理，從區(qū)塊角度出發(fā)，在區(qū)塊客戶端執(zhí)行新操作，產(chǎn)生的新區(qū)塊可以看作是管理完成的信息；對于交易信息與交易雙方車輛信息管理而言，基于區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)置最佳交易節(jié)點(diǎn)，對各個節(jié)點(diǎn)間的各次交易記錄分別賦予交易信任值，使得交易滿意的信任分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)小于交易不滿意的信任分?jǐn)?shù)。在網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)穩(wěn)定的前提下，以鏈碼數(shù)據(jù)作為交易雙方信息的初始參數(shù)，并調(diào)用區(qū)塊中的Fabric Node SDK 鏈碼模塊接口，獲取共享車位雙方交易的有效信息。共享車位中間件信息查詢圖如圖2所示。

圖2 共享車位中間件信息查詢圖

如圖2所示，本文根據(jù)調(diào)用區(qū)塊中的Fabric Node SDK鏈碼模塊接口，將共享車位停車數(shù)據(jù)分為日期、關(guān)鍵詞、開始時間、結(jié)束時間、車位編號、車輛型號等。用戶查詢共享車位信息時，只需將其車輛的對應(yīng)信息輸入到查詢框中即可獲取最佳停車位置。

1.3 控制共享車位的訪問屬性

訪問控制是共享車位管理的關(guān)鍵部分，對保護(hù)用戶信息安全具有重要意義。本文將訪問控制分為自主訪問控制與強(qiáng)制訪問控制兩種。自主訪問控制是指用戶存在訪問的需求，并主動執(zhí)行訪問的過程；強(qiáng)制訪問控制是指用戶沒有訪問需求，被強(qiáng)制執(zhí)行相關(guān)訪問的過程。為便于管理共享停車車位，本文將自主訪問控制設(shè)為主體，將強(qiáng)制訪問控制設(shè)為客體，訪問控制矩陣如表1所示。

表1 訪問控制矩陣

如表1所示，E、F、G、H 為訪問控制主體，M、N、L為訪問控制客體。由表1可知，主體E 在客體M、N、L 上的操作均為“blue”；主體F、G 在客體M、N、L 上的操作分為“Green”與“blue”；主體H 在客體M、N、L 上的操作均為“Green”。其中，“Green”表示主體對象可以對訪問客體執(zhí)行訪問操作；“blue”表示主體對象在權(quán)限范圍之內(nèi)可以對訪問客體執(zhí)行訪問操作。也就是說，當(dāng)用戶尋找共享停車車位時，訪問控制矩陣會迅速獲得用戶對應(yīng)的客體信息，在區(qū)塊鏈技術(shù)的基礎(chǔ)上為用戶提供該區(qū)域的最佳共享停車位置，縮短車位尋找時間，提高共享停車車位的利用率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)共享停車車位的高效管理。

2 實(shí)例分析

為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的管理方法是否具有實(shí)用價值，以M建筑為例，對上述方法進(jìn)行實(shí)例分析。分析結(jié)果以共享停車車位管理之前，與使用本文設(shè)計(jì)的共享停車車位管理方法管理之后對比的形式呈現(xiàn)，下面介紹具體分析過程及分析結(jié)果。

2.1 分析過程

M 建筑為一個居民樓，周圍存在大型商場、水果超市等建筑。每天5 點(diǎn)之后或休息日，商場會吸引較多的居民前來購物。商場本身的停車場不能滿足日益增加的停車需求，有越來越多的人開始在路邊?？寇囕v，導(dǎo)致商場周圍交通擁堵，影響其他車輛通行。共享停車車位理念的提出在很大程度上緩解了M 建筑周圍交通擁堵的現(xiàn)象。但是，由于車位管理水平有限，很多車輛無法有效利用共享車位，無法從根本上解決M 建筑周圍車輛停車的問題。本文設(shè)計(jì)的車位管理方法利用區(qū)塊鏈技術(shù)，將車位分成多個區(qū)域，通過總—分—總的管理模式，充分保證車位利用率。來到M 建筑的人們可以在公網(wǎng)中查詢共享車位停車數(shù)據(jù)，輸入車輛型號、停車區(qū)域等關(guān)鍵詞之后即可獲得最佳停車位置，如圖3所示。

圖3 共享停車車位數(shù)據(jù)

如圖3所示，綠色位置表示可以停車，點(diǎn)擊綠色停車位置會出現(xiàn)相應(yīng)的停車價格，支付成功即表示停車成功；藍(lán)色位置表示此處車輛已滿不可以停車。根據(jù)停車車位數(shù)據(jù)，選擇合適的停車位置與價格完成停車，減少車主在停車上花費(fèi)的時間，提高其停車體驗(yàn)。在公網(wǎng)環(huán)境下的車位管理服務(wù)器配置參數(shù)如表2所示。

表2 公網(wǎng)環(huán)境下車位管理服務(wù)器配置參數(shù)

如表2所示，公網(wǎng)環(huán)境是人們停車常用網(wǎng)絡(luò)，此環(huán)境下的RAM、基礎(chǔ)寬帶、System disk、Type、路由器斷線重連時間、響應(yīng)時間、延時等指標(biāo)均在正常網(wǎng)絡(luò)使用參數(shù)范圍內(nèi)，可以保證停車人的正常用網(wǎng)環(huán)境。在此條件下對車位利用率進(jìn)行計(jì)算，公式為：

其中，為車位利用率，A為共享停車車位總量，為已使用的共享停車車位，為可利用系數(shù)。計(jì)算出車位利用率后即可進(jìn)行下一步的分析。

2.2 分析結(jié)果

在上述實(shí)驗(yàn)條件下，本文隨機(jī)選取10 個共享停車區(qū)域，將其從MBTI_A～J 進(jìn)行編號。并利用式（1）計(jì)算出共享停車車位管理之前的車位利用率，再計(jì)算出通過本文設(shè)計(jì)的共享停車車位管理方法管理之后的車位利用率，將二者進(jìn)行對比，具體分析結(jié)果如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

如表3所示，本次實(shí)驗(yàn)選取的MBTI_A～J 共享停車區(qū)域較為廣泛，每一塊停車區(qū)域可停放車輛一致。對共享停車車位而言，車位利用率是車位管理的關(guān)鍵指標(biāo)。其中，車位利用率超過85%，說明車位管理效果正常，但仍存在較多不合理的車位安排需要改進(jìn)；車位利用率超過90%，說明共享車位管理效果良好，不合理的車位安排有所下降；車位利用率超過95%，說明共享車位管理效果優(yōu)異，不合理的車位安排大幅度下降；車位利用率達(dá)到100%，說明共享車位管理效果完美，幾乎不存在不合理的車位安排。

在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，共享停車車位管理前的車位利用率相對較低，大部分可以超過85%的合格標(biāo)準(zhǔn)。其中，MBTI_D 區(qū)域的車位利用率為81.12%，MBTI_H 區(qū)域的車位利用率為82.14%，均低于85%的合格標(biāo)準(zhǔn)，車位管理效果欠佳；MBTI_E 區(qū)域的車位利用率為93.68%，MBTI_I 區(qū)域的車位利用率為90.03%，均超過了90%的良好標(biāo)準(zhǔn)。因此，共享車位管理之前的整體管理效果欠佳，亟需進(jìn)一步改進(jìn)。而本文設(shè)計(jì)的共享停車車位管理方法的車位利用率相對較高，在MBTI_A～J 等10 個共享停車區(qū)域的車位利用率均超過了95%的優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)。其中，MBTI_I 區(qū)域的車位利用率高達(dá)100%，車位管理效果出色。因此，使用本文設(shè)計(jì)的車位管理方法可以更好地管理車輛，保證共享車位得到充分有效的利用，符合本文研究的目的。

3 結(jié) 論

近些年來，城市人口逐年增多，居民出行代步車輛隨之增加。越來越多的人開始購買停車位，以保證自家車能有一個穩(wěn)定的停放之地。對于購買停車位的人來說，其上班期間自己的停車位是空閑的，完全可以科學(xué)有效地加以利用，在車位緊張的情況下，一些人不由產(chǎn)生了共享停車車位的靈感。通過車位共享，空閑車位可以獲得相應(yīng)的報酬，同時還可以為交通環(huán)境改善、車位資源有效利用做出貢獻(xiàn)。有鑒于此，本文研究了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的共享停車車位管理方法。通過采集車位數(shù)據(jù)、查詢車位信息、控制訪問屬性等方式，實(shí)現(xiàn)車位的有效管理，提高車位的合理利用率。