基于智能硬件的互聯(lián)網(wǎng)城市公共停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鄭 寧，車 艷，李同彬，林 荔

（莆田學(xué)院 信息工程學(xué)院，福建 莆田 351100）

基于智能硬件的互聯(lián)網(wǎng)城市公共停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

鄭 寧，車 艷，李同彬，林 荔

（莆田學(xué)院 信息工程學(xué)院，福建 莆田 351100）

針對現(xiàn)今普遍存在的城市公用車位停車難以及人工收費(fèi)混亂的問題，設(shè)計(jì)了一種基于智能硬件的互聯(lián)網(wǎng)城市公共停車系統(tǒng).系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)下用戶向移動終端轉(zhuǎn)移的趨勢，通過使用移動終端和路段自助服務(wù)終端遙控智能車位鎖，達(dá)到停車管理平臺對城市公共停車位的資源優(yōu)化管理與多路段公共停車位資源共享.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)通過利用移動網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)市區(qū)公共停車位信息的資源整合，為用戶提供所需路段的停車位信息查詢，車位導(dǎo)航，在線繳費(fèi)等功能；減少了人工管理存在的亂停車、亂收費(fèi)現(xiàn)象，節(jié)約了城市公共停車位資源，改善了市區(qū)停車難的狀況.

智能車位鎖；終端APP；停車云服務(wù)中心；移動網(wǎng)絡(luò)

在當(dāng)今社會，車作為代步工具，成為人們工作、生活中的得力助手，有車一族逐年增多，每天上演“車水馬龍”的盛況.然而，人聚車聚，人散車散，人行車行，人堵車堵，尤其在人口高度聚集城市，出行難、停車難已成為當(dāng)今制約城市發(fā)展的重大社會問題.從全國范圍來看，激增的車輛數(shù)量遠(yuǎn)超出現(xiàn)有城市道路及停車場的最大負(fù)荷，開放造價昂貴的部分道路資源作為臨時停車之用，成為國內(nèi)各大城市通行的做法.就目前來看，雇傭收費(fèi)員管理城市公共車位因其經(jīng)營門檻低，無需設(shè)備投入，僅需人力成本的優(yōu)點(diǎn)，成為了國內(nèi)目前使用范圍最廣的市區(qū)公共車位停車管理方式.不過，這種管理方式的缺點(diǎn)也很明顯，其信息化程度落后，全部依靠人工進(jìn)行計(jì)時收費(fèi)；費(fèi)率調(diào)節(jié)困難，會導(dǎo)致車主進(jìn)行討價還價；跑冒滴漏現(xiàn)象嚴(yán)重，停車收費(fèi)員可能亂收費(fèi)，并可能私吞停車費(fèi)用；車位管理困難缺乏即時性，在停車高峰期容易出現(xiàn)車位管理混亂以及亂停車的現(xiàn)象[1].因此，采用現(xiàn)代化智能化的方式管理城市公共停車位以及迫在眉睫.近年來，國內(nèi)部分專家學(xué)者借鑒以往智能停車場系統(tǒng)的管理方式，同時結(jié)合當(dāng)下流行的移動互聯(lián)APP，提出了使用智能硬件結(jié)合移動互聯(lián)終端，來實(shí)現(xiàn)城市公共停車位的智能化管理.利用智能硬件結(jié)合移動網(wǎng)絡(luò)的公共停車位管理系統(tǒng)，能使駕駛者實(shí)時了解周邊路段公共停車位是否空置，并在APP上顯示空置車位所處具體位置，為駕駛者提供到停車位的路線導(dǎo)航，使各路段的車位信息能即時分享給駕駛者，提升了公共車位的停車效率[2].同時，APP車位查詢、在線繳費(fèi)等功能實(shí)現(xiàn)了便捷化管理，徹底擺脫了繁瑣低效的人工管理模式.

因此，提出一種基于智能車位鎖結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)的智能城市公共停車位管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整合了城市公共停車位資源，并將停車位信息實(shí)時共享給駕駛者，并提供了一站式的停車服務(wù).平臺對解決市區(qū)公共停車難，停車管理混亂，提升駕駛者停車體驗(yàn)具有重要意義.

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)停車行業(yè)深度結(jié)合，由智能車位鎖、終端APP和停車云服務(wù)中心組成.依靠手機(jī)終端或自助停車終端APP作為服務(wù)接入端口，移動網(wǎng)絡(luò)作為連接端口與停車云平臺的橋梁，使用APP從停車云服務(wù)中心獲取智能車位鎖的控制授權(quán)，再由移動終端通過通信協(xié)議，控制智能車位鎖的升降操作，從而完成駕駛者的整個停車服務(wù)流程.如圖1所示.

圖1 城市停車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 智能車位鎖

智能車位鎖是停車平臺里的主要智能硬件，由微控制器、電源、電機(jī)、繼電器、GPS模塊、ZigBee模塊、藍(lán)牙模塊、地磁檢測模塊組成，其中各模塊通過接口與微控制器相連.以微控制器為核心，對來自ZigBee和藍(lán)牙模塊的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收、解析和處理，控制車位鎖內(nèi)的電機(jī)能夠?qū)囄绘i進(jìn)行升降[3].地磁檢測模塊則用于檢測車位的狀態(tài)，當(dāng)車輛駛出車位后，檢測到車位屬于空閑狀態(tài)，則發(fā)送信號給微控制器，讓微控制器控制電機(jī)將車位鎖上升到最高位，達(dá)到防止其他車輛占用車位的目的；車位處于超時占用狀態(tài)，微控制器則通過ZigBee模塊發(fā)送延時占用信號.電源使用鉛酸免維護(hù)蓄電電池，可以提供較大的電流滿足車位鎖的工作需要.如圖2所示

圖2 智能車位鎖模塊圖

1.2 終端APP

駕駛者在移動終端，如手機(jī)終端和平板電腦上安裝城市公共停車APP或者使用平臺的微信公眾號，來獲取智能車位鎖的控制權(quán)限，通過終端APP上的藍(lán)牙模塊向智能車位鎖發(fā)送控制信號.然而，駕駛者同樣也可使用公共停車位附近配備的自助停車終端APP完成停車操作.與移動終端不同的是，自助停車終端與智能車位鎖之間通信采用的是ZigBee協(xié)議，相比移動終端的藍(lán)牙能實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的通信，易于實(shí)現(xiàn)自助停車終端對智能車位鎖的控制管理[4].

1.3 停車云服務(wù)中心

利用云計(jì)算技術(shù)，管理位于不同路段的公共停車位，并將分散的車位數(shù)據(jù)進(jìn)行集中，達(dá)到對各個停車位的遠(yuǎn)程在線管理.通過移動網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送、接收來自終端APP的數(shù)據(jù)，分析、處理用戶發(fā)來的請求，完成停車導(dǎo)航、停車時間設(shè)置、在線支付等功能，并給予終端控制智能車位鎖的權(quán)限.

移動終端作為用戶接入停車服務(wù)的端口，打通了駕駛者與公共停車位之間原本存在的信息堵塞，為原本孤立的駕駛者與公共停車位搭建了橋梁，彼此之間通過共同的停車管理云平臺建立聯(lián)系.用戶支付停車費(fèi)獲得公共停車位的使用權(quán)，二者之間是消費(fèi)與被消費(fèi)的關(guān)系[1].

2 用戶功能

系統(tǒng)的用戶功能由云服務(wù)中心提供，云服務(wù)中心包含用戶管理模塊、信息交互模塊、支付管理模塊和車位管理模塊.用戶管理模塊用于用戶注冊、用戶登錄、權(quán)限管理和用戶信息的管理；信息交互管理模塊用于處理用戶請求、更新車位狀態(tài)信息、處理車位選定信息、完成車位導(dǎo)航與反向?qū)ぼ嚒⑻幚硌訒r停車信息；支付管理模塊用于處理費(fèi)用支付信息；車位管理模塊用于管理車位鎖的控制權(quán)限.現(xiàn)以Android系統(tǒng)為例展示APP界面，其部分代碼如下：

2.1 用戶登錄

當(dāng)中集合了登錄、注冊、第三方登錄等功能，該模塊作為APP的第一啟動項(xiàng)，以下為主功能和用戶登入界面：

圖3 APP主功能界面

圖4 用戶登錄界面

其部分代碼如下：

2.2 車位搜索與選定

用戶通過使用手機(jī)APP導(dǎo)入地圖，在指定地點(diǎn)尋找車位，遠(yuǎn)程選定空閑車位；亦可使用手機(jī)搖一搖尋找附近車位，通過軟件便捷選定[5].公共停車位附近的停車自助終端也可顯示路段的現(xiàn)實(shí)內(nèi)容，用戶通過自助停車終端上顯示的車位號選定所需停車位.如圖5所示.

2.3 設(shè)定停車時間

停車初始時間為當(dāng)?shù)貢r間，用戶設(shè)定停車結(jié)束時間.停車超過設(shè)定時間，APP發(fā)送延時停車提示.

2.4 在線支付

根據(jù)用戶設(shè)定的停車時間，結(jié)合市區(qū)公共停車位收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)自動計(jì)算時段內(nèi)停車費(fèi)用，通過電子支付繳納費(fèi)用.過引用第三方作為付款的主要手段，其部分代碼如下所示：

圖5 空車位搜索界面

圖6 停車?yán)U費(fèi)界面

2.5 車位導(dǎo)航與反向?qū)ぼ?/p>

每個智能車位鎖對應(yīng)一個車位號，車位鎖內(nèi)的GPS模塊發(fā)送信號定位每個車位的位置信息.通過采集用戶位置信息與車位位置信息，導(dǎo)入外接地圖服務(wù)，智能生成一條最佳路線.全數(shù)字化語音提示，停車后可以使用APP鎖定停車位，取車時通過App返回車位找回車輛位置，實(shí)現(xiàn)車位導(dǎo)航與反向?qū)ぼ?

2.6 控制車位鎖

用戶完成在線支付后，獲得相應(yīng)時段的智能車位鎖控制權(quán)限.打開移動終端藍(lán)牙或通過自助停車終端連接智能車位鎖，控制智能車位鎖的升降功能.

3 系統(tǒng)工作流程

智能車位鎖將檢測到的車位狀態(tài)信息以及車位位置，通過ZigBee協(xié)議傳到自助停車終端，自助停車終端再通過移動網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)將信息發(fā)送至云服務(wù)中心，最終云服務(wù)中心將信息發(fā)送至終端APP.用戶通過終端APP查詢路段空閑車位，導(dǎo)入外接地圖服務(wù)精確定位停車位位置和用戶所在位置，智能生成一條從用戶位置到停車位的最佳路線，配合語音導(dǎo)航引導(dǎo)用戶到達(dá)指定車位，同時再地圖上標(biāo)記車位位置以便用戶完成反向?qū)ぼ?設(shè)置停車時段后，系統(tǒng)根據(jù)停車時間自動計(jì)算停車費(fèi)用，用戶在線支付停車費(fèi)后，APP通過網(wǎng)絡(luò)將占用車位的請求上傳到云端服務(wù)中心，云服務(wù)中心接收并處理用戶請求，將鎖定車位為占用狀態(tài)，其他用戶將無法申請?jiān)撥囄煌＼嚈?quán)限[6,7].到達(dá)車位后，使用藍(lán)牙鏈接智能車位鎖，控制車位鎖的升降，用戶可將車停入車位.到設(shè)定停車時間后，車位鎖若檢測到車位屬于空閑狀態(tài)，則將車位鎖上升到最高位，通過自助停車端轉(zhuǎn)發(fā)空閑信號至云服務(wù)中心，變更該車位狀態(tài)；若智能車位鎖檢測到車位處于超時占用狀態(tài)，則通過自助停車端轉(zhuǎn)發(fā)延時占用信號至云服務(wù)中心.云服務(wù)中心收到延時占用信號后向終端APP推送延時停車提示，用戶在支付延時停車費(fèi)后駕駛車輛離開車位，車位鎖將車位鎖上升到最高位，通過自助停車端轉(zhuǎn)發(fā)空閑信號至云服務(wù)中心，變更該車位狀態(tài).如圖7所示.

圖7 城市停車系統(tǒng)工作流程圖

4 系統(tǒng)實(shí)行與部署

系統(tǒng)中智能車位鎖與自助停車終端之間采用ZigBee協(xié)議通信，然而ZigBee協(xié)議只適用于幾十米的短距離通信.路段公共停車位一般沿道路方向順向分布，在一條道路上路側(cè)停車場可根據(jù)距離劃分為多個區(qū)域.根據(jù)公共停車位物理特點(diǎn)，每間隔數(shù)個車位安裝一臺自助停車終端發(fā)射、接收信號，使信號覆蓋整個路段，同時縮短用戶到達(dá)自助終端的距離，為用戶提供便利.智能車位鎖則直接安裝在公共停車位上，為普通車位賦予智能化屬性；定期為智能車位鎖充電，防止車位鎖電量耗盡.部署云平臺在公網(wǎng)上，并將云服務(wù)器則托管在數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)接收、發(fā)送和處理信息.停車管理系統(tǒng)APP則安裝在用戶移動終端和道路自助停車終端上.

5 結(jié)束語

系統(tǒng)采用互聯(lián)網(wǎng)思維，提出了一種基于智能停車鎖的互聯(lián)網(wǎng)城市公共停車系統(tǒng)，介紹了智能車位鎖、終端APP和停車云服務(wù)中心三大組成部分和用戶功能模塊，分析了整個系統(tǒng)軟硬件的工作流程，并給出了具體的實(shí)施方案.智能城市公共停車系統(tǒng)為駕駛?cè)四繕?biāo)地點(diǎn)附近的空閑停車位信息，使各路段停車位資源達(dá)到共享，提高了車位利用率，改變了城市停車難的現(xiàn)狀，杜絕了人工管理中的亂收費(fèi)現(xiàn)象.同時，本系統(tǒng)可在現(xiàn)有智能車位鎖的基礎(chǔ)上增加充電樁模塊，為未來的電動車充電和自動駕駛停車做出了準(zhǔn)備，對建立智慧城市具有重大的意義.

〔1〕陳新海,劉麗．基于云平臺的停車管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016，1(1)：67-68.

〔2〕崔利媛．丁丁停車_智能地鎖背后的共享經(jīng)濟(jì)[J]．交通建設(shè)與管理,2016，4(4)：54-57.

〔3〕婁家星．基于單片機(jī)的超低功耗智能遙控車位鎖的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]．山東大學(xué)，2012.

〔4〕王作成，擺玉龍．基于ZigBee的智能車庫系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J]．測控技術(shù),2013，1(1)：69-75.

〔5〕侯維巖，崔源，黨蟒．路邊停車場管理系統(tǒng)的研究和實(shí)現(xiàn) [J]．計(jì)算機(jī)測量與控制,2014，9(9)：3011-3033.

〔6〕高強(qiáng),段晨東，張猛，張多，張東力．物聯(lián)網(wǎng)城市停車場智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．重慶理工大學(xué)學(xué)報, 2013，12(12)：55-58.

〔7〕張益，楊樺，索彥彥．城市智能停車聯(lián)網(wǎng)平臺[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2015，7(13)：156-162.

TN929.5

A

1673-260X（2017）03-0116-04

2016-12-22

福建省教育廳資助省屬高校專項(xiàng)課題（JK2015041）；莆田市科技局項(xiàng)目（2015G2011）

鄭寧(1991-)，男，漢族，福建莆田，莆田學(xué)院，助理實(shí)驗(yàn)師，碩士研究生，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)