基于物聯(lián)網技術的智能停車場管理系統(tǒng)實踐研究

吉小輝

(1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院 南京分院,江蘇 南京 210019;2.南京高等職業(yè)技術學校,江蘇 南京 210019)

基于物聯(lián)網技術的智能停車場管理系統(tǒng)實踐研究

吉小輝1,2

(1.江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院 南京分院,江蘇 南京 210019;2.南京高等職業(yè)技術學校,江蘇 南京 210019)

隨著社會經濟的快速發(fā)展,車輛的大幅增加對停車場設備和停車環(huán)境提出了更高的要求,停車場的管理建設成為整個城市乃至國家建設刻不容緩的課題.文章基于物聯(lián)網技術對智能停車場管理系統(tǒng)進行了一定的實踐研究.

物聯(lián)網技術;智能停車場管理系統(tǒng);實踐研究

1 物聯(lián)網簡介

物聯(lián)網是指通過各種信息傳感設備,實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程等各種需要的信息,與互聯(lián)網結合形成的一個巨大網絡.其主要目的是實現(xiàn)物與物、物與人,以及所有的物品與網絡之間的連接,這樣更易于識別、管理和控制[1].現(xiàn)階段,物聯(lián)網是借助各種信息傳感技術和信息傳輸及處理技術,使管理對象的狀態(tài)能被感知和識別而形成的局部應用網絡;在不遠的將來,物聯(lián)網可以將這些局部應用網絡通過互聯(lián)網和通信網連接在一起,形成一個相互聯(lián)系的巨大網絡,是感知中國、感知地球的基礎設施.

2 國內停車場管理現(xiàn)狀與存在問題

據(jù)中商產業(yè)研究院《2017-2022年中國汽車制造市場分析預測及發(fā)展趨勢研究報告》數(shù)據(jù)顯示,2011年以來,汽車工業(yè)受益于世界經濟的溫和復蘇和各國汽車消費鼓勵政策的推出,汽車工業(yè)逐漸回暖.目前全球汽車保有量約為10億輛,中國占10%,中國已經成為僅次于美國的世界第二大汽車保有國.

隨著我國社會經濟的快速發(fā)展,汽車保有量的快速增長,停車難儼然成為整個社會的通病.人們不僅要為公路上擁擠的交通而煩憂,還不得不為靜止的輪子找到一處棲息地而勞神,車輛的大幅增加對停車場設備和停車環(huán)境提出了更高的要求.停車場的管理建設成為整個城市乃至國家建設刻不容緩的課題,所以設計一個智能停車管理系統(tǒng)顯得尤為必要.

3 管理系統(tǒng)功能需求分析

通過研究我們發(fā)現(xiàn),停車場管理系統(tǒng)主要目的是為了使用戶能夠方便、快捷地停車,極大地提高停車效率.本文基于物聯(lián)網技術大背景下,結合江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院新大樓的停車場管理系統(tǒng)的升級改造,對停車場管理系統(tǒng)進行了較為深入的研究,設計出了一套符合該校停車場的智能化管理系統(tǒng),并在此基礎上進行了一定的積極探索.

4 管理系統(tǒng)的研發(fā)設計

在設計時,我們根據(jù)學校停車場的實際需求,把整個停車場管理系統(tǒng)分成了幾個子系統(tǒng),主要包括:車位信息檢測系統(tǒng)、出入場管理系統(tǒng)、車輛信息識別系統(tǒng)、車位引導系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心處理系統(tǒng),整個智能停車場管理系統(tǒng)結構如圖1所示.

圖1 智能停車場管理系統(tǒng)結構

4.1 停車場數(shù)據(jù)中心處理系統(tǒng)

整個停車場管理系統(tǒng)的核心部分是數(shù)據(jù)中心處理系統(tǒng),所以該部分處于整個系統(tǒng)的核心與關鍵位置,同時車位信息采集的準確性、實時性決定了整個智能停車場管理系統(tǒng)的性能,與其他各大系統(tǒng)之間產生信息的交互.各個子系統(tǒng)檢測與采集到的信息經過自身處理之后,把數(shù)據(jù)提交到數(shù)據(jù)中心處理系統(tǒng)進行匯總,數(shù)據(jù)中心處理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)處理好之后再下發(fā)到對應的子系統(tǒng)[2].

4.2 車位信息檢測系統(tǒng)

為了真正實現(xiàn)智能停車場管理系統(tǒng)的車位信息檢測功能,本系統(tǒng)需要及時采集到每一個車位真正的即時停車狀態(tài),以便于在停車場的入口處的LCD顯示屏中顯示停車場的車位狀態(tài),同時也便于停車場的智能管理.因此在系統(tǒng)的研發(fā)設計中,我們采用了車位信息檢測系統(tǒng)(見圖2),其目的是實時采集到停車場每一個車位的停車狀態(tài).在每一個車位處,都安裝了一個車位探測器和無線傳輸模塊,當有車停入或者駛出停車位時,車位探測器就會檢測到信息的變化,及時將變化信息通過無線傳輸模塊送到控制中心系統(tǒng)進行處理;并且在車位狀態(tài)變化時,車位對應的指示燈也會做相應的變化,車位上有車時為紅燈,無車時為綠燈[3].

圖2 車位信息識別檢測系統(tǒng)

同時對于地下車位和地上車位的檢測,我們也采取不同的檢測方法.對于地下車位的檢測:即室內停車場的每個車位正前上方安裝探測器,這種前置式無線超聲波探測器和指示燈集合于一體,能實時識別車位狀態(tài),且通過每個車位前方的紅/綠色指示燈來判斷車位的狀態(tài).而對于戶外車位:各戶外停車場的每個車位安裝無線地磁探測器進行車位狀態(tài)識別,這種方式是利用磁場傳感器在外部磁場的影響下,各個方向的磁場數(shù)據(jù)會發(fā)生較大幅度的變化來檢測的[4].系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)終端,利用無線網絡作為承載實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程無線傳輸,實現(xiàn)上下端雙向通信,通信設備全年全天候24小時連續(xù)運行.相比于以前的地埋式線圈、超聲波傳感器檢測方法而言,更可靠、更節(jié)能,而且不會受到環(huán)境因素的影響.

4.3 出入場管理系統(tǒng)

出入場管理系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的有序運行起著舉足輕重的作用.(1)出入場(入場)管理系統(tǒng).當用戶車輛到達停車場入口時,啟動車輛信息識別系統(tǒng),決定是否開閘放行,是否分配車位.(2)出入場(出場)管理系統(tǒng).當用戶車輛準備從停車場駛出時,車輛信息識別系統(tǒng)將相關數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)中心處理系統(tǒng),比較用戶是否在規(guī)定時間離開停車場,假如超時離開,則對該用戶積分作相應處理.

4.4 車輛信息識別系統(tǒng)

傳統(tǒng)的停車場一般采用的是近距離取票或刷卡的方式,進出場須停車取票或刷卡,進出流程非常繁瑣,不僅欠缺人性化的考慮;而且在高峰期,容易造成停車場的通行速度緩滯甚至擁堵,特別是在上下坡道刷卡時,還容易造成溜車、碰撞等事故;再者,傳統(tǒng)停車場缺乏停車引導,車主在停車時難以快速找到空車位,導致在場內無序流動,造成場內的混亂.

而智能車輛信息識別系統(tǒng)(見圖3)采用的是遠距離識別,可實現(xiàn)不停車快速進出,車輛進出通道時無需出示卡片.系統(tǒng)可根據(jù)車載卡、車輛全景圖片及特征圖片,完成車輛特征的判斷,結合觸發(fā)機制,系統(tǒng)提供車牌號碼、經過時間、車輛類型等基本信息.高清攝像機直接接入嵌入式車牌識別器,通過專業(yè)的圖像處理芯片對攝像機抓拍圖片進行處理分析,將車輛信息識別系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)傳送給控制中心系統(tǒng)[5].

圖3 車輛信息識別系統(tǒng)

4.5 車位引導系統(tǒng)

在車輛入場處顯目位置,安裝一塊LED顯示屏,利用電腦軟件控制顯示內容,實時更新顯示車庫剩余車位,還可以根據(jù)實際需要顯示停車場名稱、天氣情況、通知等(見圖4).在此處,還可以增加語音通知,告知系統(tǒng)推薦分配的目標停車位.

在停車場內部,安裝車位LED引導牌(見圖5),所有LED引導牌的顯示信息均由車位引導系統(tǒng)控制,指引車輛的最佳停車路線,從而引導車主快速地找到系統(tǒng)分配的停車位,使用戶獲得良好的停車體驗,節(jié)省大量的停車時間,特別是早晨上班時,避免老師開車在停車場內滿場亂尋停車位[6].

圖4 入場處車位LED顯示屏

圖5 停車場內部車位LED引導牌

例如:在車輛入場處,當出入場管理系統(tǒng)(入場)系統(tǒng)被感應觸發(fā),車位引導系統(tǒng)則會給來場車輛分配停車位,并在入場處車位LED顯示屏顯示目標停車位036,同時停車場內部車位LED引導牌會作出相應的引導.如圖5這塊引導牌,是以80車位號作為界限區(qū)分,36比80小,所以080數(shù)字顯示藍色,提醒用戶車輛按照080指引箭頭方向前行;反之,081指引箭頭為紅色,提醒用戶不要按此箭頭前行.不直接把080和081合成一個指示數(shù)字,其目的是可以讓用戶更方便按照數(shù)字尋找車位.

4.6 智能停車場管理系統(tǒng)相關功能

4.6.1 系統(tǒng)運行模式

智能停車場管理系統(tǒng)全部采用計算機進行自動管理,分為兩種運行模式:一個是管理模式,另外一個是運行模式.

在管理模式下,停車場管理人員可以向系統(tǒng)內錄入各種所需的信息、修改各級各類相關參數(shù),對系統(tǒng)里的數(shù)據(jù)進行提取與統(tǒng)計,對不同的車輛給予不同級別的授權等.

在運行模式下,智能停車場管理系統(tǒng)按照預先設定的各項功能有序地進行工作.

4.6.2 級別授權

(1)車輛的授權.根據(jù)車輛用戶身份不一樣,可以給予3個級別的授權:專家車輛、教工車輛和臨時車輛,且級別優(yōu)先權限由高到低.車場管理員在進行系統(tǒng)維護管理時,可以預先將數(shù)據(jù)錄入,并及時對數(shù)據(jù)進行更新.

(2)時間授權.在教師正常上班時間內,停車場主要滿足教師車輛的停放;教師下班后,停車場內部為學校附近的單位或者居民提供臨時停放車位.

在管理系統(tǒng)內,教師正常上班時間一般設定為周一至周五的7:30~17:30;其余時間為教師下班時間.

(3)車位授權.根據(jù)整個停車場總停車位數(shù)目,在不同時間專家停車位、教工停車位和臨時停車位設置不同的比例,且級別優(yōu)先權限由高到低.

(4)積分授權.在系統(tǒng)錄入時,可以對所有用戶進行積分的授權.不按照時間段和指引系統(tǒng)停車的,按此扣除相應的積分,當積分低于一定的分值,車牌錄入黑名單,取消其進入停車場的權限.

4.6.3 車輛進場系統(tǒng)運行流程

車輛進場系統(tǒng)運行流程如圖6所示.當車輛進入停車場前,感應觸發(fā)系統(tǒng),系統(tǒng)開始運行.

(1)車輛信息識別系統(tǒng)啟動,采集車牌號信息.

(2)將采集到的車牌號數(shù)據(jù)進行處理,對車輛的身份進行授權級別的辨別.

(3)判斷車輛是否允許進入:(A)當檢測判斷為專家車輛后,直接打開道閘,同時LED顯示屏顯示分配的停車位;(B)教工車輛在停車場有空車位的情況下允許開閘放行;如果停車場沒有空車位,則閘門不打開;(C)對于臨時車輛,先檢測積分是否夠,然后再檢測是否在臨時停車時間,假如兩者條件均滿足,則打開道閘分配停車位;反之,閘門不打開,LED顯示屏顯示停車位已滿.

(4)車位引導系統(tǒng)引導車輛到指定的車位.

(5)進行停車位置檢測,當檢測到車位已停車時,車位狀態(tài)指示燈由綠色變成紅色.

(6)將停車位的檢測結果反饋給數(shù)據(jù)中心處理系統(tǒng),數(shù)據(jù)中心處理系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫中將空車位總數(shù)減1,并及時將空車位信息更新到車輛進場出的LED顯示屏上;同時數(shù)據(jù)中心處理系統(tǒng)將停車位的位號與車輛進場時系統(tǒng)分配的位號進行比較,看是否一致,如不一致則將此車牌號對應用戶的積分扣除一分(專家車輛除外).

5 系統(tǒng)的拓展應用

該套智能停車場管理系統(tǒng)在校企合作公司的大力支持下,經過4個多月的運行,從目前運行情況而言合理正常,特別符合該校目前的實際情況.然而縱觀目前的物聯(lián)網和移動互聯(lián)網時代,硬件設備越來越趨于同質化,硬件設備的價值越來越需要通過軟件系統(tǒng)和互聯(lián)網運營平臺來實現(xiàn).

(1)為了加強用戶的友好體驗,方便用戶的查詢,可以在停車場管理系統(tǒng)的基礎上,開發(fā)移動端APP,設置查詢與預訂系統(tǒng),一方面讓用戶在停車場查詢系統(tǒng)上方便地找到車所停放的位置;另一方面可以讓用戶在家或者在路途中間查詢停車場是否有車位可停,允許用戶在規(guī)定時間內進行車位的預訂,免得用戶將車開到停車場時才發(fā)現(xiàn)沒有空車位,這樣可以極大地方便用戶[7-8].

(2)在不久的將來,在物聯(lián)網大數(shù)據(jù)平臺下,將一個城市、甚至把一個國家看成一個超大的停車場,做出一個智慧型的管理系統(tǒng),真正做成一個智能停車家園,通過對所有停車場的集中管控和運營,能夠減少管理漏洞,降低人力成本和運營成本,并提高停車場的使用與經營效益,使整個城市甚至全國的車位實現(xiàn)共享,這樣可以有效解決城市亂停亂放的問題[9].

這也是我們今后將不斷探索與研究的方向,相信通過這樣強大的軟件系統(tǒng)和物聯(lián)網運營平臺,不僅可以極大地提高城市的形象,也可為城市和國家的建設作出巨大的貢獻.

圖6 智能停車場管理系統(tǒng)車輛進場運行流程

[1]吉小輝.基于職業(yè)院校物聯(lián)網技術應用專業(yè)實訓基地建設的實踐研究[J].無線互聯(lián)科技,2016(4):36-38.

[2]陶永明.停車場管理信息系統(tǒng)設計[J].計算機與信息技術,2006(10):102-105.

[3]康秀光,刁宏軒,劉立峰.基于RFID技術的車輛管理系統(tǒng)設計[J].黑龍江科技信息,2009(3):51.

[4]陳杰,黃鴻.傳感器與檢測技術[M].北京:高等教育出版社,2002.

[5]李志強,李永斌.車牌識別技術的發(fā)展及研究現(xiàn)狀[J].科技信息,2012(5):110-111.

[6]陳玲秋.停車場車位引導系統(tǒng)探析[J].智能建筑,2006(7):19-21.

[7]劉文利.國內停車場管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國新技術新產品,2011(1):20.

[8]張素紅,李博.基于物聯(lián)網的智能停車管理系統(tǒng)設計及實現(xiàn)[J].物聯(lián)網技術,2015(11):54-57.

[9]王艷軍,劉捷,王亞龍,等.基于大數(shù)據(jù)的智能停車場管理系統(tǒng)設計[J].物聯(lián)網技術,2016(11):104-105.

Practical research on intelligent parking management system based on Internet of Things technology

Ji Xiaohui1,2
(1.Nanjing Branch, Jiangsu Union Technical Institute, Nanjing 210019, China;2.Nanjing Technical Vocational College, Nanjing 210019, China)

With the rapid development of the social economy, the large increase of the vehicle has higher requirements for parking equipment and parking environment. The construction of parking management lot has become an urgent task for the whole city and even the country to build. This paper has carried out some practical research on the intelligent parking management system based on the Internet of Things technology.

Internet of Things technology; intelligent parking management system; practical research

高職研究會"十二五"規(guī)劃課題補充立項;項目編號:GZYZD201504.南京市"十二五"教育科學規(guī)劃課題;項目編號:L/2013/076.

吉小輝(1977- ),男,江蘇南京人,講師,碩士;研究方向:應用電子,物聯(lián)網技術,電子產品方面的研究與設計.