基于物聯網的智能停車場系統研究

高源

摘要

近十年國內的機動車市場逐年擴大，隨之帶來的城市停車問題也在不斷增加。本文提出了一套較為完善的智能停車系統的解決方案，基于zigBee通信模塊，通過GPRS接口，結合手機APP應用軟件，設計智能停車系統，真正實現停車資源的實時共享及充分利用。

【關鍵詞】智能停車系統 物聯網 zigBee通信 GPRS

1 停車場交通癱瘓原因

伴隨國內人民生活水平地不斷提高，機動車已經成為人們代步的重要交通工具，近些年，逐步發現，困擾駕駛員的主要問題是停車難，找停車位的過程更難，經常發現，在超市、銀行、商場等公共停車場中，開車繞多圈才能找到停車位停車。不僅耽誤時間，還可能造成停車場中的交通堵塞，讓整個停車場交通癱瘓。

分析主要原因如下：

1.1 車位信息不共享

車主不知道該停車場實時剩余的車位數量，經常是進去找了多遍，沒有空位，有的只好原路返回，更有車主為盡快停車，隨意占道亂停車，不僅浪費時間，還可能造成原本擁擠的停車場愈發擁堵。

1.2 無法指引車主停車

很多車主去了一個不熟悉的大型停車場，如果此時停車場的空位本就不多，車主通常需要繞幾圈才能找到空位停車，停車場只提示了空余車位數量，但沒有給到車主最快捷徑找到空車位的方法和路線，同樣也造成了不必要的尋位時間，造成資源的浪費。

2 系統總體設計

該系統位于物聯網環境中，主要分為車位信息點采集、信息傳輸與控制、用戶操作端三個模塊。停車場的每個車位上都有一個節點數據，將這些節點數據逐一傳輸給zigBee協調器，再通過GPRS接口連接至無線網絡，將車位信息傳輸至停車系統服務器進行整合分析，同時，用戶手機終端可以共享和調取停車系統服務器段的信息，最終讓用戶實時掌握停車場中車位的數量、位置及使用情況，方便用戶在手機端使用及操作。

在車位信息采集上，每個車位前方均會安裝一個傳感器，該傳感器采用的是地磁傳感原理，即高斯定理。每個車位的地磁感應都被傳感器所采集，利用差分對比結果即可獲取該車位的占用/空閑情況。每一次的車位采集，都將通過zigBee協調器將采集數據發送給信息處理器。

在信息傳輸中，采用zigBee協調器完成信息的無線傳送，然后通過GPRS接口連接傳送到控制系統服務器端，完成采集、存儲的功能，此時，服務器進行數據分析、管理、及訪問的工作。

在用戶手機端，提供給客戶十分友好、直觀的APP程序界面，APP軟件通過訪問和共享停車系統的服務器，能快速、精準地幫助車主預約、找到并使用車位，如圖1所示。

3 系統組成

3.1 車位信息采集系統

每個車位前方均會安裝一個傳感器，通過地磁感應原理，利用差分比對方法采集將每個車位的使用/空閑信息，再配置一個zigBee無線網協議，用來控制每個車位的協調器，從而構成一個zigBee的小型無線網絡。該無線網絡是一個星型網絡，即有一個主節點和多個小網絡節點組成，每個終端小網絡節點負責傳輸各車位信息，同時，執行主節點的指令。主節點負責接收各小節點的信號，將這些信息傳輸給信息終端處理器，供處理器判斷、分析決策，同時，將這些信息共享給客戶手機APP端。

zigBee無線通訊、地磁感應器、主控芯片構成了車位信息采集系統，該系統需要持續供電以保證長期的車位采集，所以，低功耗是設計該系統的考慮因素之一。zigBee通訊模塊采用的是CC2520收發器芯片，地磁傳感器則使用HMC5843三軸低強度磁場傳感器芯片。

3.2 信息傳輸與控制系統

信息傳輸與控制系統利用zigBee無線通訊功能，匯集停車場中的全部車位信息，將這些信息通過GPRS網絡與用戶的手機終端進行數據交互。接收到客戶端的請求后，再利用zigBee網絡對每個車位實施精準控制，當客戶預約了某個車位，則在預約時段內，該車位被鎖定的信息，通過GPRS網絡從客戶的手機終端傳輸到服務器上，服務器則通過內部的zigBee無線網絡將指定的車位鎖定，不讓其他車輛停入。

3.3 用戶操作端

目前開發各個平臺APP的技術較多，例如Java、Swift等技術，通過調用信息服務器的zigBee協議，便能很方面地獲得車位的占用/空閑狀態。同時，在APP上可嵌入第三方的軟件開發工具包，為車主提供更實用的功能。如，可采用高德API，為車主提供定位功能和導航功能，也可還可采用支付寶的支付工具包，在App上集成線上付費功能，即可預付費也可后付費，為客戶提供多種支付方式。總之，車主可通過App快速掌握停車場的車位信息、停車布局、去往停車場的交通狀況，也可提前預約車位，提高車位的使用率，如圖2所示。

4 系統功能

4.1 共享車位信息

通過停車場內zigBee無線網絡，收集每個車位前的傳感器信息，將車位的空閑狀態傳輸至信息控制系統，同時，將停車場的布局及每個車位信息，通過GPRS網絡共享至客戶的APP端，實現實時車位共享功能。

4.2 預約車位功能

共享了車位信息后，車主即可通過手機APP進行預約車位操作，手機APP的信息通過GPRS網絡傳輸至信息控制系統，控制服務器接收指令后，再通過zigBee無線網絡，鎖定預約的車位，并在信息控制系統中將鎖定的車位標記為使用，同時，共享至所有車主的手機APP端。

4.3 指引停車功能

利用傳感器定位功能繪成停車場布局圖，精準定位空余車位，并結合客戶所在位置，智能為客戶推薦最便捷的尋味路線，將導航信息通過GPRS網絡共享至客戶APP端，為用戶提供更精確的停車誘導、車位引導和反向尋車等功能。

4.4 附加功能

在手機APP中嵌入第三方軟件工具包，可實現地圖導航、自助繳費、反向尋車等功能。

5 結論

本文利用zigBee和GPRS通訊技術，結合當下流行的手機APP應用，提出了一套完整的智能尋位停車系統解決方案，并對每個系統模塊做了分析及研究，真正實現停車資源的實時共享及充分利用。在該停車系統的研究方案下，結合智慧中國的發展目標，依托車聯網、物聯網及移動互聯的技術發展，今后城市中每個停車場都將會成為一個停車信息點，通過數據互通、信息共享，打通信息壁壘，將每個信息孤島連接起來，形成一個真正意義上的城市物聯網，用戶只需要通過移動終端即可清晰可見城市每各角落的停車位信息，利用手機APP實現預約停車日期、停車起始時段、自助繳費等，通過自帶地圖實現智能導航，幫助車主估計達到的路途時長，讓車主以最快捷的路徑達到目的停車場找到停車位。如此，我們的城市交通管理會更加便捷智能，避免駕駛員的無用車程，充分提高城市各區域停車場車位的使用率，城市管理者還可以通過實施差異化停車費用，管控和調節特殊時段特殊區域的高峰停車問題。

參考文獻

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