基于物聯網的智能訂位泊車計費系統設計

白志青，鄭 勇

(1.安徽工貿職業技術學院，安徽淮南 232001；2.安徽普云信息科技有限公司，安徽淮南 232001)

隨著我國社會經濟的迅速發展，人民的生活水平逐步提高。汽車逐漸走進千家萬戶，越來越多的家庭擁有一輛或多輛汽車，但是城市停車設施的規劃、建設、管理等與日益增長的汽車數量完全不匹配，使停車越來越難，常常出現“一位難求”的情況。許多城市繁華區域的交通環境愈加惡劣，有的停車場內停車位供不應求，而有的停車場內的車位卻空閑，各個停車場沒有連成一體，沒有實現停車場停車位的資源共享，停車場停車位利用率不均衡[1]。有的車輛停放隨意，導致交通擁堵現象不斷，秩序混亂。有的停車場內還需要安排專人維持停車秩序，浪費人力、物力，而且有些車輛為尋找停車位而盲目巡游，不僅容易造成本可避免的交通事故或者擁堵現象，并且排放出來的尾氣容易造成空氣的污染。

在“互聯網+”的時代，應將停車難這一問題和“互聯網+”進行有效的融合，充分利用物聯網技術，追求快捷、方便的停車環境。智能訂位泊車計費系統是一款基于物聯網技術、微信或者支付寶平臺的智能預約訂位、定位泊車、精準計時計費的高效泊車服務產品，它通過新型專用車位鎖對車輛的車牌進行識別，然后計時、計費，并將繁華區域幾公里以內的停車場停車位互聯在一起，建立總的車位查詢系統和車位誘導系統，合理利用有限的停車資源。整個過程簡單、方便、快捷，使停車場的管理系統更加智能化、合理化和人性化，提高城市居民的生活質量，具有很強的推廣和實用價值。

1 智能訂位泊車計費系統總體設計思路

利用物聯網技術，設計一款新型專用車位鎖，能夠進行車牌識別、精準計時計費、車位保護等；將周邊停車場停車位互聯，建立總的車位查詢系統和誘導系統，合理利用有限的停車資源，進行車位數統計、車位預約、定位泊車；借助微信或者支付寶平臺，直接用手機實現智能訂位、快捷支付等。智能訂位泊車計費系統網絡結構如圖1所示，智能訂位泊車計費系統整體設計思路如圖2所示，設計流程如圖3所示。

圖1 智能訂位泊車計費系統網絡結構

圖2 智能訂位泊車計費系統整體結構設計思路

圖3 智能訂位泊車計費系統設計流程

智能訂位泊車計費系統一體化結構功能圖如圖4所示。用戶借助微信或者支付寶平臺，實名關注停車場管理系統公眾號，進入智能訂位泊車計費系統，查詢車位，通過車牌號碼預訂停車位，車輛進入停車場后，通過車位誘導系統，找到預訂的車位，車位鎖識別車牌號碼，車輛進入車位，計時計費，停車結束后，掃描二維碼，支付繳費，車輛離開車位。

圖4 智能訂位泊車計費系統一體化結構功能圖

1.1 車牌識別計時計費智能伸縮型車位鎖的設計

車牌識別計時計費智能伸縮型車位鎖是一款基于單片機控制技術、車牌識別技術、氣壓傳動技術以及感測技術于一體的智能停車收費產品，是具有識別記憶車牌號碼、計時、計費與支付功能于一體的車牌識別計時計費的智能伸縮型車位鎖。

1.1.1 智能伸縮型車位鎖的硬件結構

智能伸縮型車位鎖處理器采用單片機控制技術，主要由單片機處理器、車牌設別系統、支付系統、接近傳感器、步進電機、傳動伸縮部分、電源部分以及語言提示裝置等組成。其硬件控制結構示意圖如圖5所示。

圖5 智能車位鎖硬件控制結構示意圖

整個停車鎖由鎖體和車位樁兩部分組成，鎖體分為上下兩部分，上部分稱為鎖舌，下部分稱為鎖殼，鎖殼比鎖舌稍微大點，便于鎖舌靈活伸縮；鎖舌安裝有接近傳感器、廣角攝像頭以及處理器。鎖舌與鎖殼內置采用傳動伸縮桿，在處理器的控制下能夠靈活伸縮。鎖殼牢固(可以用水泥灌注)埋在地下至鎖舌處，每個停車鎖都配有二維碼(支持微信和支付寶)的車位樁，車輛靠近車位時，鎖舌智能識別記憶車牌，自動縮進鎖殼，車輛駛近車位停好，車主用手機掃描車位樁的二維碼，鎖舌慢慢升起至傳感器感測車體底部，同時計費系統開始計時計費，語言系統提示“已經鎖好，歡迎光臨”，還有保護車輛、防盜的功能；當車輛要離開車位時，車主掃描車位樁二維碼付費，鎖舌縮進鎖殼，傳感器感測車體已經離開，鎖舌自動彈起，語言系統提示“已經解鎖，歡迎下次光臨”。若付費不成功或是沒有付費，鎖舌仍然頂住車體底部，語言系統將產生報警信號，PC端實時監控并實時處理相關問題。其外觀結構如圖6所示，安裝示意圖如圖7所示。

圖6 智能計時計費伸縮型車位鎖外觀結構示意圖

圖7 智能計時計費伸縮型車位鎖安裝示意圖

這種新型車位鎖結構與地面保持在一平面上，車輛不會碰撞或者刮擦車位鎖。新型車位鎖堅固、耐用、不占用空間，對車位也能起到保護作用，防止車輛停放混亂，避免“一車占兩位”等現象。它最大優點是能夠在現場進行車牌記憶、識別、計時、計費、支付，節省了人力、物力，避免了出口付費等待、車輛擁堵現象，可以應用于室內外大中型停車場或者道路邊停車區域。

1.1.2 智能伸縮型車位鎖的相關軟件設計流程

1.1.2.1 智能伸縮型車位鎖默認車牌信息代碼(預約停車位)軟件設計

車主通過微信或者支付寶平臺選擇停車位并輸入車牌號碼，車位鎖接收到車牌信息碼就會儲存、記憶車牌信息碼，默認車牌信息代碼進行預約車位。如果車主因為其它原因不需要停車位了，可以實時取消車位預訂。其軟件設計流程圖如圖8所示。

圖8 默認車牌信息代碼(預約停車位)軟件設計流程圖

1.1.2.2 車輛駛進停車位軟件設計

鎖舌起始保持彈起狀態，當車輛靠近車位鎖時，處理器會識別車牌號碼，并與默認車牌號碼進行比對，若一致，處理器會驅動伸縮桿，鎖舌縮進，車輛駛進停車位，鎖舌頂部接近傳感器就會感測到車體，處理器控制伸縮桿不會彈起，這個過程車牌的識別信號優先權大于傳感器的感測車體的信號，即使有其它物體接觸到傳感器，鎖舌也不會縮進。若處理器識別車牌號碼與默認車牌號碼比對不一致，車位鎖仍然彈起狀態，保護車位。車輛駛進停車位流程圖如圖9所示。

圖9 車輛駛進停車位流程圖

圖10 車輛駛出停車位流程圖

1.1.2.3 車輛駛出停車位流程設計

停車結束，車輛駛出停車位，鎖舌頂部接近傳感器就會感測不到車體，則給處理器信號，處理器控制伸縮桿啟動，鎖舌自動彈起，保護停車位，其流程圖如圖10所示。

1.1.2.4 步進電機控制仿真實驗

步進電機控制仿真實驗使用Proteus軟件進行仿真，當車輛靠近車位鎖時，將車牌信息與默認車牌信息進行比較，若一致相當于按下KN，步進電機逆時針反轉，車位鎖鎖舌縮進，車輛駛進停車位；若不一致，車位鎖鎖舌保持升起狀態。當停車車輛駛出車位時，車位鎖頂部傳感器感測不到車體相當于按下KP，步進電機順時針正轉，車位鎖鎖舌伸出，保護車位，防止其它車輛駛進[2]。步進電機控制仿真實驗如圖11所示。

圖11 步進電機控制仿真實驗

1.2 通過Internet將周邊停車場停車位互聯，建立總的車位查詢系統和誘導系統

將周邊停車場停車位都安裝車牌識別計時計費的智能新型專用車位鎖，通過Internet將車位鎖互聯，建立總的車位查詢系統；利用車位鎖，進行定位，建立車位誘導系統。網路拓撲基本結構圖如圖12所示。

圖12 網路拓撲基本結構圖

1.3 借助微信或支付寶平臺，在線訪問停車場管理系統，實現停車前預約，停車后支付

微信是騰訊公司開發與運營的一款社交軟件，界面簡潔、功能豐富，用戶使用廣泛。微信用戶在關注商家公眾號后，可以直接訪問商家界面，完成對信息和數據的查詢、發送與請求。借助微信或支付寶平臺，商家可以建立在線應用。本系統就是借助微信或支付寶平臺實現在線訪問停車場管理系統，與專門停車系統開發軟件APP相比較，本系統更方便，不會占用手機過多的空間，并且支付快捷方便。

具體思路是：借助微信或支付寶平臺，實名關注停車場管理系統公眾號，進入智能訂位泊車計費系統，查詢車位，通過車牌號碼預訂停車位，車輛進入停車場后，通過車位誘導系統，找到預訂的車位，車位鎖識別車牌號碼，車輛進入車位，計時計費，停車結束后，掃描二維碼，支付繳費，車輛離開車位。整個過程簡單、方便、快捷，使停車場的管理系統更加智能化、合理化和人性化。

2 實現功能

(1)預訂車位。當車主確定目的地后，車主便可以通過微信或支付寶平臺進入停車場管理系統尋找附近的空閑停車位，用車牌號碼進行預約；被預約的車位上對應的智能停車鎖便會進行相應的操作，記憶存儲車牌信息，防止車位被其他車輛占用，達到真正意義上的“預訂車位”。

(2)停車誘導。根據車主選定的停車位，系統會提供給駕駛員最佳路線，同時結合衛星GPS全球定位系統中的導航模塊指導車主駕車去往預訂停車位所在的停車場，便于用戶快速找到停車位。

(3)車輛入位。當車主按照服務器提供的路線到達預定的停車位時，車位鎖會識別車牌號碼。若一致，鎖舌自動縮進，車輛駛入車位。

(4)防盜模式。車主將車停好后，掃描車位樁上二維碼。鎖舌自動彈起，根據鎖舌頂端的傳感器控制距離，頂住車底，將車“鎖”在停車場，防止除用戶以外的其他人員將用戶的車駛離車位，保證用戶的車不丟失。若車被強制駛出，系統將發出報警信號。

(5)完成繳費。車主結束停車后，掃描車位樁二維碼，系統結算停車時長和停車費用，便于車主實時支付停車費。

(6)駛離車位。在繳費完成后，車位鎖鎖舌縮進，車主開車離開車位，駛離停車場，結束本次停車服務。

3 結語

本系統設計了一款能夠進行車牌識別、計時、計費、支付于一體的智能型車位鎖，通過Internet將周邊所有停車場車位鎖互聯成一個整體，建立總體車位查詢系統，實現資源共享，并通過車位鎖建立停車場內停車路線引導系統。用戶直接利用手機微信或者支付寶進入智能訂位泊車計費系統，查詢車位，通過車牌號碼預訂停車位，車輛進入停車場后，利用車位誘導系統，找到車位，通過車位鎖識別車牌號碼，車輛進入車位，計時計費，停車結束后掃描二維碼，支付繳費，車輛離開停車位。整個過程簡單、方便、快捷，使停車場的管理系統更加智能化、合理化和人性化，使“停車不再難”[3]，提高城市居民的生活質量，應用前景非常廣闊。