基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的系統(tǒng)集成破解社區(qū)機(jī)動(dòng)車管理的難題

沈 科

上海理想信息產(chǎn)業(yè)（集團(tuán)）有限公司 上海 200000

目前，居民社區(qū)機(jī)動(dòng)車管理基本上采用的是車牌識(shí)別，車輛道閘控制車輛進(jìn)出，非月租車的收費(fèi)人工登記，以及特種車輛的人工引導(dǎo)等。外來(lái)車輛進(jìn)入小區(qū)的行駛是依靠地面指引線或特保人員引導(dǎo)。車位編號(hào)通過(guò)油漆指示，地面油漆框線顯示車位識(shí)別。這樣的機(jī)動(dòng)車停車管理方式對(duì)初始投資成本不很高，運(yùn)行成本較高。可是，如果想預(yù)知小區(qū)停車狀況，特別是社會(huì)車輛想停靠小區(qū)也是帶有很大的盲目性，小區(qū)的車位停靠信息對(duì)停車用戶來(lái)說(shuō)是不對(duì)稱的，即使進(jìn)入小區(qū)后，空車位搜索十分困難，這不僅加劇了小區(qū)居民的停車難度也大大增加了社會(huì)車輛運(yùn)行停車的困難程度。如果引入目前高檔寫字樓實(shí)行的基于視頻監(jiān)控的停車引導(dǎo)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)在停車庫(kù)安裝了停車引導(dǎo)屏、停車位空/占指示燈、道口道閘、車牌識(shí)別和收費(fèi)系統(tǒng)、包括在公共街道發(fā)布這些寫字樓的停車信息系統(tǒng)等，雖然這些都由中心控制方便了機(jī)動(dòng)車管理，但是，這個(gè)系統(tǒng)價(jià)格昂貴，運(yùn)行成本很大，又是僅在室內(nèi)適用，基本在居民小區(qū)沒(méi)有推廣。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能停車應(yīng)運(yùn)而生，其基本功能是指示停車位有無(wú)占位，并且把這個(gè)數(shù)據(jù)通過(guò)NB-IOT傳送到專業(yè)的管理平臺(tái)，平臺(tái)對(duì)這些數(shù)據(jù)處理后，發(fā)布給需要這些數(shù)據(jù)的管理部門或個(gè)人，缺陷是無(wú)法直觀引導(dǎo)外來(lái)車輛。

一、地磁的一般介紹

（一）地磁的構(gòu)成

地磁是由處理器、電磁傳感器、NB-IOT通訊模塊、電源模塊、調(diào)試接口和增強(qiáng)尼龍外殼組成。地磁檢測(cè)器內(nèi)的零件全部經(jīng)過(guò)抗氧化、耐高低溫、高濕度測(cè)試，同時(shí)采用無(wú)磁抗干擾優(yōu)質(zhì)材料。增強(qiáng)尼龍外殼耐高壓抗沖擊且具有良好的密封性，另外還具備耐高溫防酸堿防水抗紫外線。

地磁的CPU——處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)；

電磁傳感器——工業(yè)級(jí)三軸磁場(chǎng)傳感器，探測(cè)是否有車輛的停靠；

NB-IOT通訊模塊——負(fù)責(zé)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸；

電源模塊——對(duì)電池的工作狀態(tài)進(jìn)行有效管理，負(fù)責(zé)電池電量數(shù)據(jù)處理和上報(bào)；

調(diào)試接口——安裝完成以后初始化數(shù)據(jù)。

（二）地磁的使用和基本工作原理

1.地磁的使用。基于NB-IOT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的地磁，應(yīng)用到居民小區(qū)時(shí)，是當(dāng)有車輛停靠停車位（或違章停車位）時(shí)，地磁探測(cè)到了車輛停車信息，它會(huì)發(fā)出有車輛停靠停車位的信息。當(dāng)車輛離開(kāi)停車位時(shí)，地磁會(huì)探測(cè)到所在區(qū)域沒(méi)有車輛停靠，它會(huì)發(fā)出沒(méi)有車輛停靠的信息。方便了小區(qū)機(jī)動(dòng)車的管理。地磁的應(yīng)用減少了原來(lái)傳統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車管理的開(kāi)路挖管布線的麻煩和投資。維護(hù)方便、安全可靠、實(shí)用性強(qiáng)、性價(jià)比高和壽命系數(shù)高。

2.地磁的基本工作原理。首先，所選用的三軸地磁傳感器是通過(guò)探測(cè)車輛停靠區(qū)域時(shí)，車輛對(duì)地球磁場(chǎng)產(chǎn)生的擾動(dòng)來(lái)探測(cè)車輛的存在的。基于離地球上空幾公里以上的磁場(chǎng)基本是一個(gè)恒定值。當(dāng)有較大的鐵磁性物體停靠被探測(cè)區(qū)域時(shí)，這個(gè)物體會(huì)對(duì)地球磁場(chǎng)產(chǎn)生很大的擾動(dòng)，地球磁場(chǎng)只要有五千至六千分之一的變化，地磁傳感器就立即可以分辨出來(lái)。實(shí)際上車輛停靠的區(qū)域?qū)Φ卮诺挠绊戇_(dá)到地磁強(qiáng)度的十分之一不到。所以，使用地磁傳感器來(lái)探測(cè)車輛，它具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，即極高的靈敏度，很好地檢測(cè)精度和穩(wěn)定性。

實(shí)際應(yīng)用中，是通過(guò)對(duì)模型水平軸（X軸）地磁場(chǎng)強(qiáng)當(dāng)前值與基礎(chǔ)值之差的絕對(duì)值的計(jì)算、以及通過(guò)對(duì)模型垂直軸（Z軸）地磁場(chǎng)強(qiáng)當(dāng)前值與基礎(chǔ)值之差的絕對(duì)值的計(jì)算，最后，將這兩個(gè)絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)數(shù)累加，如果累加值小于限定值時(shí)，確定車輛不在地磁所在區(qū)域。同樣，模型垂直軸方向（Z軸）地磁場(chǎng)強(qiáng)度也可以檢測(cè)是否有車輛停靠。

3.信息安全：應(yīng)采用安全設(shè)計(jì)技術(shù)、加密傳輸技術(shù)，確保設(shè)備、信息等的安全，嚴(yán)防非授權(quán)用戶的侵入和機(jī)密信息的泄漏；應(yīng)采取必要的冗余技術(shù)、異地災(zāi)備等技術(shù)手段保證系統(tǒng)及信息的安全性。

（三）地磁安裝

1.鉆孔。按照地磁的基本尺寸，確定鉆孔大小和深淺，用水鉆完成。

2.預(yù)埋：封閉待安裝的車位，選擇在停車位正中間用打孔機(jī)打一個(gè)深度略大于120mm，直徑為100mm的圓洞，打孔情況可以根據(jù)實(shí)際情況選擇，填料可以使用砂和水泥按比例配備、瀝青等。

3.調(diào)試：對(duì)安裝預(yù)埋完成的地磁數(shù)據(jù)初始化。

二、系統(tǒng)介紹

（一）系統(tǒng)架構(gòu)

1.地磁檢測(cè)器檢測(cè)車位狀態(tài)（占用/空閑）信息；

2.地磁檢測(cè)器將檢測(cè)到的車位狀態(tài)信息發(fā)送至平臺(tái)。（1）基于SAAS解決方案

系統(tǒng)為不同類型停車場(chǎng)管理提供了一個(gè)穩(wěn)定的、功能齊全的服務(wù)性平臺(tái)；

各業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)均架構(gòu)在統(tǒng)一的服務(wù)平臺(tái)上，各子系統(tǒng)為基于平臺(tái)的業(yè)務(wù)模塊，通過(guò)平臺(tái)集成。（2）完善的系統(tǒng)災(zāi)備管理機(jī)制

當(dāng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以在極短的時(shí)間內(nèi)熱切換到備份系統(tǒng)，使得系統(tǒng)可以提供24小時(shí)不間斷服務(wù)；

完善的數(shù)據(jù)維護(hù)和備份機(jī)制，保障數(shù)據(jù)的安全性；

平臺(tái)采用多點(diǎn)異地的部署方式，保障服務(wù)在某一點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的時(shí)候可以切換到異地服務(wù)。

（3）采用當(dāng)前最先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)

核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)采用JAVA開(kāi)發(fā)，支持跨平臺(tái)部署；

多數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)支持，支持當(dāng)前主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)；采用成熟的系統(tǒng)架構(gòu)，系統(tǒng)可擴(kuò)展性穩(wěn)定性佳；采用當(dāng)前主流的安全加密技術(shù)，保障數(shù)據(jù)安全性；用戶交互UI采用充分考慮了用戶的使用習(xí)慣和美觀與簡(jiǎn)潔性；

支持業(yè)務(wù)層集群方式擴(kuò)展。（4）數(shù)據(jù)中心可以分布式集群部署支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備橫向擴(kuò)展

容錯(cuò)存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)；

采用HADOOP分布式文件系統(tǒng)，支持文件系統(tǒng)的可擴(kuò)展性；

支持用戶高可靠性和高并發(fā)處理的文件存儲(chǔ)訪問(wèn)。

（5）后臺(tái)可對(duì)海量的停車歷史記錄、車主信息等數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度的數(shù)據(jù)挖掘分析及處理，幫助管理人員做出正確的決策、預(yù)警等。

（二）系統(tǒng)的應(yīng)用

1.利用系統(tǒng)平臺(tái)提供的數(shù)據(jù)，管理人員對(duì)停車車輛實(shí)行計(jì)時(shí)，收費(fèi)、違停處理、停車記錄查詢、報(bào)表生成和催繳跟蹤。

2.通過(guò)平臺(tái)推送到微信用戶，可以查看車輛可以停靠區(qū)域的信息，可以預(yù)約，停車付費(fèi)，停車費(fèi)用結(jié)算和停車的業(yè)務(wù)辦理。

3.地磁的受限：由于地磁安裝實(shí)現(xiàn)智能停車管理還是在初步的啟動(dòng)階段，受安裝進(jìn)度的影響，社會(huì)對(duì)此新生事物認(rèn)識(shí)的局限性，手機(jī)安裝智能停車APP很有限。所以駕駛員臨時(shí)搜索空車位。或進(jìn)入停車小區(qū)搜索停車位缺少直觀性。不能被有效快速地指引到停車位置。造成車輛的社會(huì)盲目流動(dòng)，增加交通壓力，浪費(fèi)停車時(shí)間。所以，感知停車信息完成后，引導(dǎo)停車顯得尤其重要！

三、智能停車引導(dǎo)問(wèn)題的解決方案

（一）智能停車信息發(fā)布

除了微信停車信息發(fā)布，網(wǎng)站停車信息發(fā)布，停車小區(qū)附近的信息發(fā)布是快速有效的解決方法。

（二）現(xiàn)場(chǎng)信息發(fā)布形式的選擇

選擇戶外型LED顯示屏，這個(gè)顯示方式就目前市場(chǎng)情況來(lái)看，價(jià)廉物美，能耗低，質(zhì)量好，維護(hù)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，性能穩(wěn)定，防水防酸堿腐蝕措施相當(dāng)完善,亮度高,耐寒、耐高溫、透光均勻、配光效果佳。數(shù)據(jù)傳輸選用4G，節(jié)約了繁重的開(kāi)挖埋管的成本，節(jié)約了有線網(wǎng)絡(luò)資源，節(jié)約了場(chǎng)地，使網(wǎng)絡(luò)維護(hù)更簡(jiǎn)單。安裝地點(diǎn)的選擇更靈活，只要預(yù)埋一根電源線，就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

（三）LED顯示屏

青浦二聯(lián)馨苑美麗家園選用的是一款PH10紅綠雙色模組的顯示屏。表面采用環(huán)氧樹脂包封，抗UV、抗老化、抗腐蝕性。選擇紅色波長(zhǎng)627nm和綠色波長(zhǎng)522nm的管芯，配色對(duì)LED發(fā)光的亮度有嚴(yán)格要求，其中各種顏色亮度的配色比例為R：G=1：1,無(wú)馬賽克現(xiàn)象出現(xiàn)。水平視角≥120°,垂直視角≥60°。單元板模組尺寸：320mm×160mm。這次采用的顯示屏尺寸大小是960mm×320mm的顯示屏。模組分辨率：32點(diǎn)×16點(diǎn)。

（四）文字顯示與4G信號(hào)

多媒體終端播放器用4G信號(hào)播放是比較常見(jiàn)的。這種方式必須配置微機(jī)聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)成本和設(shè)備成本都很高，不適合社區(qū)推廣使用。而我們這次是把顯示屏納入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，推送停車位信息問(wèn)題就容易解決，設(shè)備成本和維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較低。但是，接口問(wèn)題，通訊協(xié)議問(wèn)題都是需要先期解決才能實(shí)現(xiàn)信息播放的。

小區(qū)有多個(gè)大屏。當(dāng)停車信息發(fā)布時(shí)需要通過(guò)云平臺(tái)，遠(yuǎn)程下發(fā)控制指令到大屏，以控制大屏顯示的信息。

方案是在大屏中安裝4G智能模塊。作為中間件，起到兩個(gè)作用：

大屏控制器型號(hào)：6K1（控制器內(nèi)容部分使用字庫(kù)協(xié)議，GBK編碼，更便于協(xié)議開(kāi)發(fā)）；

1.連接到大屏控制器

物理鏈路：以太網(wǎng)

通訊協(xié)議：《BX-5(M)K字庫(kù)控制器通訊協(xié)議用戶版（語(yǔ)音版）》

2.連接到A公司云平臺(tái)軟件

物理鏈路：電信4G

通訊協(xié)議：平臺(tái)下發(fā)指令基于《BX-5(M)K字庫(kù)控制器通訊協(xié)議用戶版（語(yǔ)音版）》實(shí)現(xiàn)大屏控制，添加心跳部分用于維護(hù)鏈路和識(shí)別4G模塊對(duì)應(yīng)的大屏位置。

控制屏命令下發(fā)：使用控制器專業(yè)開(kāi)發(fā)軟件，監(jiān)聽(tīng)報(bào)文獲取命令幀(具體可參看轉(zhuǎn)為定制的協(xié)議：發(fā)送實(shí)時(shí)顯示信息部分，此處只標(biāo)注本項(xiàng)目主要用到的)：

平臺(tái)-〉4G 模塊

空車位數(shù)值：

A5 A5 A5 A5 A5 A5 A5 A5 FEFF 00 80 00 00 00 00 00 00 61 02 26 00 A3 06 01 00 00 00 01 1D 00 00 00 00 00 00 0C 00 20 00 00 00 00 0A 00 00 00 00 01 01 01 00 02 00 02 00 00 00 38 38 A8 C3 5A

02 00 00 00：為顯示內(nèi)容長(zhǎng)度，即紅色部分字節(jié)個(gè)數(shù)；

38 38（88）：內(nèi)容部分為GBK2312編碼的字符；

26 00：為動(dòng)態(tài)區(qū)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；固定為06000000+36（十進(jìn)制）；

1D 00：長(zhǎng)度，固定為 02 00 00 00+27（十進(jìn)制）；

0000：區(qū)域開(kāi)始X坐標(biāo)，單位8像素,0*8=0，為X軸起始坐標(biāo)；

00 00：Y坐標(biāo)，單位為1像素。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用，使用安裝工程環(huán)境要求低，節(jié)省了開(kāi)支，便于進(jìn)一步推廣使用，維護(hù)簡(jiǎn)單，升級(jí)容易，理論穩(wěn)定運(yùn)行壽命3年以上。我們?cè)谇嗥值亩?lián)馨苑、電信信息園區(qū)和青浦的西郊家園試用，車輛停位率高，無(wú)盲流車輛，無(wú)違停車輛長(zhǎng)期占位，僵尸車輛處理迅速及時(shí)，車位利用率上升，收費(fèi)，欠費(fèi)和繳費(fèi)問(wèn)題基本解決。