一種基于NB-IoT的共享停車技術

張爍　黃鈺泯　都秉甲

摘? 要：隨著國內人均汽車占有量的不斷提高，車位也逐漸變得難找，存在車主找不到車位和車位利用率的供需矛盾。文章使用物聯網相關技術，采用NB-IoT通信模塊，基于OneNET平臺，通過微信小程序開發，實現了一套共享停車系統。系統應用場景包括私人停車位和公共停車位，本技術能夠充分利用公共停車位和私家車位，即能做到停車信息及時發布和查找空閑停車位。小程序具有查詢空閑車位及其位置信息，掃碼停車，實時繳費等功能。

關鍵詞：共享停車;物聯網;NB-IoT;OneNET

中圖分類號：F299.24? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）23-0160-02

Abstract： With the continuous improvement of domestic per capita car ownership， parking spaces are gradually becoming difficult to find， and there is a contradiction between supply and demand that car owners can not find parking spaces and the utilization rate of parking spaces. By adopting the technology related to the Internet of things andusing the NB-IoT communication module， based on the OneNET platform， through WeChat Mini Programs development， this paper achieves a shared parking system. The application scenarios of the system include private parking spaces and public parking spaces. This technology can make full use of public parking spaces and private parking spaces; that is， it can release parking information and find free parking spaces in time. Mini Program has the functions of querying free parking space and its location information， scanning code parking， real-time payment and so on.

Keywords： shared parking; Internet of things; NB-IoT; OneNET

1 概述

當前停車場由于技術管理手段落后帶來一系列問題，以下是主要問題：（1）信息孤島：由于停車位的信息化水平低，用戶往往不能準確獲知車位信息，導致在停車資源嚴重缺乏的情況下存在大量的閑置，停車場收益下降、用戶停車困難。（2）計價單一：停車場只是簡單的均價停車收費，無法滿足日益復雜的精細化、差異化收費。（3）通行效率低、用戶體驗差：出行高峰期停車場出入口嚴重擁堵，往往浪費用戶大量時間，也影響停車場運行效率。（4）停車場效益損失：傳統停車場存在人工參與過多、PC 電腦故障率高，造成人力、管理、維護成本高，造成極大的效益損失。面對目前的這些問題，為了盤活停車場資源，以及有效利用私家或者小區空余車位。我們迫切的需要通過物聯網、互聯網技術手段對傳統的停車場進行技術升級，提升停車場運行效率。對停車場硬件進行智慧化升級，自動檢測車位狀態、智能繳費等，降低人工的使用提高效率。

本技術采用基于NB-IoT的通信技術，目前，NB-IoT以其低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的優勢，正受到整個通信產業鏈的高度重視，國內運營商正在對NB-IoT網絡加緊布局。本共享停車技術緊跟物聯網技術發展趨勢，面向規模潛在城市停車的應用市場，設計與實現基于NB-IoT的智能共享停車位系統。

2 共享停車系統主要組成

2.1 停車節點

停車節點由供電設備和電路、步進電機、STM32芯片、NB-IoT芯片、鎖臂和保護外殼組成。節點的位置信息、使用狀態及停車后的計費情況可以在客服端進行查詢。

2.2 通信模塊

采用中國移動NB模組NB-IoT M5311結合STM32 F103RCT6芯片模塊實現節點信息上傳功能。

2.3 信息服務平臺

公共物聯網平臺采用OneNET云平臺，共享停車信息平臺則是自搭的服務平臺。OneNET平臺保存節點狀態和位置，并針對用戶的需求下發相應指令。共享停車信息平臺周期性從OneNET平臺獲取節點數據，用于與客戶端相關的業務邏輯處理，將客戶端的開鎖請求傳送到OneNET云平臺，通過指令發送給指定停車節點。共享停車信息平臺還負責用戶信息管理。

2.4 客戶端

基于微信小程序的客戶端，實現了包括兩種模式，租賃和發布模式。租賃車位模式中實現了包括繳費、預約、停車引導和節點信息查詢功能。發布車位模式主要實現了車位發布和費用核算和租車人信息查詢的功能。

3 停車系統功能

描述為從節點的注冊到用戶的使用過程。

3.1 節點注冊

平臺管理員可以在平臺注冊車位的相關信息，包括：位置信息，收費情況，持有人電話等。注冊后用戶可以在小程序查找附近的節點相關信息。

3.2 車位預約及停車引導

用戶在客戶端查詢到附近節點相關信息時，可以在小程序進行付費預約，預約后，節點信息修改，限制其他用戶進行操作，等待預約用戶進行掃碼停車。用戶可以通過小程序內的導航系統到達相應節點，以進行停車服務。

3.3 掃碼停車及付費

當停車節點車位狀態為空閑時，鎖臂處于上升狀態，停車節點外殼上帶有二維碼，當用戶在客戶端根據導航到達節點時，掃描二維碼確認，開始進入計費界面，鎖臂下降;當用戶想結束停車時，駛離節點，點擊結束停車，在客戶端進行付費后，鎖臂上升。結束停車后，節點信息更新，等待下一輛車的到來。

3.4 反向尋車

若用戶進行了停車操作，對于私人停車位，用戶可以在客戶端查詢其停車位置，利用導航系統到達;對于公共停車位，例如大型停車場，節點注冊時已經在平臺登記了相關信息，用戶注冊時也登記了車牌信息，用戶可以在客戶端輸入自己車牌號，即可查找自己車輛所在停車節點的信息，方便快速查找到自己車輛。

4 系統技術路線

（1）感知層以基于NB-IoT的停車節點作為核心單元。充分發揮停車業務的小帶寬特點，以及NB-IoT的覆蓋增強的優勢，設計并實現一款基于NB-IoT的停車節點，實現該停車節點的軟硬件設計與研發。（2）傳輸層主要以運營商NB-IoT網絡作為傳輸通道，發揮NB-IoT的低速率、低功耗和覆蓋增強的技術優勢。（3）控制層主要基于微信小程序搭建用戶應用軟件，實現用戶停車位的發布、查詢和預約，以及現場掃描開鎖、支付等操作。（4）云應用主要利用中國移動OneNET平臺的開放能力，進行平臺應用編輯開發，對NB-IoT停車節點的接入通信以及業務行為進行統計分析;基于微信公眾號平臺對用戶的訪問量、訪問行為等進行統計分析等。對于地鎖式停車節點，用戶可以通過客戶端，向停車服務平臺提出服務申請，服務平臺將控制指令發送至OneNET云端，云端通過NB-IOT網絡將指令發送給地鎖控制鎖臂升降，為用戶保留車位。（5）基于NB-IoT停車節點完成對是否有車在該車位上停放的判斷，當判斷出無車輛停放時，監測節點通過無線的方式向中心發送車位空閑信息，當判斷出有車輛停放時則發送車位占用信息;車輛檢測檢點布設于停車場出入口處，用于感知車輛通過信息。（6）客戶端小程序基于MVVM架構，利用Model層存儲數據，利用View層顯示數據，V-model由系統直接提供，從而減少了代碼量。項目核心邏輯利用JavaScript來編寫，定義了軟件的生命周期函數，邏輯處理函數，狀態觸發等基礎函數，通過HTTP請求實時獲得結點的狀態。界面展示則利用WXML標記內容，為內容添加層次關系，該層綁定了CSS類和大量的邏輯觸發函數。最后通過CSS技術來美化用戶界面。開發過程中借用第三方應用集成了導航功能，使得功能進一步完善。

5 本系統的拓展思路

5.1 客戶端

除了小程序之外，還可以開發微信公眾號，手機APP，對于大型的停車場，為了方便管理員管理節點，還可以將節點信息傳到引導屏。

5.2 停車鎖的選擇

智能停車系統針對不同應用場景可接入多廠家、多形態、多檢測方案車檢器。例如，如果車位位于路邊，可以采用埋地式的車位鎖，對于大型停車場，可以采用貼地式的地磁感應鎖，以做到節點抗干擾能力強，節點信息可以實時上傳到停車場入口的顯示大屏，使得停車更加便捷，如圖2。

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