基于物聯網技術的智能停車場方案

成俊雯

（浙江郵電職業技術學院 浙江紹興 312366）

伴隨著人類代步工具的發展，私家車數量越來越多，人們對停車場的需求量不斷提高，停車場的高效利用與智能化管理對城市發展、民生保障有著重要意義。目前，市面上大多數停車場管理系統仍屬于傳統型，沒有對整個停車場實行智能化管理，車主無法提前了解車位信息和快速預定停車位，以致出現區域擁堵、停車難、找車難等城市頑疾［1］。另外，很多停車場由于收費昂貴，或者信息不對稱，反而有大量停車位處于閑置狀態，造成了資源的浪費。

在國家政策扶持下，智能停車場技術也在逐漸突破。目前，國內智能停車場系統普遍采用RFID射頻識別技術，實現汽車自動進場、離場及收費，但在效率、成本和效果上仍有提升空間，特別是無人值守停車場，一旦識別失敗，系統的自校正、自適應技術未完全達到智能化水平［2-3］。同時，隨著NB-IoT技術的商業化發展，對于NB-IoT在停車上應用的呼聲也極高。在“2017物聯網與企業創新發展高端論壇”上，廣州嘟嘟物聯科技有限公司公布了世界首例商用NB-IoT智能車位鎖，可提供大型商場、醫院、學校、政府、企業等場景的智能停車管理和車位共享服務，市場前景非常廣闊。

本文從實際需求出發，設計了一種以藍牙和NB-IoT技術作為通信網絡的智能停車場方案，該方案可提供快速查找附近停車位、預約車位、精準導航、自動停車、手動停車、自助繳費等功能，節省了人力成本，避免出現逃費、財務等各種漏洞，真正實現了停車場安全、有效的無人化管理。同時，提高了車位周轉率，減少了用戶找車位時間，徹底解決停車難問題。

1 系統總體架構

智能停車場方案整體技術架構上分為傳感層、傳輸層、應用層3個層次。

傳感層包含車鎖、蜂鳴器、NB-IoT 模塊、藍牙模塊、閘機、攝像頭等設備，主要進行設備的控制和接入傳輸層網絡。傳輸層包含NB-IoT 和藍牙兩種通信方式，主要完成數據輸出，將傳輸模塊上傳的數據上傳到平臺，進而下發命令控制車鎖等硬件設備及發送信息至應用終端。應用層主要有平臺、用戶和管理員3 個終端，主要完成整個業系統的功能實現，通過對終端的操作、平臺的處理，進而實現智能停車場所有業務流程。

根據以上要求，系統的總體方案可以設計成圖1框架模式。

圖1 系統總體方案設計框圖

2 功能模塊設計

2.1 智能停車場APP

智能停車場APP分為用戶終端和管理員終端兩個版面。用戶終端包含用戶注冊、用戶登錄、密碼修改、用戶充值、車鎖報修、預約停車、手動停車、手動關鎖、結算支付等功能；管理員終端主要包含車位管理、車鎖日常監測維護的操作。APP 與各個停車場合作，實時查看周圍停車場，利用互聯網技術，全面掌握各個城市的最新狀況，選擇最好的路線導航，讓用戶可以更加快速、精準地尋找到停車位，給用戶停車帶來了極大的便利。

2.2 閘機模塊

用戶登錄智能停車場APP 預約車位，預約成功的車輛開至停車場閘機前，閘機通過攝像頭識別車牌信息，同時，后臺驗證該車輛是否為已預約車輛。若該車為非預約車輛，則閘機不打開，不允許該車輛進入；若該車為預約車輛，閘機將自動打開，允許車輛進入，并在車輛完全通過后關閉，如圖2所示。

圖2 閘機模塊工作流程圖

2.3 車位鎖模塊

智能車位鎖能夠協助車主完成停車相關的操作，包括自動停車、自動關鎖、電量監測、自動報警功能。預約車主進入停車場后，可通過APP 內置AR 微導航快速精準地尋找到停車位，當靠近車位鎖5m 時，車位鎖自動下降開鎖［4］。若車位鎖成功下降，則將結果發送至用戶終端，開始停車計費；若車位鎖未下降成功，則可嘗試手動停車。手動停車有兩種方案，分別是通過藍牙、NB-IoT兩種通信方式實現。當提示車位鎖下降失敗，則用戶可通過智能停車場APP 選擇“藍牙”或“NB-IoT”手動開鎖，若其中一種通信方式未能成功下降鎖，則后臺直接轉換為另一種通信方式發送下降鎖的命令至車位鎖。直至后臺驗證車位鎖已成功下降，則將結果發送至用戶終端開始停車計費，藍牙手動開鎖如圖3所示。

圖3 通過藍牙方式下降車位鎖

當車輛將駛離停車場離開車位鎖5m時，車位鎖自動上升，后臺驗證車位鎖是否上升成功。若驗證該車位鎖已成功上升，則將結果發送至用戶終端停止停車計費；若驗證該車位鎖未上升成功，則將結果發送至用戶終端，提示車位鎖上升失敗，是否嘗試手動關鎖。手動關鎖同樣可通過用戶端APP選擇“藍牙”或“NB-IoT”兩種通信方式實現，直至后臺驗證車位鎖已上升，將結果發送至用戶終端停止停車計費。

當車位鎖受到外力撞擊時，將報警信息發送至后臺，后臺存儲并下發報警指令至車位鎖，鎖上的蜂鳴器連續鳴叫直至未感受到外力。此外，車位鎖每天進行電量監測，向后臺發送一次電量信息，后臺會對電量信息進行存儲及判斷，保證車位鎖正常工作。

2.4 云服務平臺

云服務平臺是整個系統的核心，充分運用了云計算和大數據服務為停車場提供數據存儲和計算資源。平臺存儲了停車場和車位的位置信息、用戶的檔案等，以支持實時查詢，同時，能接收并處理停車場端、移動客戶端、Web 站點及第三方服務發送的請求［2］。云服務平臺開發為3個集群，即消息傳遞平臺、實時計算平臺和文件系統。消息傳遞平臺可以均衡負載；計算平臺實時處理數據，并傳遞有效數據；文件系統基于數據庫，應用層可以訪問數據庫，并讀取數據［5-6］。

3 結語

本設計提供了一種新型的智能化停車場方案，同時，兼容自動停車和手動停車兩種停車方式。自動停車時，當用戶車輛靠近車位鎖5m內，車位鎖自動下降。若車位鎖未下降成功，則可嘗試手動開鎖，以NB-IoT技術和藍牙技術兩種通信方式完成手動停車，避免因識別準確率和系統穩定性帶來的偶發故障問題，實現了停車場安全、有效的無人化管理，減少了找車位的時間，提升了車位使用率。