基于NB-IoT 通信方案的智慧停車系統發展應用＊

叢順，董藝

（中國建筑第四工程局有限公司，廣東 廣州 510665）

智慧停車系統以停車位為基礎，結合無線通信、移動終端、物聯網IoT、GPS 定位、GIS 等技術打造城市停車位的采集、管理、查詢、預定及導航等服務[1]。近年來，隨著工業4.0 時代的不斷推進，城市汽車數量不斷攀升，然而城市土地資源有限，直接導致車位數量供不應求，車多位少矛盾日益突出，城市停車位數量存在巨大缺口。現階段，城鎮道路車輛亂停，早晚高峰車流擁堵問題頻發，在繁華商業區以及醫院、學校附近等人流較大街道區域，由于車位緊張導致擁堵而引發的交通事故屢見不鮮。停車難問題越來越成為制約城市發展的關鍵因素。

傳統的停車場占地面積較大，相應投資運營成本較高，對運營商來講建設投入高是主要的限制因素，非常不利于解決現有的停車問題。智慧停車的興起，是實現智慧城市和智慧交通的關鍵一環，其智慧化的先進服務和強大的大數據運轉能力，未來在緩解城市交通問題、改善城市綜合服務業、整合城市資源規劃、迎合城市綠色發展等方面將發揮其應有的價值[2]。

1 智慧停車發展現狀

停車場為車輛提供停放的車位，并為車主提供車輛保管服務，車主開車離場時需向車場運營商支付相應的停車費用。傳統停車場由車場工作人員、停車場所及簡單的基礎設備組成，全程由車場工作人員協助車主進出停車場及泊車，其數據系統不能與其他停車場實現共享。傳統智慧停車系統包括停車場管理計費系統、車位引導及反向尋車系統、防盜報警系統等。而近年來新興的智慧停車技術也在崛起，包括自動泊車機器人、共享與預約停車位、室內導航、大數據分析等，同時還可與智慧城市、智慧交通等聯動，未來發展潛力巨大。智慧停車是機械自動化+信息管控化+大數據產業資本運營化的新型城市停車模式，它將大大提升停車的時間效率、空間效率、人力效率、環保效率、信息管控效率以及大數據分析與應用效率、產業化運營效率、資本運作效率。

智慧停車自提出以來，經過十幾年的不斷進步與演變，已經在眾多一、二線城市得以推廣和應用，伴隨著市場示范效應的良好反饋，目前正以迅猛的態勢向全國范圍內的大中小城市持續輻射，智慧停車行業正駛入高速發展的快車道。數據顯示，2016—2020 年中國智慧停車市場規模不斷增長，2020 年中國智慧停車市場規模達154 億元。相關分析預測顯示，2022 年中國智慧停車市場規模將達200 億元[3]。

2 智慧停車制約因素

通過實際運營，觀察、記錄與分析互聯網管理平臺與實體車庫、無人停泊與有人停泊、大數據經濟收益與實際停泊收益等方面在城市停車運營過程中的占比與實效，同時綜合分析現有的通信解決方案和停車現狀，目前智慧停車行業發展的制約因素主要聚焦于以下3 個方面：停車位信息的互通、停車場數據的集成、云端大數據的分析處理[4]。在上述的3 個方面制約因素中，停車位信息的互通是智慧停車所有通信解決方案的基礎與關鍵，將各個停車場的停車數據信息有效連接并實時匯總是解決后續數據資源融合和大數據分析的重中之重。停車位信息經過有效的通信方案連通后，通過智慧停車系統內各停車場數據的集成和云端大數據的處理分析才可以順利開展，從而形成真正意義上的智慧停車。

3 智慧停車NB-IoT 通信解決方案

3.1 現有停車通信方案

在室內停車場，由于現場封閉，環境影響較小，多采用有線連接傳輸方案，信號傳輸無障礙時也可采用無線傳輸方案。相反，室外停車場因為環境復雜，多數情況布線困難，大都采用無線連接傳輸方案。現階段智慧停車無線連接傳輸方案主要由以下4 個部分組成：終端、網關、回傳設備（有線/無線）、數據平臺[5]。其中兩跳小無線技術普遍采用的是地接入方式，在終端與網關之間首先通過LoRa、RF、Zigbee 等無線傳輸技術實現泊車位的互聯互通，然后通過有線/無線回傳設備實現網關與云端數據平臺的連接。

現有的無線停車通信解決方案可以很好地實現停車泊位與網關的聯接互通，但仍滿足不了高可靠、廣覆蓋、低成本的實際需求。一方面，傳輸范圍受限，例如無線LoRa 技術在理想條件下的可傳輸范圍半徑可達1～2 km，然而現實當中由于環境因素停車場內覆蓋范圍僅150～200 m；另外一方面，Zigbee、LoRa、RF 等傳輸技術的網絡穩定性較差，可靠性不高，同時LoRa、Zigbee 等使用的輻射為非授信頻段，其傳輸信號容易受到周圍因素干擾，傳輸成功率低[6-8]。目前，應用較多的無線通信方案還有Sigfox、Telensa 等，但相比其他技術其市場占有率相對較小，且同樣存在上述頻段非授權、信號易受干擾等問題，應用可靠性受到影響。

基于現有停車通信方案的劣勢，互聯網運營商提供的授信可靠、廣泛覆蓋、低延時的移動物聯網技術可以彌補上述不足，實現停車位信息的實時共享功能。

3.2 NB-IoT 通信方案

基于NB-IoT 的智慧停車通信解決方案不同于以往的無線傳輸技術，它的數據經過終端采集后不用通過網關，直接傳輸到NB-IoT 網絡，然后傳送到IoT 平臺。IoT 云平臺通過對收集到的終端動態數據進行匯總處理，并同時向數據平臺提供對應的服務端口[9-10]。基于NB-IoT 的通信解決方案可以解決停車場數據的無線聯通問題，并且還具備延時率低、可靠性高、覆蓋范圍廣的優點。首先，NB-IoT 通信解決方案由網絡運營商運營和維護，建設部署相對簡單方便，節省了中間過渡網關的安裝、供電以及維護，停車場內只需在各個車位設置具備NB-IoT 功能的智能裝置終端即可。另一方面，傳輸范圍較遠，NB-loT 無線通信方案采用長距離無線傳輸技術，同時基站在各區域布置相對密集，覆蓋范圍廣，根據通信運營商提供的相關數據，其在城市區域內的輻射范圍半徑在2 km 以上，在一些空曠地區甚至可以覆蓋地下室場景。除了以上2 個方面，基于NB-IoT 的通信解決方案可靠性較高，其無線傳輸協議在可授信頻段范圍內，相比其他無線傳輸方案受到外界干擾的程度大大降低，這種情況下通信供應商可以為智慧停車的數據傳輸提供電信級別的保障。

3.3 NB-IoT 通信方案優勢

智慧停車NB-IoT 無線通信技術在智慧停車行業發展中有獨特的先天優勢，并助推停車行業高質量發展。對于車場運營商來講，NB-IoT 技術有效解決了車位終端數據無線傳輸的問題，通過無線地磁監測使得信號傳輸具備明顯的通信級別保障，無需布設網關，免去了中間過渡層的安裝和維護成本，車場運營商只需布設簡易的NB-IoT 傳輸設備就可運營停車場，使得智慧停車業務能夠更好地推廣與應用，減少了管理者的前期投入和后期維護成本[11]。從政府管理者層面來講，NB-IoT 無線技術依托于廣泛應用且技術較為成熟的移動數據網絡，市場標準規范化，不同于以往停車場無線通信技術各自為政的不利局面，更加方便政府部門集成后建立統一的城市級智慧停車管理平臺，集成整合各自數據并進行統一規范化管理。NB-IoT 智慧停車通信技術在給企業和政府帶來經濟效益的同時，也產生了巨大社會效益和環境效益。通過全方位整合各個停車場的停車數據，做到停車資源的合理利用和調配，最大限度地緩解了城市交通壓力，減少了車主停車等待時間，提高了公共資源的利用率，同時減少了碳排，降低了污染，符合綠色發展的低碳城市理念。

3.4 城市級停車信息共享

NB-IoT 技術作為移動物聯網時代的新興產物，目前在物料跟蹤、智慧路燈、智慧農業、安防警報、智慧井蓋等眾多領域都有廣泛應用。該通信技術不僅性價比高、傳輸范圍廣，且兼具低延時和高保真的優點，對于智慧停車場的建設和維護來講，具有安裝簡單、可靠性高的特點。這種無線通信技術保證了強有力的穿透力和覆蓋程度，能夠確保在現場復雜的環境中精準地傳輸信號，保證網絡連接的穩定性與可靠性[12]。截至2018 年4 月，將近40 萬個NB-IoT 通信基站已基本完成，實現全國全網各地覆蓋。基于NB-IoT 技術的無線地磁車檢器具有安裝簡便快捷、可靠性高、傳輸穩定以及低能耗等諸多優點，在無線停車場網絡部署中非常實用。NB-IoT 定位車檢器終端和相關的智能化系統集成起來形成智慧停車系統高效解決方案。通過定位車檢器感應停車場內車輛的停放位置，實時同步車輛信息至互聯網運營端，在大數據分析和集成下，實現停車場泊位信息的狀態管理、數據共享、資源調配、在線繳費等功能[13]；另外通過收費巡檢PDA 系統端也可同步獲取車輛進出泊位的提醒，這使得車位信息的準確性和停車效率都得到有效的提升。

4 智慧停車市場前景

智慧停車集成了智能終端設備、移動通信技術、互聯網運營平臺等眾多先進技術，方便停車場管理者運營與管理。中國現階段城市規劃中智慧停車普及率不高，在一線城市以及眾多二線城市中，整體覆蓋率也不足30%。隨著移動通信和物聯網技術的不斷成熟，NB-IoT 通信技術將全面商用，停車泊位智能化在全國范圍內將廣泛覆蓋，預測2025 年前，智慧停車系統的市場年份額可達50 億～60 億。接下來將會吸引更多的企業涉足智慧停車領域，各方運營方案解決商會圍繞其核心技術打造各具特色的智慧停車運營和服務。

智慧停車的推廣應用也為智能終端設備、移動通信技術、互聯網運營平臺等提供商和運營商提供了前所未有的巨大商機，主要涵蓋移動通信企業、互聯網公司及其相關垂直行業和企業。前端的智能終端設備公司可以憑借其精準和相對成熟的傳感技術快速搶占市場。NB-loT、Lora、Wi-Fi、Zigbee 或RF 等無線連接方式為其他行業的并入提供“接入”機會。互聯網運營端集成海量終端上傳的數據，統一進行大數據分析與處理，深入挖掘停車數據潛在價值，拓展至洗車、養車、充電等一系列增值服務，并可為用戶量身定做提供可定制的個性化服務。現階段智慧停車市場發展前景巨大，從硬件終端、網絡傳輸、軟件平臺和運營服務等多維度來看，其所涵蓋的市場規模會達到萬億級別。隨著未來智能化和信息化的爆發式增長，智慧停車將迎來進一步的發展，對國家、企業和個人來講，智慧停車的廣泛普及和應用，也將創造出更多商業機會。

5 NB-IoT 下智慧停車發展趨勢

在NB-IoT 通信技術的助推下，車輛地磁檢測器、車位誘導屏、充電樁、車位鎖等智能化終端設備可獲得更便捷的連接體驗，移動物聯網必定會推動智慧停車市場的快速發展。未來智慧停車將有以下發展態勢：停車誘導系統會引導車主便捷停車，將停車場信息實時進行反饋；車牌自動識別系統幫助用戶不停車、不取卡，快速進出車場；車位引導系統通過引導提示屏告知車主停車位信息，引導車主快速尋找車位；反向尋車系統可以快速定位車輛停放位置；移動無感支付將提高車場收費效率；智能地鎖可以提供車位預留服務；無人自動充電樁可以實現車輛的快速充電。

6 結束語

智慧停車集成無線通信、移動支付和GPS 定位等技術優化停車流程，利用NB-IoT 等通信方案搭建停車場數據與互聯網平臺的連接通道，同步反饋實時停車信息，在運營、維護、管理、繳費等方面提升了工作效率，做到了資源利用率的最優化，對內實現停車信息的在線管理，對外實現停車資源的信息共享。未來智慧停車與智慧城市的融合度將會更高，通過網絡化手段搭建實體城市與數字城市的橋梁，使得城市建設和管理可在大數據分析平臺上完成決策和分析，并對城市交通設施進行自主規劃與控制，實現真正意義上的智慧交通統一管理，打破傳統智慧停車行業的數據孤島現象，提高停車場的車位利用率和服務質量。