停車管理系統(tǒng)設(shè)計

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1概述

隨著國內(nèi)汽車保有量的不斷增加，現(xiàn)代停車場正面臨著向復(fù)雜化、大型化發(fā)展的挑戰(zhàn)，停車難問題已經(jīng)不再是大型城市的專利。有關(guān)調(diào)查顯示，在北、上、廣、深等大型城市，車主尋找車位過程中會增加30%的油耗，造成每月多支出336元，七成車主每天至少遇到一次停車難問題[1]。因此，為節(jié)約能源與保護環(huán)境，提高停車管理系統(tǒng)智能化[2]、高效利用有限的停車場資源[3]，是當(dāng)前迫切需要解決的問題。目前，公共停車場普遍采用咪表、超聲波車位檢測器、地磁車位檢測器進行車位智能管理，該管理方式可在一定程度上增加停車場管理的智能化，通過停車位信息采集與，提高了車位的使用率。但這種管理方式仍存在一些問題，如未實現(xiàn)單獨車位精確管理，無法保證車位不被他人占用；未實現(xiàn)車位誘導(dǎo)，停車還是需要經(jīng)歷找車位的過程；仍采用人工收費方式，降低了停車效率。而私家停車位則采用車位鎖進行管理，該方式可實現(xiàn)對單獨車位的鎖定與管理，保證車位的專有性。但是私家停車位車位鎖形式包括手動型、無線電遙控型和網(wǎng)絡(luò)遙控型，其中遙控型車位鎖采用遙控器或智能終端進行“端對端”控制，不能實現(xiàn)多個停車場車位資源的統(tǒng)一管理?？傊?，現(xiàn)有停車管理系統(tǒng)的粗放式管理，以及精細(xì)化管理所需的車位鎖智能化不足，都導(dǎo)致無法充分利用停車場閑置資源以及有效解決停車難問題。文章針對目前停車管理系統(tǒng)存在的問題，在原有停車場基礎(chǔ)上引入一種新型的智能車位鎖，設(shè)計了一種接入云平臺的精細(xì)化停車管理系統(tǒng)。該停車管理系統(tǒng)通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)與停車管理服務(wù)器組網(wǎng)，支持車位狀態(tài)檢測、車位預(yù)定、車位出租、停車場卡口聯(lián)動、網(wǎng)絡(luò)支付的智能車位鎖通信組網(wǎng)與聯(lián)控系統(tǒng)。

2系統(tǒng)設(shè)計

2.1系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)構(gòu)成采用“云-網(wǎng)-端”三層架構(gòu)，具體由車位鎖與車牌識別欄桿機作為信息采集與命令執(zhí)行單元，手持終端作為停車服務(wù)使用單元，各停車管理服務(wù)器為停車管理云平臺提供服務(wù)支持，停車管理云平臺對外提供停車管理服務(wù)。本系統(tǒng)架構(gòu)圖。

（1）系統(tǒng)各層定義。“端”即指智能車位鎖、車牌識別欄桿機與手持移動終端。智能車位鎖用于采集車位狀態(tài)信息并控制車位使用權(quán)，與車牌識別欄桿機聯(lián)動實現(xiàn)停車用戶獲取與釋放車位使用權(quán)。手持移動終端通過安裝本系統(tǒng)停車APP，實時獲取系統(tǒng)內(nèi)停車位資源以及其他停車服務(wù)。“網(wǎng)”包括停車場內(nèi)局域網(wǎng)和停車場與云平臺間的廣域網(wǎng)，是連接本系統(tǒng)“端”與“云”的數(shù)據(jù)通道。本系統(tǒng)中，停車場內(nèi)局域網(wǎng)采用自組織、低功耗的ZigBee網(wǎng)絡(luò)，確保網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量、降低部網(wǎng)成本；停車場與云平臺間廣域網(wǎng)采用有線網(wǎng)絡(luò)、WIFI網(wǎng)絡(luò)或移動網(wǎng)絡(luò)，具體采用何種通信方式根據(jù)應(yīng)用場景確定?！霸啤奔粗竿＼嚬芾碓破脚_，利用云計算技術(shù)存儲并處理各停車場車位數(shù)據(jù)、處理預(yù)訂請求和費用支付信息，為停車場和停車用戶分別提供停車管理與停車服務(wù)。

（2）系統(tǒng)各層關(guān)系。智能車位鎖、車牌識別欄桿機、局域網(wǎng)與停車管理服務(wù)器組成停車場管理系統(tǒng)，作為停車管理云平臺的資源接入單元。每個停車場管理系統(tǒng)均可獨立運行，停車場管理系統(tǒng)與停車管理云平臺之間采用特定數(shù)據(jù)接互停車數(shù)據(jù)，包括車位狀態(tài)反饋信息、車位預(yù)定信息、車位控制信息等。手持移動終端通過移動網(wǎng)絡(luò)接入停車管理云平臺，作為停車服務(wù)的用戶接入單元，享受停車位信息查詢、車位預(yù)定、車位出租以及在線支付停車費等平臺服務(wù)。停車場與停車用戶是完全孤立的，彼此之間通過共同的停車管理云平臺建立聯(lián)系，在此過程中停車場提供停車位，而用戶為所獲得的停車服務(wù)支付費用，二者之間是消費與被消費的關(guān)系。

2.2系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)服務(wù)功能由云端服務(wù)器提供，云端服務(wù)器包括停車場和用戶管理模塊、信息交互管理模塊、信息模塊和費用支付處理模塊。其中，停車場和用戶管理模塊用于管理停車場、車位和用戶信息；信息交互管理模塊用于處理用戶請求、管理車位信息、處理車位預(yù)訂信息和處理異常信息；信息模塊用于當(dāng)前時間空車位數(shù)量和停車誘導(dǎo)信息；費用支付處理模塊用于處理費用支付信息。

（1）車位出租與共享。停車場管理員或私家車位所有者通過管理平臺或手機APP對外車位出租或共享信息，包括停車場位置、車位編號、對外出租時間已經(jīng)收費標(biāo)準(zhǔn)等。停車場管理員或私家車位所有者必須通過停車管理云平臺運營商進行身份認(rèn)證后，才可對外車位出租或共享信息。

（2）車位查詢與預(yù)定。停車位使用者通過手機APP查詢所需停車位信息，選定合適停車位后進行預(yù)訂，停車管理云平臺確定預(yù)訂信息后向停車場服務(wù)器發(fā)送車位鎖定信息，車位預(yù)訂成功后向手機APP發(fā)送反饋信息。

（3）車位導(dǎo)航與反向找車。每個智能車位鎖對應(yīng)一個車位編號，結(jié)合停車場布局可繪制停車場車位位置地圖。通過采集車主位置與查詢停車車位記錄，根據(jù)停車場車位位置地圖規(guī)劃找車路線，實現(xiàn)車位導(dǎo)航與反向找車。

（4）在線支付。停車管理云平臺記錄車位預(yù)定時間，智能車位鎖記錄車輛駛?cè)肱c駛離停車位時間，根據(jù)收費標(biāo)準(zhǔn)自動計算停車費用，用戶通過移動支付向停車場或車位所有者支付費用。

（5）停車場與用戶管理。停車管理云平臺支持各停車場注冊、停車場地址、車位數(shù)量等資源管理，支持車位所有者與車位使用者進行用戶注冊、用戶管理。

3車位鎖硬件設(shè)計

智能車位鎖是本停車管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵構(gòu)件，其主要承擔(dān)車位狀態(tài)信息采集、車位使用權(quán)限控制以及信息傳輸?shù)裙δ?。本系統(tǒng)設(shè)計的智能車位鎖硬件構(gòu)成。本智能車位鎖硬件主要包括：MCU、ZigBee模塊、地磁檢測模塊、電機、限位開關(guān)、LED指示燈與電源模塊，各模塊通過數(shù)據(jù)和電源接口與MCU連接。MCU主要用于采集數(shù)據(jù)處理與發(fā)送、控制指令接收與解析。ZigBee模塊主要負(fù)責(zé)各車位鎖網(wǎng)絡(luò)連接，用于接收服務(wù)控制指令以及發(fā)送車位狀態(tài)與指令執(zhí)行結(jié)果。地磁檢測模塊主要用于檢測車位空閑狀態(tài)，用于偵測車輛駛?cè)肱c駛離，從而計算車輛停車時間。電機模塊主要用于控制車位鎖機械臂正反轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對車位資源的鎖定與釋放。限位開關(guān)主要用于控制車位鎖機械臂轉(zhuǎn)動角度在0~90°之間，確保車位鎖的開啟與關(guān)閉兩種狀態(tài)。LED指示燈用于指示車位的空閑狀態(tài)，車位空閑時顯示綠色，車位被占時顯示紅色。

4系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1系統(tǒng)組網(wǎng)布置

停車場主要分為地下停車場與路側(cè)停車場兩類，本系統(tǒng)內(nèi)部局域網(wǎng)采用ZigBee組網(wǎng)，根據(jù)停車場物理布局特點并結(jié)合Zig－Bee網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍與組網(wǎng)特點，分別針對兩種停車場進行網(wǎng)絡(luò)布置。地下停車場內(nèi)停車位為多排并列布局，且各排車位間經(jīng)常有支撐柱與墻壁遮擋。因此，地下停車場布置，在每排中間設(shè)置一處ZigBee路由器，有墻壁遮擋或某排車位長度超長時適當(dāng)增加路由器提高網(wǎng)絡(luò)信息。最終，各排車位的車位鎖通過各排路由器接入停車管理服務(wù)器所連接ZigBee協(xié)調(diào)器，從而實現(xiàn)停車管理系統(tǒng)內(nèi)部組網(wǎng)。路側(cè)停車場停車位一般沿道路方向順向或斜向劃線，在一條道路上路側(cè)停車場可根據(jù)距離劃分為多個區(qū)域，每個區(qū)域設(shè)置一處ZigBee路由器。最終，各區(qū)域內(nèi)車位鎖通過ZigBee路由器與停車管理服務(wù)器所鏈接的ZigBee協(xié)調(diào)器連接，從而將所有車位信息匯總至停車管理服務(wù)器。路側(cè)停車場布置。

4.2系統(tǒng)部署與工作流程

（1）系統(tǒng)部署。新建或在原有停車場管理系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加智能車位鎖與ZigBee局域網(wǎng)，并將停車場管理服務(wù)器接入停車管理云平臺；在公網(wǎng)部署停車管理云平臺；用戶安裝停車管理系統(tǒng)手機APP。

（2）工作流程：智能車位鎖將檢測到車位的狀態(tài)信息傳到停車管理服務(wù)器，停車管理服務(wù)器將信息轉(zhuǎn)發(fā)到云端服務(wù)器，最終云端服務(wù)器將所述信息對外；用戶通過智能終端查詢停車位，通過智能終端應(yīng)用程序預(yù)存停車費用；用戶通過在智能終端上安裝的應(yīng)用程序預(yù)訂車位，通過網(wǎng)絡(luò)將欲停的車位請求上傳到云端服務(wù)器，云端服務(wù)器接收并處理用戶請求，將鎖定車位信息發(fā)送到停車管理服務(wù)器，停車管理服務(wù)器將信息轉(zhuǎn)發(fā)到智能車位鎖；智能車位鎖接收并執(zhí)行鎖定車位信息，并將已執(zhí)行命令反饋信息發(fā)送到停車管理服務(wù)器，由停車管理服務(wù)器將反饋信息轉(zhuǎn)發(fā)到云端服務(wù)器；當(dāng)智能車位鎖檢測到車輛停車入庫完成，向停車管理服務(wù)器發(fā)送停車計時開始信號，停車管理服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)計時開始信號至云端服務(wù)器，當(dāng)智能車位鎖檢測到車輛駛離車位，則向停車管理服務(wù)器發(fā)送計時結(jié)束信號，停車管理服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)計時結(jié)束信號至云端服務(wù)器，云端服務(wù)器計算出用戶需支付的停車費并發(fā)送到用戶賬號，自動扣除停車費用。

5結(jié)束語

本系統(tǒng)通過引入智能車位鎖，可實現(xiàn)停車場精細(xì)化管理以及多個停車場車位資源共享，充分利用停車場資源，有效解決停車難問題。利用互聯(lián)網(wǎng)手段開創(chuàng)了新的停車場管理模式，由傳統(tǒng)的物業(yè)或停車辦的線下管理演變?yōu)榫€上管理，提高了管理效率，同時也有效避免了收費人員亂收費現(xiàn)象。該系統(tǒng)在提高停車場管理效益與解決停車難問題方面都發(fā)揮了顯著作用，可在停車場實際管理中進行應(yīng)用推廣。

作者：陳新海 劉麗 單位：重慶云途交通科技有限公司 招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司