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(hù)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(jìn)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(dú)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(fèi)方式，降低了停車效率。而私家停車位則采用車位鎖進(jìn)行管理，該方式可實現(xiàn)對單獨(dú)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(jìn)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(jī)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?！岸恕奔粗钢悄苘囄绘i、車牌識別欄桿機(jī)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(jī)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)?！熬W(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(fèi)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(jī)、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(dú)立運(yùn)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(fèi)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(fèi)用，二者之間是消費(fèi)與被消費(fèi)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(fèi)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(fèi)用支付處理模塊用于處理費(fèi)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(jī)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(fèi)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(yùn)營商進(jìn)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(jī)APP查詢所需停車位信息，選定合適停車位后進(jìn)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(jī)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(fèi)標(biāo)準(zhǔn)自動計算停車費(fèi)用，用戶通過移動支付向停車場或車位所有者支付費(fèi)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(jìn)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堋１鞠到y(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(jī)、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(jī)模塊主要用于控制車位鎖機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)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(fèi)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(fèi)并發(fā)送到用戶賬號，自動扣除停車費(fèi)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(fèi)人員亂收費(fèi)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(jìn)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