基于智能硬件的互聯網城市公共停車系統設計

鄭 寧，車 艷，李同彬，林 荔

（莆田學院 信息工程學院，福建 莆田 351100）

基于智能硬件的互聯網城市公共停車系統設計

鄭 寧，車 艷，李同彬，林 荔

（莆田學院 信息工程學院，福建 莆田 351100）

針對現今普遍存在的城市公用車位停車難以及人工收費混亂的問題，設計了一種基于智能硬件的互聯網城市公共停車系統.系統根據當下用戶向移動終端轉移的趨勢，通過使用移動終端和路段自助服務終端遙控智能車位鎖，達到停車管理平臺對城市公共停車位的資源優化管理與多路段公共停車位資源共享.實驗結果表明，系統通過利用移動網絡和互聯網，實現市區公共停車位信息的資源整合，為用戶提供所需路段的停車位信息查詢，車位導航，在線繳費等功能；減少了人工管理存在的亂停車、亂收費現象，節約了城市公共停車位資源，改善了市區停車難的狀況.

智能車位鎖；終端APP；停車云服務中心；移動網絡

在當今社會，車作為代步工具，成為人們工作、生活中的得力助手，有車一族逐年增多，每天上演“車水馬龍”的盛況.然而，人聚車聚，人散車散，人行車行，人堵車堵，尤其在人口高度聚集城市，出行難、停車難已成為當今制約城市發展的重大社會問題.從全國范圍來看，激增的車輛數量遠超出現有城市道路及停車場的最大負荷，開放造價昂貴的部分道路資源作為臨時停車之用，成為國內各大城市通行的做法.就目前來看，雇傭收費員管理城市公共車位因其經營門檻低，無需設備投入，僅需人力成本的優點，成為了國內目前使用范圍最廣的市區公共車位停車管理方式.不過，這種管理方式的缺點也很明顯，其信息化程度落后，全部依靠人工進行計時收費；費率調節困難，會導致車主進行討價還價；跑冒滴漏現象嚴重，停車收費員可能亂收費，并可能私吞停車費用；車位管理困難缺乏即時性，在停車高峰期容易出現車位管理混亂以及亂停車的現象[1].因此，采用現代化智能化的方式管理城市公共停車位以及迫在眉睫.近年來，國內部分專家學者借鑒以往智能停車場系統的管理方式，同時結合當下流行的移動互聯APP，提出了使用智能硬件結合移動互聯終端，來實現城市公共停車位的智能化管理.利用智能硬件結合移動網絡的公共停車位管理系統，能使駕駛者實時了解周邊路段公共停車位是否空置，并在APP上顯示空置車位所處具體位置，為駕駛者提供到停車位的路線導航，使各路段的車位信息能即時分享給駕駛者，提升了公共車位的停車效率[2].同時，APP車位查詢、在線繳費等功能實現了便捷化管理，徹底擺脫了繁瑣低效的人工管理模式.

因此，提出一種基于智能車位鎖結合移動互聯網的智能城市公共停車位管理系統設計，整合了城市公共停車位資源，并將停車位信息實時共享給駕駛者，并提供了一站式的停車服務.平臺對解決市區公共停車難，停車管理混亂，提升駕駛者停車體驗具有重要意義.

1 系統組成

系統將互聯網與傳統停車行業深度結合，由智能車位鎖、終端APP和停車云服務中心組成.依靠手機終端或自助停車終端APP作為服務接入端口，移動網絡作為連接端口與停車云平臺的橋梁，使用APP從停車云服務中心獲取智能車位鎖的控制授權，再由移動終端通過通信協議，控制智能車位鎖的升降操作，從而完成駕駛者的整個停車服務流程.如圖1所示.

圖1 城市停車系統結構圖

1.1 智能車位鎖

智能車位鎖是停車平臺里的主要智能硬件，由微控制器、電源、電機、繼電器、GPS模塊、ZigBee模塊、藍牙模塊、地磁檢測模塊組成，其中各模塊通過接口與微控制器相連.以微控制器為核心，對來自ZigBee和藍牙模塊的數據進行接收、解析和處理，控制車位鎖內的電機能夠對車位鎖進行升降[3].地磁檢測模塊則用于檢測車位的狀態，當車輛駛出車位后，檢測到車位屬于空閑狀態，則發送信號給微控制器，讓微控制器控制電機將車位鎖上升到最高位，達到防止其他車輛占用車位的目的；車位處于超時占用狀態，微控制器則通過ZigBee模塊發送延時占用信號.電源使用鉛酸免維護蓄電電池，可以提供較大的電流滿足車位鎖的工作需要.如圖2所示

圖2 智能車位鎖模塊圖

1.2 終端APP

駕駛者在移動終端，如手機終端和平板電腦上安裝城市公共停車APP或者使用平臺的微信公眾號，來獲取智能車位鎖的控制權限，通過終端APP上的藍牙模塊向智能車位鎖發送控制信號.然而，駕駛者同樣也可使用公共停車位附近配備的自助停車終端APP完成停車操作.與移動終端不同的是，自助停車終端與智能車位鎖之間通信采用的是ZigBee協議，相比移動終端的藍牙能實現更遠距離的通信，易于實現自助停車終端對智能車位鎖的控制管理[4].

1.3 停車云服務中心

利用云計算技術，管理位于不同路段的公共停車位，并將分散的車位數據進行集中，達到對各個停車位的遠程在線管理.通過移動網絡和互聯網發送、接收來自終端APP的數據，分析、處理用戶發來的請求，完成停車導航、停車時間設置、在線支付等功能，并給予終端控制智能車位鎖的權限.

移動終端作為用戶接入停車服務的端口，打通了駕駛者與公共停車位之間原本存在的信息堵塞，為原本孤立的駕駛者與公共停車位搭建了橋梁，彼此之間通過共同的停車管理云平臺建立聯系.用戶支付停車費獲得公共停車位的使用權，二者之間是消費與被消費的關系[1].

2 用戶功能

系統的用戶功能由云服務中心提供，云服務中心包含用戶管理模塊、信息交互模塊、支付管理模塊和車位管理模塊.用戶管理模塊用于用戶注冊、用戶登錄、權限管理和用戶信息的管理；信息交互管理模塊用于處理用戶請求、更新車位狀態信息、處理車位選定信息、完成車位導航與反向尋車、處理延時停車信息；支付管理模塊用于處理費用支付信息；車位管理模塊用于管理車位鎖的控制權限.現以Android系統為例展示APP界面，其部分代碼如下：

2.1 用戶登錄

當中集合了登錄、注冊、第三方登錄等功能，該模塊作為APP的第一啟動項，以下為主功能和用戶登入界面：

圖3 APP主功能界面

圖4 用戶登錄界面

其部分代碼如下：

2.2 車位搜索與選定

用戶通過使用手機APP導入地圖，在指定地點尋找車位，遠程選定空閑車位；亦可使用手機搖一搖尋找附近車位，通過軟件便捷選定[5].公共停車位附近的停車自助終端也可顯示路段的現實內容，用戶通過自助停車終端上顯示的車位號選定所需停車位.如圖5所示.

2.3 設定停車時間

停車初始時間為當地時間，用戶設定停車結束時間.停車超過設定時間，APP發送延時停車提示.

2.4 在線支付

根據用戶設定的停車時間，結合市區公共停車位收費標準自動計算時段內停車費用，通過電子支付繳納費用.過引用第三方作為付款的主要手段，其部分代碼如下所示：

圖5 空車位搜索界面

圖6 停車繳費界面

2.5 車位導航與反向尋車

每個智能車位鎖對應一個車位號，車位鎖內的GPS模塊發送信號定位每個車位的位置信息.通過采集用戶位置信息與車位位置信息，導入外接地圖服務，智能生成一條最佳路線.全數字化語音提示，停車后可以使用APP鎖定停車位，取車時通過App返回車位找回車輛位置，實現車位導航與反向尋車.

2.6 控制車位鎖

用戶完成在線支付后，獲得相應時段的智能車位鎖控制權限.打開移動終端藍牙或通過自助停車終端連接智能車位鎖，控制智能車位鎖的升降功能.

3 系統工作流程

智能車位鎖將檢測到的車位狀態信息以及車位位置，通過ZigBee協議傳到自助停車終端，自助停車終端再通過移動網絡和互聯網將信息發送至云服務中心，最終云服務中心將信息發送至終端APP.用戶通過終端APP查詢路段空閑車位，導入外接地圖服務精確定位停車位位置和用戶所在位置，智能生成一條從用戶位置到停車位的最佳路線，配合語音導航引導用戶到達指定車位，同時再地圖上標記車位位置以便用戶完成反向尋車.設置停車時段后，系統根據停車時間自動計算停車費用，用戶在線支付停車費后，APP通過網絡將占用車位的請求上傳到云端服務中心，云服務中心接收并處理用戶請求，將鎖定車位為占用狀態，其他用戶將無法申請該車位停車權限[6,7].到達車位后，使用藍牙鏈接智能車位鎖，控制車位鎖的升降，用戶可將車停入車位.到設定停車時間后，車位鎖若檢測到車位屬于空閑狀態，則將車位鎖上升到最高位，通過自助停車端轉發空閑信號至云服務中心，變更該車位狀態；若智能車位鎖檢測到車位處于超時占用狀態，則通過自助停車端轉發延時占用信號至云服務中心.云服務中心收到延時占用信號后向終端APP推送延時停車提示，用戶在支付延時停車費后駕駛車輛離開車位，車位鎖將車位鎖上升到最高位，通過自助停車端轉發空閑信號至云服務中心，變更該車位狀態.如圖7所示.

圖7 城市停車系統工作流程圖

4 系統實行與部署

系統中智能車位鎖與自助停車終端之間采用ZigBee協議通信，然而ZigBee協議只適用于幾十米的短距離通信.路段公共停車位一般沿道路方向順向分布，在一條道路上路側停車場可根據距離劃分為多個區域.根據公共停車位物理特點，每間隔數個車位安裝一臺自助停車終端發射、接收信號，使信號覆蓋整個路段，同時縮短用戶到達自助終端的距離，為用戶提供便利.智能車位鎖則直接安裝在公共停車位上，為普通車位賦予智能化屬性；定期為智能車位鎖充電，防止車位鎖電量耗盡.部署云平臺在公網上，并將云服務器則托管在數據中心負責接收、發送和處理信息.停車管理系統APP則安裝在用戶移動終端和道路自助停車終端上.

5 結束語

系統采用互聯網思維，提出了一種基于智能停車鎖的互聯網城市公共停車系統，介紹了智能車位鎖、終端APP和停車云服務中心三大組成部分和用戶功能模塊，分析了整個系統軟硬件的工作流程，并給出了具體的實施方案.智能城市公共停車系統為駕駛人目標地點附近的空閑停車位信息，使各路段停車位資源達到共享，提高了車位利用率，改變了城市停車難的現狀，杜絕了人工管理中的亂收費現象.同時，本系統可在現有智能車位鎖的基礎上增加充電樁模塊，為未來的電動車充電和自動駕駛停車做出了準備，對建立智慧城市具有重大的意義.

〔1〕陳新海,劉麗．基于云平臺的停車管理系統設計[J]．科技創新與應用,2016，1(1)：67-68.

〔2〕崔利媛．丁丁停車_智能地鎖背后的共享經濟[J]．交通建設與管理,2016，4(4)：54-57.

〔3〕婁家星．基于單片機的超低功耗智能遙控車位鎖的設計與實現[D]．山東大學，2012.

〔4〕王作成，擺玉龍．基于ZigBee的智能車庫系統研究與實現[J]．測控技術,2013，1(1)：69-75.

〔5〕侯維巖，崔源，黨蟒．路邊停車場管理系統的研究和實現 [J]．計算機測量與控制,2014，9(9)：3011-3033.

〔6〕高強,段晨東，張猛，張多，張東力．物聯網城市停車場智能管理系統設計[J]．重慶理工大學學報, 2013，12(12)：55-58.

〔7〕張益，楊樺，索彥彥．城市智能停車聯網平臺[J]．現代電子技術，2015，7(13)：156-162.

TN929.5

A

1673-260X（2017）03-0116-04

2016-12-22

福建省教育廳資助省屬高校專項課題（JK2015041）；莆田市科技局項目（2015G2011）

鄭寧(1991-)，男，漢族，福建莆田，莆田學院，助理實驗師，碩士研究生，研究方向：計算機應用技術