基于物聯網的智慧停車系統設計與實現

楊 波，車 輝，邢慧芬，樊玉琦

（1.中國移動通信集團山西有限公司 太原分公司，山西 太原 030000；2.織里鎮公共事業服務中心，浙江 湖州 313000；3.巢湖學院 信息工程學院，安徽 合肥 238000；4.合肥工業大學 計算機與信息學院，安徽 合肥 230009）

0 引 言

2019年6月，公安部交管局公布最新的全國機動車保有量超3.4億，其中家用汽車占比超58%。家用汽車數量激增，對停車位的需求也日益上升，國內各城市也因此面臨著“停車難”等問題，給城市交通帶來極大的壓力。然而“停車難”的問題不可能單純地通過增加停車位供給來緩解，因此國家在“十三五”規劃綱要中明確指出要加強對城市停車設施建設。2015年年底國家發改委發布的《關于進一步完善機動車停放服務收費政策的指導意見》中也明確提出“推行停車場智能化發展”的戰略思想。

隨著物聯網[1]、云計算[2]和移動互聯網的在智慧交通系統[3-4]建設中的應用，智慧停車系統也得到了快速的發展。智慧停車系統[5-6]是一種基于各級停車管理系統集中管控的平臺，它運用最新的技術手段將GPS技術、GIS技術、智能終端技術和大數據技術等集成為一體，經物聯網通信系統將各級停車場數據采集匯聚至云計算中心統一管理，為政府、企業提供遠程停車監管和數據統計分析，同時向駕乘人員提供及時信息、誘導停車等服務。

本文從智慧停車系統的安全網絡架構、智慧停車云信息管理平臺和停車場終端系統三個方面進行系統設計，并對智慧停車系統的終端設計進行了詳細的探討，為政府、企業、社會團體等建設智慧停車系統提供設計方案和理論指導，具有一定的實踐意義。

1 系統網絡拓撲結構

智慧停車系統是綜合運用物聯網、云計算和移動互聯網等新一代信息與通信技術實現停車場的自動監測、云端數據管理和移動終端應用，從而實現城市停車的智能化管理，加強了政府和企業的運營管理，方便了居民的出行。智慧停車系統主要由前端各類停車場景應用的封閉停車場管理/道路停車終端系統、智慧停車云平臺以及第三方系統等組成。智慧停車系統的系統架構如圖1所示。

圖1 智慧停車系統架構

圖1中，封閉停車場管理/道路停車終端系統負責停車場內數據的采集，是由地磁感應設備、攝像頭等物聯網終端設備組成。而云平臺負責數據的存儲、統計和分析，并根據駕乘人員的需求把停車相關信息實時推送到其智能終端設備上，為其停車提供參考。第三方支付系統通過與智慧停車系統對接以完成客戶支付結算。同時，系統還與公安、城管、交警和住建等機構的系統進行對接，以實現數據的共享服務。

2 智慧停車云信息管理平臺

智慧停車云信息管理平臺融合移動互聯網、云計算、大數據、智能科學等先進信息技術，針對各種停車場，可實現多層次、少耦合、高可靠、低風險、跨區域的集中監控和管理。它既可為政府和企業運維部門提供遠程無人監管、統計分析歸類、智能決策支撐和大數據展現等服務，同時面向公眾提供多區域的停車即時信息服務。智慧停車綜合信息管理云平臺包括智慧停車管理平臺、智慧停車APP和停車場/路邊停車管理系統。智慧停車云信息管理平臺系統架構如圖2所示。

圖2 智慧停車云信息管理平臺架構

2.1 智慧停車管理平臺

智慧停車管理平臺[7]是云平臺的后臺管理系統，主要功能包括用戶信息管理、實時停車場信息管理、公眾信息發布、大數據統計分析、APPs平臺管理、第三方支付服務、停車場電子地地圖和GIS地圖服務等功能。

通過停車場管理可以查詢城市停車場的名稱、停車場地址、經緯度、聯系電話、空閑車位信息、車場類型、評價信息、收費管理、預定規則管理等。公眾信息發布系統通過多種渠道，即時發布各停車場車位信息；數據統計分析模塊可以掌握各停車場的利用率、使用率、車場數據統計分析、車場收費流水統計分析等功能。用APPs平臺管理來實現注冊用戶的個人信息、個人賬戶余額、個人積分等的管理。第三方支付服務模塊通過與第三方支付平臺對接以方便客戶快捷安全支付相關費用；停車場電子地圖規范管理各停車場的車位位置地圖信息，保證車位誘導和反向尋車功能順暢使用。GIS地圖服務模塊建設包括百度、谷歌、高德等常用GIS地圖服務器，存儲管理各類GIS地圖數據，提供統一高效的GIS地圖服務。

2.2 智慧停車APP

智慧停車APP[8-9]具備5大基礎功能：車輛定位、停車場信息查詢、路線導航、計時收費和停車位預定。其中，車輛定位、停車場信息查詢和路線導航三大功能與百度或高德地圖對接，計時收費功能極大的方便了用戶支付，停車位預定位功能可方便用戶預定停車位，而用戶評價功能不但能夠讓用戶了解停車場的服務質量，而且還能及時反饋用戶偏好及改進建議。

2.3 停車場/路邊停車管理系統

停車場/路邊停車管理系統主要是由各個停車場公司使用，用來實現停車場的收費和管理。停車場公司使用該系統來完成車場信息統計、財務信息統計、車場狀態監控、停車訂單管理、預約信息查詢、停車場信息管理和用戶管理等停車場的日常營運和管理。其中車場信息統計/財務信息統計來完成收費流水查詢統計，車輛進場離場數據分析，停車場進場離場時間段數據統計；同時停車場可以查看結算周期內，利潤分成，以及平臺應該結算給車場的具體金額。

3 停車場/道路停車終端系統

智慧停車系統的終端包括封閉式停車場系統、道路停車場系統和立體式停車場系統，本文只對前兩種停車場終端系統進行討論。

3.1 封閉式停車場子系統

封閉式停車場子系統是將機械、電子計算機和自控設備以及智能IC卡技術有機的結合起來，應用NB-IoT、5G等技術，對停車場的泊位和車輛信息實時采集和管理，實現車牌自動識別、人像實時抓拍、停車智能指導和反向引導尋車等功能。封閉式停車場子系統拓撲如圖3所示。

圖3 封閉式停車場系統網絡拓撲

封閉式停車場子系統包括出入口管理系統、車位引導系統、反向尋車系統、車位檢測系統。

3.1.1 出入口管理系統

對進、出停車場的車輛自動識別、認證、監管的電子系統。出入口管理系統包括車牌識別器、高清攝像機、出口道閘、出口控制機和自助繳費機等設備組成。其中車牌識別器是出入口關鍵設備，車牌識別技術是關鍵技術。目前車牌識別技術包括圖像抓拍或視頻流車輛號牌識別技術、RFID 車輛身份識別技術、藍牙車輛身份識別技術等。

3.1.2 車位引導系統

車位引導系統綜合運用視頻數據抓取、超聲、地磁等探測手段，檢測當前車位狀態、并通過LED車位狀態指示燈、語音提示和引導屏引導車輛快速有序入位。

3.1.3 反向尋車系統

通過視頻數據抓取技術，建立停車位與車輛對應關系；若客戶需獲取車輛位置時，系統可根據客戶提供的車牌號碼，自動驗證車輛與人員信息，若驗證通過，生成尋車路徑，引導客戶快速定位車輛位置。

3.1.4 車位檢測系統

通過車位探測器將停車場的車位數據實時采集后傳送給中央控制器，并由中央控制器把處理后的信息傳送到停車場數據庫服務器，再由各LED車位引導屏、車位狀態指示燈對外發布，引導車輛進行停放。空閑車位識別技術有車牌識別技術、地磁識別技術、超聲波識別技術。

3.2 路邊停車管理子系統

道路停車是充分利用城市道路作為臨時停車場，以解決城市停車困難的問題。路邊停車管理主要有兩種設計方案，即停車地磁技術解決方案和停車視頻技術解決方案[9]。

3.2.1 路邊停車地磁技術解決方案

本方案采用地磁檢測器作為泊位狀態采集設備，并由云平臺進行管理。本方案系統前端包括地磁檢測器、地磁管理器、智能球機、巡檢手持POS。地磁檢測器通過感應磁場變化判斷泊位上方是否有車輛停入，智能球機是道路停車管理可視化輔助工具，對于超時停車、賬單錯亂、用戶申訴等異常賬單處理時，可通過查看歷史視頻進行核準，同時球機具有違停檢測功能；巡檢手持POS是巡檢員用手持機，用于異常報警信息的接收，支持圖片抓拍、車牌識別、熱敏打印等功能。路邊停車地磁技術系統架構如圖4所示。

圖4 路邊停車地磁技術系統架構

3.2.2 路內停車視頻技術解決方案

本方案采用智能槍機感知前端車位信息，通過視頻抓取技術監測泊位實時狀態、車輛停車動作檢測及抓拍，車位管理效率提升明顯。同時形成完整的停車取證數據鏈，為停車逃費的追繳提供有力保障。視頻技術路邊停車系統架構如圖5所示。

系統前端包括車位管理槍機、LED補光燈、交換機、終端服務器（選配）和巡檢手持POS。車位管理槍機用于停車狀態檢測以及車輛抓拍；LED補光燈用于光照度較低時遠端車位管理的補光；交換機用于匯聚前端網絡設備的流量，實現端口級別的隔離；終端服務器緩存前端數據；巡檢手持POS輔助收費管理，用于異常報警信息接收以及現場拍照識別車牌號碼、信息上傳和人工入車等。

圖5 路邊停車視頻技術系統架構

4 結 語

隨著我國經濟快速發展，居民生活水平日益提高，家用汽車數量激增，“停車難”問題成為當前政府急需解決的民生問題。傳統停車場存在信息不對稱的問題，不利于緩解城市“停車難”的問題。智慧停車系統的建設有效地解決了停車場和駕乘人員信息不對稱的問題，提高了停車場的利用效率，方便了百姓的出行，一定程度上緩解了城市“停車難”的問題。本文從智慧停車系統的網絡拓撲架構、智慧停車云信息管理平臺和停車場終端系統三個方面系統的進行了設計，并對智慧停車系統的終端設計進行了詳細的分析，為政府、企業、社會團體等建設智慧停車系統提供設計方案和理論指導，具有一定的實踐意義。