智能停車場管理系統設計與實現

程琳 樊江濤 李龍 冷尊淼 李田太郎

(江西科技師范大學數學與計算機科學學院,江西南昌 330000)

0 引言

隨著我國經濟持續向上的增長,機動車和用車需求也隨之快速增長,逐漸形成停車場所建設滯后的局面,這種現象已成為我國城市交通發展的“瓶頸”,如何停車？如何管理空車位與車輛之間的關系終將成為我國城市交通的主要矛盾,停車產業化、智能化將成為解決矛盾的主要途徑。本文采用無線傳感技術,利用定位服務及周邊地圖獲取停車場信息,開發了一個智能停車場的終端系統,以期有效解決都市停車位短缺問題。

1 停車服務市場需求分析

到2020年年底為止,中國機動車保有量已經達到了3.63億輛,從近年我國民用汽車保有量發展趨勢(如圖1)可以看出,中國的民用汽車從2006年開始一直是上升趨勢,并且未來將繼續持續上升。因此,面對如此龐大的停車市場,未來機動車停車難將會是一個新的待解決的民生問題,停車管理系統的需求將逐年增大,從長遠來看,傳統停車場難以滿足汽車的停車需求,未來停車位的需求仍將處于緊張狀態。隨著互聯網的快速發展,智能終端技術的快速提高,傳統停車場管理系統無法滿足市場需求,而智能停車場管理系統搭載物聯網技術,使用用戶智能終端,其建造周期短,成本低,能夠快速滿足市場需求,因此有著廣闊的發展前景。

圖1 近年民用汽車保有量發展趨勢Fig.1 The development trend of civilian vehicle ownership in recent years

本項目通過問卷調查和實地考察進行調查和分析后,對調查數據分析和歸類準確理解用戶的需求,形成正式用戶需求分析,從而確定系統的主要功能。

2 系統架構

基于系統需求分析,確定本系統主要功能,將系統設計為三層系統架構,分別為用戶服務端、系統數據采集端和智能感知端。

2.1 用戶服務端

第一層端口是用戶服務端,由面向用戶的各種端口組成,包括手機移動端、PC 應用端、智能停車網站服務端等。用戶在服務端注冊賬號并且綁定車輛后,可選擇常住地與工作地點以及上下班時間,相關信息會被傳輸到系統服務器進行存儲并計算。

2.2 系統數據采集端

第二層端口為系統數據采集終端,用于存儲用戶信息、收集停車數據和傳輸車位車輛信息等。服務器收到用戶的信息之后,通過AI進行計算,為用戶智能分配好車位,并提供其他備選車位,用戶也可以通過服務端在系統中進行檢索,自行選擇空余車位。未來用戶若通過“5G”進行傳輸,數據傳輸量大,系統延遲低,可以更快、更有效地在用戶服務端與智能感知端中傳遞信息。

2.3 智能感知端

第三層端口是智能感知端,主要由硬件設備構成,如視頻監控、雷達傳感器、熱能傳感器等,能夠感知車輛的信息并將相關信息轉化為數據傳遞給上層系統數據端。

3 智能停車場管理系統主要功能

本系統以物聯網和“5 G”技術為發展背景,基于需求分析和系統架構設計系統主要功能包括：車位查詢和預定、停車入位誘導、智能反向尋車、動態計費付費等功能。此種基于物聯網技術框架的智能停車場管理系統信息傳輸速度快,延時低,能快速準確的實現用戶和停車場智能連接,達到停車場的智慧化和無人化管理。

3.1 用戶系統界面

用戶系統主要實現周邊停車場搜索功能、預約停車位功能和個人中心三大部分。用戶通過系統界面中的搜索功能對周邊停車場進行搜索,系統可顯示用戶的實時地理位置及周邊停車場信息,通過選擇地圖停車場中的標記點可獲得相應停車場的詳細信息,如圖2 所示。

圖2 用戶系統終端圖Fig.2 User system terminal diagram

3.2 車位查詢和預定

用戶通過APP可以查詢和預定停車場空余車位,通過后臺數據庫實時更新,查詢全市智慧停車場孔曰車位,為預定用戶預留車位,若用戶超過預定時間未進入停車場,可以解除鎖定。

3.3 停車入位誘導

用戶可以通過停車場內的誘導屏,快速找到空余車位。

3.4 智能反向尋車

用戶停車后會接收到停車管理系統應用程序推送的停車位置信息,用戶可以通過導航步行找到車輛。

3.5 自動付費

用戶可以通過智能車牌識別,綁定微信、支付寶,通過小額免密碼扣款等方式,實現快速繳費離開。

4 系統實現方式

本系統由后端數據中心、服務器端、實時定位信息服務平臺和客戶端四部分組成。實現關鍵點是信息采集和傳遞,為實現這一目標,在停車場每個停車位上方需安裝一個停車位探測儀,將數據通過無線傳輸到后臺系統,并實時傳輸到客戶端終端。當車輛停車時,車位探測儀發送車位占用信息給后臺,后臺數據中心對前端采集回來的數據進行處理,生成停車誘導信息并實時通過LED引導牌顯示。系統工作方式如圖3 所示。

圖3 系統工作示意圖Fig.3 Schematic diagram of system work

4.1 檢測系統

(1)車位檢測點。射頻裝置安裝在停車位正上方,射頻讀卡器用于判斷停車位上是否有停車位,檢測節點通過無線傳輸將免費停車位信息發送到后臺數據中心,然后將停車位信息實時發送到用戶終端。

(2)車輛出入庫檢測。在停車場出入口安裝攝像頭,監測車輛行駛,系統自動控制大門的開啟和關閉,并統計停車場的車輛數量。

4.2 數據統計

系統的后端數據中心可以實現包括停車位統計、免費停車位顯示、免費停車位信息統計、收費信息統計等功能,可以實時預測停車位的未來使用時間,顯示停車場的使用、預留和剩余停車位情況。

4.2.1 車位統計并顯示

空置的停車位統計主要通過檢測器來檢測停車位是否被使用。停車探測儀上裝有超聲波檢測裝置并直接安裝在每個停車位的上方,利用自上而下發射的超聲波,分析下方的反射波,精準測量每一個停車位的停車條件[1]。通過射頻閱讀器反饋用戶端地圖上會顯示哪個地方有空車位。

4.2.2 收費統計

車輛收費標準可對不同類型的車輛收取不同的費用,如可按停車時長、車輛類型等方面進行分類收費,而且對于不同地區的停車場,停車費用也可設置為不同。本系統利用MYSQL對數據庫進行設計和實現,系統數據表的結構和內容設計如圖4所示,系統實時數據與數據庫內容同步更新[2]。

圖4 數據表結構及內容設計Fig.4 Data table structure and content design

4.3 系統數據實現流程

用戶在服務端將停車信息發送到系統端,系統端通過移動互聯網技術進行接收,系統端再傳遞數據到感知端進行檢索,然后在系統段進行AI計算[3],以實現智能分配停車位和檢測剩余停車位情況的功能。系統數據執行流程如圖5所示。

圖5 系統數據執行流程圖Fig.5 System data execution flow chart

5 結語

本系統設計的目的是為了解決傳統停車場無法快速找到合適車位以及車主無法遠程查看車位的使用情況等痛點問題,本文所設計的智能停車場管理系統能夠讓車主實時掌握自己車輛的情況以及在實時定位地圖上掌握附近停車場車位情況,并設計剩余車位預測功能,有效地解決了城市停車難、車位尋找難的問題,緩解了都市車位少停車難的壓力。