物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能停車管理中的應(yīng)用

□郟浩杰 周靜怡 吳 慧 王亓劍 李長(zhǎng)凱

一、WSN技術(shù)在車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控中的應(yīng)用

隨著人們生活水平的提高，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚囊徊糠帧Ｆ囋诮o生活帶來便利的同時(shí)，可能會(huì)給車主帶來一些安全方面的困擾。如車主離開車后，汽車可能發(fā)生自燃或者被不法分子偷盜等安全問題。而車主無法及時(shí)了解這一狀況，造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失。

物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備、射頻識(shí)別技術(shù)、紅外感應(yīng)器等裝置和技術(shù)，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的相互聯(lián)系，延伸于互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過程的智能化感知、識(shí)別和管理。

數(shù)據(jù)采集技術(shù)是一門多學(xué)科交叉技術(shù)，主要結(jié)合了計(jì)算機(jī)、傳感器檢測(cè)、信號(hào)處理、故障診斷、人體工程等技術(shù)。依托片上系統(tǒng)、微機(jī)電系統(tǒng)、無線通信、嵌入式技術(shù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network)得到了迅速發(fā)展[1]。目前，無線傳感網(wǎng)絡(luò)在車輛上的應(yīng)用也越來越廣泛，使用WSN技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)汽車的服務(wù)發(fā)展顯得尤為重要[2]。

車載監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)被多數(shù)人理解為車載多媒體。它很少會(huì)被人們單獨(dú)提出來，尤其是在國外。近年來，在Telematics中已經(jīng)有了車載監(jiān)控系統(tǒng)的概念。而美國是世界上最先提出Telematic的國家，商業(yè)模式主體是供應(yīng)商、服務(wù)商、消費(fèi)者這三個(gè)部分，后來慢慢在國際上也產(chǎn)生了影響。這些年，在國際舞臺(tái)上Telematic市場(chǎng)發(fā)展的非常快，對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象，可以從以下幾個(gè)方面來分析：第一，全球的汽車現(xiàn)已超過2億臺(tái)，而且它的保有量還在逐年遞增；第二，無線通訊技術(shù)正在迅速發(fā)展，汽車電子技術(shù)也在不斷的進(jìn)步；第三，如今市場(chǎng)上的芯片、車載單元、數(shù)據(jù)供應(yīng)商等產(chǎn)業(yè)鏈比較完善。現(xiàn)在，傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、顯示器、記錄器以及PC機(jī)處理軟件等是國外比較常見的電子式車載系統(tǒng)的組成部分。其中可以通過插入記錄儀就能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的便攜式的存儲(chǔ)卡也叫數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)可以將從數(shù)據(jù)采集卡里收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行車輛的事故分析和圖像處理。針對(duì)于數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和記錄儀的研發(fā)，全世界的很多大公司都投入了許多的財(cái)力和人力。最終，在不懈的努力下，多種性能優(yōu)良的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)被成功開發(fā)出來。人們?cè)谏钪校_始越來越廣泛的運(yùn)用汽車的車載診斷儀。這種儀器可以通過帶有網(wǎng)絡(luò)通信的監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)地將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到工作站，然后就可以實(shí)現(xiàn)汽車故障的診斷。

2001年的8月，一種可以用來記錄交通事故發(fā)生時(shí)段和該路段車輛行駛數(shù)據(jù)的記錄儀被日本一個(gè)汽車研究所的開發(fā)小組研制出來。通過特殊的傳感器，它可以記錄汽車方向盤角度、剎車板、油門和行駛的速度等情況，當(dāng)汽車在行駛過程中出現(xiàn)了急剎車或急轉(zhuǎn)彎導(dǎo)致汽車達(dá)到一定的加速度時(shí)，傳感器便會(huì)將它判斷為“事故”，會(huì)在磁盤中自動(dòng)記錄“事故”發(fā)生前的五十五秒和后五秒之間汽車的方向盤角度、和行駛的速度等各種數(shù)據(jù)。同時(shí)會(huì)利用汽車內(nèi)的相機(jī)自動(dòng)收錄在駕駛位的視角上，“事故”發(fā)生前十秒和后五秒間能看到的場(chǎng)面，這里就主要運(yùn)用到了圖象處理技術(shù)。2007年1月6日，一款名為“Sync”的車載系統(tǒng)問世，并將由微軟和美國福特汽車公司共同開發(fā)。

在中國，研發(fā)和推廣車載監(jiān)控系統(tǒng)的工作早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)有國營、民營和合資企業(yè)開始著手了。迄今為止，我國已經(jīng)有多達(dá)70余家企業(yè)生產(chǎn)有關(guān)車載監(jiān)控系統(tǒng)的儀器。產(chǎn)品的類型有上百種，而且隨著技術(shù)的發(fā)展和人們的需求的改變，還不斷的有新產(chǎn)品被推出。盡管我國車載監(jiān)控技術(shù)研發(fā)工作起步較晚，但現(xiàn)在歐盟國家在這方面研究的起點(diǎn)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于我國，不論是從車載監(jiān)控系統(tǒng)的安裝、操作和使用方面，還是在數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、信息的上傳以及下載方式等方面我國都有了質(zhì)的飛躍。武漢理工大學(xué)在基于車輛保證動(dòng)力的基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，用以西門子PLCS7-200為核心處理單元，研制了WG6120HD這種串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)公交車數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過組態(tài)軟件FameView來實(shí)現(xiàn)監(jiān)控及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。通過大量數(shù)據(jù)跟蹤反饋，可以證明該系統(tǒng)是完全符合研究預(yù)期的。

另外還有清華大學(xué)汽車安全與節(jié)能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的羅禹貢、卜健、楊殿閣等人的基于車載微機(jī)的混合動(dòng)力汽車監(jiān)測(cè)與診斷系統(tǒng)的研究。這個(gè)系統(tǒng)的硬件部分是由車載嵌入式微機(jī)、CAN-RS232轉(zhuǎn)換器、觸摸屏和液晶顯示屏等組成。它不光可以顯示汽車水箱的水溫、行駛過程的車速和耗油量等信息，還可以隨時(shí)采集汽車內(nèi)的各種參數(shù)并對(duì)汽車部件出現(xiàn)的故障及時(shí)報(bào)警。

二、GPS在車輛定位中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，通常簡(jiǎn)稱GPS)，為地球表面絕大部分地區(qū)提供準(zhǔn)確的定位、測(cè)速和高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。基于物聯(lián)網(wǎng)的GPS車輛定位系統(tǒng)，是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合到車輛定位之中去，通過一定的數(shù)據(jù)分析，再將其信息提供給網(wǎng)絡(luò)中心，最終實(shí)現(xiàn)了車輛的定位，了解車輛相關(guān)信息。

(一)家庭使用方面。將車輛的定位系統(tǒng)運(yùn)用在家庭車輛上，能夠?qū)崿F(xiàn)有效的定位跟蹤，在車主發(fā)現(xiàn)自己的車輛存在被盜可能或者不清楚自己車輛的定位信息時(shí)，可以通過定位系統(tǒng)找到自己的車輛，實(shí)現(xiàn)了減少公共資源利用、自我掌握車輛動(dòng)態(tài)信息的優(yōu)點(diǎn)。

(二)成本計(jì)算方面。一些車載定位系統(tǒng)的成本高昂，導(dǎo)致一些車主出現(xiàn)非必需品的想法，增大了車輛丟失的可能性。本文設(shè)計(jì)的車輛定位系統(tǒng)，在一定程度上解決了這個(gè)問題，降低了成本的同時(shí)，也降低了車輛的丟失率。

(三)行業(yè)發(fā)展方面。我國是發(fā)展中國家，汽車行業(yè)的發(fā)展是必然趨勢(shì)，并且車輛的需求在隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和人民生活質(zhì)量的不斷提高中逐漸的擴(kuò)大。車輛定位系統(tǒng)的大規(guī)模投入使用顯得尤其必要，一個(gè)行業(yè)的發(fā)展必將帶來就業(yè)崗位的不斷增加。對(duì)于幅員遼闊的中國來說，更多的就業(yè)崗位，可以減緩就業(yè)壓力，提升人民生活幸福感。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能車位中的應(yīng)用

目前，歐美國家和亞洲國家采取了不同的停車方式，但各國都積極采用了立體化停車的措施，全自動(dòng)化的智能式停車最為普遍。在這方面發(fā)展較為迅速完善的亞洲國家有日本、韓國，歐洲國家有德國、法國。在亞洲，由于日本、韓國土地面積較小，而人口數(shù)量眾多，這些地方較早也較為廣泛地應(yīng)用了智能車庫技術(shù)，其中日本的智能車庫技術(shù)的發(fā)展最為完善。

在日本，智能停車場(chǎng)的功能已經(jīng)不單單限制于停車這一單純的需求，各式各樣的商業(yè)廣告牌和頂棚的綠化將智能車庫所裝飾，從而渲染了一種與城市商業(yè)、生態(tài)氣息相吻合的獨(dú)特氛圍，發(fā)展了與城市環(huán)境融為一體，具有一定的觀賞價(jià)值、實(shí)用價(jià)值以及經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值的城市建筑。在日本，街道上都有醒目的停車誘導(dǎo)標(biāo)志，在停車場(chǎng)的入口處的電子屏上會(huì)自動(dòng)顯示“空”、“滿”狀態(tài)和停車的收費(fèi)詳情，同時(shí)停車場(chǎng)還會(huì)將自身的空滿狀態(tài)上傳到停車網(wǎng)站、手機(jī)終端和車載GPS導(dǎo)航等設(shè)備上，以便于駕車用戶更及時(shí)、方便地找到目標(biāo)停車位，以及了解收費(fèi)詳情。

自2000年后，我國的汽車銷量逐年攀升，特別是近兩年，汽車銷量穩(wěn)居世界第一，如此龐大的基數(shù)使現(xiàn)有的停車位處于爆棚的狀態(tài)，而對(duì)于我國交通而言更是巨大的挑戰(zhàn)。科技的進(jìn)步和人們生活水平的提高，便捷人們的日常，布置靈活、能耗低、安全可靠的智能車庫也基于此出現(xiàn)，越來越受到更多人的認(rèn)可，國內(nèi)應(yīng)用較多的是升降橫移類車庫。與國外車庫智能化的方式類似，采用傳感器對(duì)停車場(chǎng)內(nèi)的車位狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在停車場(chǎng)的入口處同樣放置屏幕顯示停車場(chǎng)的空余狀態(tài)，同時(shí)在停車場(chǎng)的出入口處安裝智能識(shí)別系統(tǒng)，通過對(duì)車輛車牌號(hào)的識(shí)別，可以得出該車的停車時(shí)間，用戶可通過電子屏幕上的二維碼進(jìn)行自動(dòng)繳費(fèi)，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)無人化管理。更有一些大型的停車場(chǎng)，加設(shè)了區(qū)域引導(dǎo)信息屏，實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的引導(dǎo)，方便用戶更加快捷地找到目標(biāo)停車位。