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 李長凱

一、WSN技術(shù)在車輛實時監(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?。汽車在給生活帶來便利的同時，可能會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。而車主無法及時了解這一狀況，造成巨大的財產(chǎn)損失。

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

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)合了計算機、傳感器檢測、信號處理、故障診斷、人體工程等技術(shù)。依托片上系統(tǒng)、微機電系統(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)對車輛進行實時監(jiān)控對汽車的服務(wù)發(fā)展顯得尤為重要[2]。

車載監(jiān)控系統(tǒng)會被多數(shù)人理解為車載多媒體。它很少會被人們單獨提出來，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、消費者這三個部分，后來慢慢在國際上也產(chǎn)生了影響。這些年，在國際舞臺上Telematic市場發(fā)展的非?？?，對于這個現(xiàn)象，可以從以下幾個方面來分析：第一，全球的汽車現(xiàn)已超過2億臺，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)也在不斷的進步；第三，如今市場上的芯片、車載單元、數(shù)據(jù)供應(yīng)商等產(chǎn)業(yè)鏈比較完善?，F(xiàn)在，傳感器、數(shù)據(jù)采集卡、顯示器、記錄器以及PC機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行數(shù)據(jù)采集的便攜式的存儲卡也叫數(shù)據(jù)采集卡，計算機可以將從數(shù)據(jù)采集卡里收集到的數(shù)據(jù)進行車輛的事故分析和圖像處理。針對于數(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。人們在生活中，開始越來越廣泛的運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)實時地將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到工作站，然后就可以實現(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)生時段和該路段車輛行駛數(shù)據(jù)的記錄儀被日本一個汽車研究所的開發(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，傳感器便會將它判斷為“事故”，會在磁盤中自動記錄“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)。同時會利用汽車內(nèi)的相機自動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面，這里就主要運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、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)在基于車輛保證動力的基礎(chǔ)上可以實現(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)式混合動力電動公交車數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過組態(tài)軟件FameView來實現(xiàn)監(jiān)控及數(shù)據(jù)存儲。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)能國家重點實驗室的羅禹貢、卜健、楊殿閣等人的基于車載微機的混合動力汽車監(jiān)測與診斷系統(tǒng)的研究。這個系統(tǒng)的硬件部分是由車載嵌入式微機、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，還可以隨時采集汽車內(nèi)的各種參數(shù)并對汽車部件出現(xiàn)的故障及時報警。

二、GPS在車輛定位中的應(yīng)用

全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，通常簡稱GPS)，為地球表面絕大部分地區(qū)提供準(zhǔn)確的定位、測速和高精度的時間標(biāo)準(zhǔn)?；谖锫?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，可以通過定位系統(tǒng)找到自己的車輛，實現(xiàn)了減少公共資源利用、自我掌握車輛動態(tài)信息的優(yōu)點。

(二)成本計算方面。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)計的車輛定位系統(tǒng)，在一定程度上解決了這個問題，降低了成本的同時，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，并且車輛的需求在隨著社會經(jīng)濟水平和人民生活質(zhì)量的不斷提高中逐漸的擴大。車輛定位系統(tǒng)的大規(guī)模投入使用顯得尤其必要，一個行業(yè)的發(fā)展必將帶來就業(yè)崗位的不斷增加。對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，具有一定的觀賞價值、實用價值以及經(jīng)濟開發(fā)價值的城市建筑。在日本，街道上都有醒目的停車誘導(dǎo)標(biāo)志，在停車場的入口處的電子屏上會自動顯示“空”、“滿”狀態(tài)和停車的收費詳情，同時停車場還會將自身的空滿狀態(tài)上傳到停車網(wǎng)站、手機終端和車載GPS導(dǎo)航等設(shè)備上，以便于駕車用戶更及時、方便地找到目標(biāo)停車位，以及了解收費詳情。

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)，而對于我國交通而言更是巨大的挑戰(zhàn)?？萍嫉倪M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，采用傳感器對停車場內(nèi)的車位狀態(tài)進行實時監(jiān)控，在停車場的入口處同樣放置屏幕顯示停車場的空余狀態(tài)，同時在停車場的出入口處安裝智能識別系統(tǒng)，通過對車輛車牌號的識別，可以得出該車的停車時間，用戶可通過電子屏幕上的二維碼進行自動繳費，實現(xiàn)停車場無人化管理。更有一些大型的停車場，加設(shè)了區(qū)域引導(dǎo)信息屏，實現(xiàn)對車輛的引導(dǎo)，方便用戶更加快捷地找到目標(biāo)停車位。