物聯網技術在智能停車管理中的應用

□郟浩杰 周靜怡 吳 慧 王亓劍 李長凱

一、WSN技術在車輛實時監控中的應用

隨著人們生活水平的提高，汽車已經成為人們日常生活中不可缺少的一部分。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，造成巨大的財產損失。

物聯網是指通過各種信息傳感設備、射頻識別技術、紅外感應器等裝置和技術，實現物與物、物與人的相互聯系，延伸于互聯網，實現對物品和過程的智能化感知、識別和管理。

數據采集技術是一門多學科交叉技術，主要結合了計算機、傳感器檢測、信號處理、故障診斷、人體工程等技術。依托片上系統、微機電系統、無線通信、嵌入式技術的無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network)得到了迅速發展[1]。目前，無線傳感網絡在車輛上的應用也越來越廣泛，使用WSN技術對車輛進行實時監控對汽車的服務發展顯得尤為重要[2]。

車載監控系統會被多數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中已經有了車載監控系統的概念。而美國是世界上最先提出Telematic的國家，商業模式主體是供應商、服務商、消費者這三個部分，后來慢慢在國際上也產生了影響。這些年，在國際舞臺上Telematic市場發展的非常快，對于這個現象，可以從以下幾個方面來分析：第一，全球的汽車現已超過2億臺，而且它的保有量還在逐年遞增；第二，無線通訊技術正在迅速發展，汽車電子技術也在不斷的進步；第三，如今市場上的芯片、車載單元、數據供應商等產業鏈比較完善。現在，傳感器、數據采集卡、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的組成部分。其中可以通過插入記錄儀就能進行數據采集的便攜式的存儲卡也叫數據采集卡，計算機可以將從數據采集卡里收集到的數據進行車輛的事故分析和圖像處理。針對于數據分析系統和記錄儀的研發，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，多種性能優良的數據分析系統被成功開發出來。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絡通信的監控系統實時地將采集到的數據發送到工作站，然后就可以實現汽車故障的診斷。

2001年的8月，一種可以用來記錄交通事故發生時段和該路段車輛行駛數據的記錄儀被日本一個汽車研究所的開發小組研制出來。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，當汽車在行駛過程中出現了急剎車或急轉彎導致汽車達到一定的加速度時，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據。同時會利用汽車內的相機自動收錄在駕駛位的視角上，“事故”發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。2007年1月6日，一款名為“Sync”的車載系統問世，并將由微軟和美國福特汽車公司共同開發。

在中國，研發和推廣車載監控系統的工作早在20世紀80年代就已經有國營、民營和合資企業開始著手了。迄今為止，我國已經有多達70余家企業生產有關車載監控系統的儀器。產品的類型有上百種，而且隨著技術的發展和人們的需求的改變，還不斷的有新產品被推出。盡管我國車載監控技術研發工作起步較晚，但現在歐盟國家在這方面研究的起點已經遠遠落后于我國，不論是從車載監控系統的安裝、操作和使用方面，還是在數據的存儲、信息的上傳以及下載方式等方面我國都有了質的飛躍。武漢理工大學在基于車輛保證動力的基礎上可以實現節能減排的目的，用以西門子PLCS7-200為核心處理單元，研制了WG6120HD這種串聯式混合動力電動公交車數據采集系統，該系統通過組態軟件FameView來實現監控及數據存儲。通過大量數據跟蹤反饋，可以證明該系統是完全符合研究預期的。

另外還有清華大學汽車安全與節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測與診斷系統的研究。這個系統的硬件部分是由車載嵌入式微機、CAN-RS232轉換器、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的各種參數并對汽車部件出現的故障及時報警。

二、GPS在車輛定位中的應用

全球定位系統(Global Positioning System，通常簡稱GPS)，為地球表面絕大部分地區提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。基于物聯網的GPS車輛定位系統，是將物聯網技術融合到車輛定位之中去，通過一定的數據分析，再將其信息提供給網絡中心，最終實現了車輛的定位，了解車輛相關信息。

(一)家庭使用方面。將車輛的定位系統運用在家庭車輛上，能夠實現有效的定位跟蹤，在車主發現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，可以通過定位系統找到自己的車輛，實現了減少公共資源利用、自我掌握車輛動態信息的優點。

(二)成本計算方面。一些車載定位系統的成本高昂，導致一些車主出現非必需品的想法，增大了車輛丟失的可能性。本文設計的車輛定位系統，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)行業發展方面。我國是發展中國家，汽車行業的發展是必然趨勢，并且車輛的需求在隨著社會經濟水平和人民生活質量的不斷提高中逐漸的擴大。車輛定位系統的大規模投入使用顯得尤其必要，一個行業的發展必將帶來就業崗位的不斷增加。對于幅員遼闊的中國來說，更多的就業崗位，可以減緩就業壓力，提升人民生活幸福感。

三、物聯網技術在智能車位中的應用

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，而人口數量眾多，這些地方較早也較為廣泛地應用了智能車庫技術，其中日本的智能車庫技術的發展最為完善。

在日本，智能停車場的功能已經不單單限制于停車這一單純的需求，各式各樣的商業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、生態氣息相吻合的獨特氛圍，發展了與城市環境融為一體，具有一定的觀賞價值、實用價值以及經濟開發價值的城市建筑。在日本，街道上都有醒目的停車誘導標志，在停車場的入口處的電子屏上會自動顯示“空”、“滿”狀態和停車的收費詳情，同時停車場還會將自身的空滿狀態上傳到停車網站、手機終端和車載GPS導航等設備上，以便于駕車用戶更及時、方便地找到目標停車位，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，汽車銷量穩居世界第一，如此龐大的基數使現有的停車位處于爆棚的狀態，而對于我國交通而言更是巨大的挑戰。科技的進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，越來越受到更多人的認可，國內應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的車位狀態進行實時監控，在停車場的入口處同樣放置屏幕顯示停車場的空余狀態，同時在停車場的出入口處安裝智能識別系統，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，實現停車場無人化管理。更有一些大型的停車場，加設了區域引導信息屏，實現對車輛的引導，方便用戶更加快捷地找到目標停車位。