一個智慧停車系統的設計

毛民 陽衛 馮雪剛 高森林 王正興 王觀英 吳漢

摘要：隨著經濟的加速增長以及城市化進程的加快，導致城市車輛數量迅速增加，停車難成為城市居民的一大困擾。為解決這一問題，文章設計了一種智慧停車系統。該系統從車位檢測、數據通信、云平臺管理和用戶端四個方面具體分析了設計的要點，為停車系統的設計提供思路。通過智慧的車位檢索、最佳路線規劃以及實時的管理系統，可以有效提高城市車輛的停車效率和停車位的利用率。

關鍵詞：智慧停車；車位檢索；傳感器；智慧平臺

中國分類號：TP271+.5? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）35-0053-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

在城市化進程不斷加速的背景下，停車難成為城市交通管理的一大難題。傳統的停車方式存在停車位資源有限、停車效率低下、停車費用不透明等問題。而智慧停車系統的出現，為解決這些問題提供了新的思路和解決方案。

智慧停車系統的設計需要考慮多個方面的因素。首先，系統應具備實時監測和管理停車位的能力，通過傳感器等技術手段，實時獲取停車位的使用情況和空閑狀態[1]。其次，系統應具備智能導航功能，能夠為駕駛員提供準確的停車位導航信息，幫助其快速找到可用停車位。此外，系統還應具備在線支付和預約功能，方便用戶進行停車費用的結算和停車位的預訂[2]。

通過智能化的停車位管理和導航，可以有效減少城市交通擁堵，提升停車資源的利用率。智慧停車系統的設計具有重要的意義和廣闊的應用前景，本文將深入探討智慧停車系統的設計原理和功能特點，以期為解決城市停車難題提供有益的參考和借鑒。

1 系統框圖

1.1 系統組成

智慧停車系統是一個復雜的系統，由多個部分構成，如圖1智慧停車系統拓撲圖。通過這些組成部分的協同工作，智慧停車系統可以實現對停車場資源的高效管理和利用，提供給用戶便捷的停車服務。

1.2 硬件模塊

在智慧停車系統的設計中，硬件模塊起著至關重要的作用。硬件模塊是指系統中的各種物理設備和組件，包括傳感器、控制器、通信模塊等。這些硬件模塊的協同工作，實現了智慧停車系統的各項功能。

1） 傳感器模塊

傳感器模塊是智慧停車系統中的核心組件之一。它通過感知車輛的存在與否，以及車輛的位置和狀態等信息，為系統提供必要的數據支持。常見的傳感器包括車位檢測傳感器、車輛識別傳感器等。車位檢測傳感器可以通過檢測車位障礙物距離變化等方式，判斷車位是否被占用。而車輛識別傳感器則可以通過識別車輛的車牌號碼或其他特征，實現對車輛的識別和跟蹤。

2） 控制器模塊

控制器模塊是智慧停車系統中的另一個重要組成部分。它負責接收傳感器模塊提供的數據，并根據系統的邏輯和算法進行處理和決策。控制器模塊可以根據車位的狀態和車輛的需求，實現車輛的導引和停車位的分配。同時，控制器模塊還可以與其他硬件模塊進行通信，實現系統的協同工作。

3） 通信模塊

通信模塊在智慧停車系統中起著連接各個硬件模塊的橋梁作用。它可以實現傳感器模塊、控制器模塊和其他設備之間的數據傳輸和通信。通信模塊可以采用無線通信技術，如LoRa，也可以采用有線通信技術，如以太網或RS485等[4]。通過通信模塊，各個硬件模塊可以實現實時的數據交換和協同工作，從而提高系統的效率和可靠性。

4） 其他硬件模塊

除了傳感器模塊、控制器模塊和通信模塊外，智慧停車系統還可能包括其他硬件模塊，如顯示屏、攝像頭、閘機等。顯示屏可以用于顯示停車位的狀態和導引信息，方便車輛駛入合適的停車位。攝像頭可以用于監控停車場的安全和管理，同時也可以用于車輛的識別和跟蹤。閘機可以用于控制車輛的進出，確保停車場的安全和秩序。

2 數據采集終端架構

2.1 攝像、紅外傳感器數據采集

在智慧停車系統的數據采集終端架構中，攝像、紅外傳感器采集是一種常見、經濟實惠的技術方案。該方案通過攝像設備或紅外傳感器的檢測，實現對停車場內車輛的數據采集[5]。

攝像設備采集主要負責對停車場內的車輛進行圖像采集，通過圖像識別算法可以實現車輛的自動識別和車牌號的識別。攝像設備可以安裝在停車場的入口和出口處，以及停車位上方，通過不同的角度和視野范圍，全面覆蓋停車場內的車輛。

紅外傳感器則主要用于檢測車位車輛的進入和離開。通過紅外傳感器的安裝，可以實時感知車輛的進出情況，并將相關數據傳輸給數據采集終端。紅外傳感器可以安裝在路邊停車位以及臨時停車位上，通過感應車輛的進入和離開，實現對車位是否空閑進行實時檢測。

攝像、紅外傳感器采集的方案具有較高的準確性和穩定性。攝像設備可以通過圖像識別算法實現對車輛的自動識別，避免了人工操作的煩瑣和誤差。紅外傳感器可以實時感知車輛的進出情況，準確判斷車位狀態，為停車場管理以及車位利用提供可靠的數據支持。

2.2 車位狀態顯示

車位狀態顯示是智慧停車系統中的重要功能之一，通過數據采集終端架構實現。在該架構中，車位狀態顯示以不同的顏色來表示車位的不同狀態，以便用戶能夠快速了解當前停車場的車位情況。

灰色表示有車，即該車位已經被車輛占用。當車輛停入該車位后，數據采集終端會及時更新車位狀態，并將其顯示為灰色。這樣，其他用戶就可以避免浪費時間在已經被占用的車位上尋找停車位置。

黃色表示預訂，即該車位已被用戶預訂但尚未被實際占用。當用戶通過智慧停車系統預訂車位后，數據采集終端會將該車位狀態更新為黃色。這樣，其他用戶就可以知道該車位已被預訂，避免在預訂車位上停車。

綠色表示空位，即該車位當前沒有被占用也沒有被預訂。當車輛離開該車位后，數據采集終端會將其狀態更新為綠色，以示該車位可供其他用戶使用。

通過車位狀態顯示功能，用戶可以快速了解車位的使用情況，從而更加高效地找到可用的停車位。同時，該功能也提供了便利的預訂車位服務，使用戶能夠提前規劃停車計劃，節省時間和精力。

2.3 信號傳輸

在智慧停車系統的數據采集終端架構中，信號傳輸是一個關鍵的環節，它負責將采集到的數據通過無線傳輸技術進行傳輸，以實現高效、穩定的數據傳輸[6]。

無線數據傳輸技術是一種基于無線電頻率的通信技術，它需具有較高的傳輸速率和較遠的傳輸距離。在智慧停車系統中，信號傳輸模塊通過該技術將采集到的停車場信息、車輛狀態等數據傳輸到中央服務器或其他相關設備。

為了實現可靠的數據傳輸，信號傳輸模塊需要具備以下功能和特點：

1） 高速傳輸：無線數據傳輸技術具有較高的傳輸速率，能夠快速將大量數據傳輸到目標設備，確保數據的及時性和準確性。

2） 長距離傳輸：該技術能夠實現較遠距離的數據傳輸，可以覆蓋整個停車場范圍，確保信號發送模塊與目標設備之間的穩定連接。

3） 抗干擾能力：由于停車場環境復雜，存在各種干擾源，信號發送模塊需要具備較強的抗干擾能力，以保證數據傳輸的穩定性和可靠性。

4） 數據安全性：在數據傳輸過程中，信號發送模塊需要采取相應的加密和認證措施，確保數據的安全性，防止數據被非法獲取或篡改。

信號傳輸模塊在智慧停車系統的數據采集終端架構中起著重要的作用。通過采用無線數據傳輸技術，能夠實現高速、長距離的數據傳輸，并具備抗干擾和數據安全的特點，為整個系統的正常運行提供了可靠的數據支持。

3 智慧云平臺架構

3.1 內部管理平臺

智慧云平臺架構是智慧停車系統設計中的關鍵組成部分。內部管理平臺作為智慧云平臺的一部分，扮演著重要的角色。該平臺主要負責管理和監控停車場的運營情況，提供實時數據分析和決策支持[7]。

內部管理平臺的功能包括但不限于以下幾個方面：

1） 數據收集與存儲：內部管理平臺通過與停車場設備的連接，實時收集停車場的各項數據，包括車輛進出記錄、停車位使用情況、停車場收入等。這些數據將被存儲在云平臺的數據庫中，為后續的數據分析和決策提供基礎。

2） 數據分析與報表：內部管理平臺通過對檢測端收集到的數據進行處理分析，對車位的狀態進行實時性的更新，也提供停車場運營的關鍵指標和報表。例如，可以分析停車場的車流量、高峰時段、收入情況等，為停車場管理者提供決策依據，優化停車場的運營策略。

3） 實時監控與告警：內部管理平臺可以實時監控停車場的運營情況，包括車位的占用情況、設備的工作狀態等。一旦發現異常情況，如停車場擁堵、設備故障等，內部管理平臺將及時發出告警，提醒相關人員采取相應的措施，確保停車場的正常運營。

4） 系統管理與配置：內部管理平臺還提供對智慧停車系統的系統管理和配置功能。管理員可以通過該平臺對停車場設備進行管理，包括設備的添加、刪除、配置參數等。同時，還可以對系統進行升級和維護，確保系統的穩定性和安全性。

內部管理平臺是智慧停車系統中的重要組成部分，通過數據收集、處理、分析和實時監控，為停車場管理者提供決策支持和運營優化的手段以及讓路邊車位和臨時停車位得到更好的利用[8]。同時，通過系統管理和配置功能，確保系統的正常運行和維護。

3.2 智慧停車App

智慧停車App是智慧停車系統中的重要組成部分，它通過與智慧云平臺的連接，為用戶提供便捷的停車服務。該App具備以下功能：

1） 車位查詢與預訂：用戶可以通過App實時查詢附近的停車位情況，并進行預訂。通過智慧云平臺的數據分析和實時更新，用戶可以準確了解停車位的可用性和價格信息，提前預訂車位，避免了停車難的問題。

2） 導航與路線規劃：智慧停車App可以根據用戶的目的地和當前位置，提供最佳的停車路線規劃。用戶可以通過App選擇最近的停車場或停車位，并獲得導航指引，節省了尋找停車位的時間和精力。

3） 支付與結算：用戶可以通過智慧停車App進行停車費用的支付與結算。App支持多種支付方式，如支付寶、微信支付等，用戶可以選擇最方便的支付方式進行結算，避免了現金支付的不便。

4） 車位分享與社交功能：智慧停車App還提供了車位分享和社交功能，用戶可以將自己的停車位信息分享給其他用戶，幫助他人找到合適的停車位。同時，用戶還可以通過App與其他用戶進行交流和互動，分享停車經驗和建議。

5） 數據統計與分析：智慧停車App可以對用戶的停車行為進行數據統計與分析，為用戶提供個性化的停車建議和服務。通過分析用戶的停車偏好和習慣，App可以推薦最適合用戶的停車場和路線，提升用戶的停車體驗。

智慧停車App通過與智慧云平臺的連接，為用戶提供了車位查詢與預訂、導航與路線規劃、支付與結算、車位分享與社交功能以及數據統計與分析等多種便捷的停車服務。用戶可以通過App實現快速、方便的停車體驗，解決停車難題[9]。

4 結論

在本文中，詳細介紹了智慧停車系統的設計原理、功能模塊以及云平臺管理，通過對現有停車問題的分析和對智慧停車系統的初步設計，得出以下幾點結論：

首先，智慧停車系統的設計能夠有效解決傳統停車方式中存在的問題，如停車位資源浪費、停車效率低下等。通過引入智能化技術和數據分析，系統能夠實現停車位的智能分配和管理，提高停車效率和資源利用率。

其次，智慧停車系統的設計充分考慮用戶體驗和便利性。通過使用智能手機應用程序或其他便捷的設備，用戶可以實時查看停車位的情況、預約停車位、導航到停車場等，提供了更加便利的停車體驗。

最后，智慧停車系統的設計還需要考慮安全性和可靠性。系統應具備防止惡意攻擊和數據泄露的能力，同時保證系統的穩定性和可靠性，確保用戶的信息和車輛安全。

參考文獻：

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[9] 花雅婕，黃愉喧，朱琳儀，等.智慧停車系統架構及其應用探索[J].市政技術，2022，40（12）：1-7，18.

【通聯編輯：梁書】