基于物联网技术的智能停车管理系统研究

石新军，李云玲（武警广州指挥学院，广东 广州 510440）

科技与应用

基于物联网技术的智能停车管理系统研究

石新军，李云玲
（武警广州指挥学院，广东 广州 510440）

本文提出了一种基于物联网ZigBee技术的停车场车辆智能导航系统方案，利用高性能的ZigBee通信芯片CC2530与超声波传感器相连接，构造出车位检测节点，各个车位检测节点可以通过自组网的方式构造覆盖整个停车场的ZigBee数据传输网络，实现对停车位的占用情况进行监测，提高在停车场复杂环境下车辆导航的效率。

物联网；智能停车；车位引导

随着城镇化进程加快，国内的城市交通机动化进程加快，“停车难”已经成为制约各大城市发展的瓶颈问题。因此，正确处理好车辆停放的问题，对解决道路交通拥堵、减少交通事故、提高道路通行能力等都有非常重要的意义。本文研究利用物联网射频识别技术、传感技术、通信网络技术、数据交换技术对停车场进行技术改造，提升停车场管理的智能化、自动化、安全性和人性化程度，并对基于物联网技术的智能停车引导系统进行探讨。

1　基于物联网技术的智能停车场系统结构设计

“物联网”（Internet of Things），指的是将各种信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络［1］。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，系统可以自动地、实时地对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。“物联网”是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。物联网的技术特性决定了物联网将在各行各业都具有十分广阔的应用空间，就交通领域而言，物联网技术的引入可以实现交通的智能化。

停车场场内车位引导系统是典型的物联网技术应用，在停车场内每个泊位上布设传感设备以实时采集车位占用信息，并通过有线或无线网络将每个车位的占用信息传送到数据处理中心，数据处理中心对数据进行分析处理并结合系统内设定的停车诱导规则计算最佳泊位及相应泊车路线，将车位占用信息及系统推荐的最佳泊位信息发布到停车场的各个LED车位引导屏、用户手持或车载终端等设备，引导停车者沿最优泊车路径泊车入位。基于物联网技术的智能停车场系统，利用物联网具备的全面感知、可靠传送、智能处理三大特征，尽可能地为用户提供更加便利快捷的停车服务，使车辆出入控制、车辆管理、收费管理以及车辆引导等更加智能化，提高了出行效率，从一定程度上缓解了城市停车难的问题。其系统总体结构如图1所示。

2　物联网技术在智能停车场各子系统应用与功能实现

物联网的本质是将实体物理基础设施和虚拟网络系统相融合，实现物与物、物与人之间的信息获取、传输、存储、融合及使用。物联网的特征在于感知识别、通信传输以及智能控制的完美衔接。智能停车管理系统是通过射频识别、智能无线传感、视频识别、获取的车辆数据信息，通过网络通信技术将数据信息传输、存储到综合决策终端，进行数据统计分析、信息整合处理，从而建立完善的智能停车管理系统。主要采用的技术手段如下。

图1　智能停车系统总体结构图

1）射频识别技术应用实现车辆出入库的动态智能管理。RFID技术是一种非接触式识别技术，它是通过利用无线射频信号的空间耦合或反射的传输特性，实现对物体的自动识别和对数据的获取。RFID技术是物联网中让物体“开口说话”的关键技术。在物联网中，通过EPC编码，使规范且具有共享性的信息存储于RFID标签上，通过无线数据通信网络将信息采集到信息中心，完成对“物”的识别。一般来讲，RFID系统主要包括以下三部分：读写器、电子标签和天线。读写器和电子标签以天线为媒介进行信息交流、通信，实现对电子标签内存储信息的读取与识别。基于物联网技术的停车场系统与传统停车场系统相比，采用先进的射频技术完成对车中预制卡片与主机的信息交换，用于完成车辆信息识别和收费等一系列服务，系统可在较短时间内实现车辆识别、出入库管理、智能化计费和收费等系列服务。具体如图2所示，采用RFID技术后，停车场真正实现不停车收费管理，相比传统管理模式，提高停车场用户的通行效率，提升业主对停车场服务的满意度。

2）智能超声传感技术应用实现车位信息智能探测与监控。车位探测是智能停车场的关键终端节点和关键技术。传统车位信息采集设备主要有：环形线圈、红外、微波、超声波等检测器等。本系统利用技术成熟、方便安装压电超声波传感器作为车位占用信息检测终端，利用超声传感器所探测到的距离变化判断停车位是否空闲［2］。

图2　基于物联网技术的RFID识别系统

由于天气环境变化的因素对超声波测距的影响很大，为了提高超声波车位检测网络节点的检测精度，系统设计了温度补偿电路，采用CC2530的单片机内核作为微控制器，超声波车位检测网络节点的包括了CC2530处理器、超声波传感器、温度补偿等三个模块，超声波检测网络节点的系统框图如图3所示。最后，数据信息通过无线网络通信与管理平台互联互通，将车位的占用信息定位到具体的单个车位，实时发布停车场剩余车位信息，单个车位的占用信息并配合方向指示引导车辆快捷、高效的到达空位泊车。

3）物联网无线网络通信技术的应用实现信息双向智能传递。物联网是新兴的传感器网络技术，系统中的智能传感器采集实现信息采集和数据传输的先决条件是网络的存在。但是传感器本身数量庞大，加之其数据采集和更新的过程中会不断以数量级的增长方式占用大量存储空间，这就形成了大的超出想象的数据库。而且数据传输的过程，对准确性和实时性提出了近乎苛刻的要求，所以，数据传输必须要可以适应各种异构网络和协议。现阶段物联网无线网络通信技术一般有WIFI无线网络技术、蓝牙技术、ZigBee无线传感网技术、GSM网络技术等一系列无线网络通信技术。在执行IEEE 802.15.4标准的基础上开发的Zigbee技术，具有非常多的优点，是一门新兴的技术，是目前无线传感器网络的首选技术之一［3-4］。

图3　超声波车位检测节点模块

如图4所示，系统网络通信采用物联网ZigBee技术实现无线通信网络的搭建，通过合理的设计，使超声波传感器对车辆占位的检测数据可以通过ZigBee网络进行迅速、可靠的传输。ZigBee终端节点设备是系统的核心部件，终端节点的主要功能是接收主机服务器发送的控制信号，对传感器收集到的类型信号进行打包后发送到协调器进行进一步的处理加工。而相应地，协调器在网络中的功能和职责比较繁重，不但需要建立并维护网络，而且在接收到终端节点的数据包后，需要对数据包进行解析、校验和数据提取，在数据无误后经由串口将数据传送到主机服务器。

3　基于物联网技术的智能停车场车位智能引导

图4　传感器网络节点的设备框图

智能停车场主要包含工作站子系统、发卡子系统、车位引导子系统、图像识别子系统、出入口子系统以及其他集成外设组成。本着易于扩展、接口通用的原则，在组网规划上，各子系统之间采用以太网汇聚交换机连接，采用ODBC（Open Database Connectivity）开放分布式数据库技术实现系统数据集成，实现不同子系统之间的综合数据共享、信息交互，应用程序通过ODBC访问多个异构数据库，与数据库服务器之间进行数据交互。利用物联网信息处理能力，将物联网数据平台采集到的停车场车位使用情况的信息加工处理成有效信息向停车者提供，如剩余泊位情况、优选停车位方案等。如图5所示，利用物联网中的无线传感网络、通信网、3G网络等技术保证信息快速、及时、准确的传输。用户则可以通过手机或ipad、车载导航装置等进入停车系统，输入想要停车的区域，看到实时数据车位分布，推荐路线等相关信息，然后选择性的进行停车，对进出停车场的车辆进行智能引导，方便车主快速、有效的找到空位，构建出一个全新的高效智能停车场引导系统［5-6］。

图5　基于物联网技术的车位引导系统

4　小结

本文针对智能停车场系统全面感知、可靠传送、智能处理的需求，从技术手段方面研究了射频识别技术、传感技术、通信网络技术、数据交换技术等物联网技术在智能停车场系统的应用，对基于物联网技术的智能停车引导系统进行初步探讨。研究表明，基于物联网技术智能停车场系统可以实现动态、实时、联动、可视化的管理优势，能够满足用户个性化的需求，为用户提供便利的停车服务。

［1］李宏侠，王娜，童玮，等.物联网在智能建筑领域的应用及发展趋势［J］.现代建筑电气，2012（8）：37-40.

［2］赵广涛，程荫杭.基于超声波传感器的测距系统设计［J］.微计算机信息，2006（1）：129-130.

［3］凌志浩，周怡颤，郑丽国.ZigBee无线通信技术及其应用研究［J］.华东理工大学学报：自然科学版，2006，32 （7）：801-805.

［4］齐丽娜，干宗良.一种新的无线技术ZigBee［J］.电信快报，2004（9）：12-14.

［5］周志勇.城市停车诱导信息系统功能设计及关键技术模型研究［D］.南京：东南大学，2004.

［6］陈峻.城市停车设施规划方法与信息诱导技术［M］.南京：东南大学出版社，2007.

［责任编辑：吴卓］

A Study of the Intelligent Parking System Based on the Internet of Things

SHI Xinjun，LI Yunling
（Guangzhou Command College of Armed Police Force，Guangzhou Guangdong 510440，China）

This paper proposes an intelligent navigation system for vehicle parking based on ZigBee communication chip CC2530，which is connected with ultrasonic sensors to construct parking detection nodes.Each node can detect parking spaces，then transmit the data by means of ad-hoc network covering the entire parking area，and thus improve vehicle navigation efficiency in complex environment.

the Internet of Things；intelligent parking；intelligent navigation

TP391.44；U495

A

1672-6138（2015）02-0009-04

10.3969/j.issn.1672-6138.2015.02.003

2014-12-08

石新军（1974—），男，陕西洛南人，副教授，硕士，研究方向：模拟实验室应用开发和管理。