基于智能硬件的互联网城市公共停车系统设计

郑 宁，车 艳，李同彬，林 荔

（莆田学院 信息工程学院，福建 莆田 351100）

基于智能硬件的互联网城市公共停车系统设计

郑 宁，车 艳，李同彬，林 荔

（莆田学院 信息工程学院，福建 莆田 351100）

针对现今普遍存在的城市公用车位停车难以及人工收费混乱的问题，设计了一种基于智能硬件的互联网城市公共停车系统.系统根据当下用户向移动终端转移的趋势，通过使用移动终端和路段自助服务终端遥控智能车位锁，达到停车管理平台对城市公共停车位的资源优化管理与多路段公共停车位资源共享.实验结果表明，系统通过利用移动网络和互联网，实现市区公共停车位信息的资源整合，为用户提供所需路段的停车位信息查询，车位导航，在线缴费等功能；减少了人工管理存在的乱停车、乱收费现象，节约了城市公共停车位资源，改善了市区停车难的状况.

智能车位锁；终端APP；停车云服务中心；移动网络

在当今社会，车作为代步工具，成为人们工作、生活中的得力助手，有车一族逐年增多，每天上演“车水马龙”的盛况.然而，人聚车聚，人散车散，人行车行，人堵车堵，尤其在人口高度聚集城市，出行难、停车难已成为当今制约城市发展的重大社会问题.从全国范围来看，激增的车辆数量远超出现有城市道路及停车场的最大负荷，开放造价昂贵的部分道路资源作为临时停车之用，成为国内各大城市通行的做法.就目前来看，雇佣收费员管理城市公共车位因其经营门槛低，无需设备投入，仅需人力成本的优点，成为了国内目前使用范围最广的市区公共车位停车管理方式.不过，这种管理方式的缺点也很明显，其信息化程度落后，全部依靠人工进行计时收费；费率调节困难，会导致车主进行讨价还价；跑冒滴漏现象严重，停车收费员可能乱收费，并可能私吞停车费用；车位管理困难缺乏即时性，在停车高峰期容易出现车位管理混乱以及乱停车的现象[1].因此，采用现代化智能化的方式管理城市公共停车位以及迫在眉睫.近年来，国内部分专家学者借鉴以往智能停车场系统的管理方式，同时结合当下流行的移动互联APP，提出了使用智能硬件结合移动互联终端，来实现城市公共停车位的智能化管理.利用智能硬件结合移动网络的公共停车位管理系统，能使驾驶者实时了解周边路段公共停车位是否空置，并在APP上显示空置车位所处具体位置，为驾驶者提供到停车位的路线导航，使各路段的车位信息能即时分享给驾驶者，提升了公共车位的停车效率[2].同时，APP车位查询、在线缴费等功能实现了便捷化管理，彻底摆脱了繁琐低效的人工管理模式.

因此，提出一种基于智能车位锁结合移动互联网的智能城市公共停车位管理系统设计，整合了城市公共停车位资源，并将停车位信息实时共享给驾驶者，并提供了一站式的停车服务.平台对解决市区公共停车难，停车管理混乱，提升驾驶者停车体验具有重要意义.

1 系统组成

系统将互联网与传统停车行业深度结合，由智能车位锁、终端APP和停车云服务中心组成.依靠手机终端或自助停车终端APP作为服务接入端口，移动网络作为连接端口与停车云平台的桥梁，使用APP从停车云服务中心获取智能车位锁的控制授权，再由移动终端通过通信协议，控制智能车位锁的升降操作，从而完成驾驶者的整个停车服务流程.如图1所示.

图1 城市停车系统结构图

1.1 智能车位锁

智能车位锁是停车平台里的主要智能硬件，由微控制器、电源、电机、继电器、GPS模块、ZigBee模块、蓝牙模块、地磁检测模块组成，其中各模块通过接口与微控制器相连.以微控制器为核心，对来自ZigBee和蓝牙模块的数据进行接收、解析和处理，控制车位锁内的电机能够对车位锁进行升降[3].地磁检测模块则用于检测车位的状态，当车辆驶出车位后，检测到车位属于空闲状态，则发送信号给微控制器，让微控制器控制电机将车位锁上升到最高位，达到防止其他车辆占用车位的目的；车位处于超时占用状态，微控制器则通过ZigBee模块发送延时占用信号.电源使用铅酸免维护蓄电电池，可以提供较大的电流满足车位锁的工作需要.如图2所示

图2 智能车位锁模块图

1.2 终端APP

驾驶者在移动终端，如手机终端和平板电脑上安装城市公共停车APP或者使用平台的微信公众号，来获取智能车位锁的控制权限，通过终端APP上的蓝牙模块向智能车位锁发送控制信号.然而，驾驶者同样也可使用公共停车位附近配备的自助停车终端APP完成停车操作.与移动终端不同的是，自助停车终端与智能车位锁之间通信采用的是ZigBee协议，相比移动终端的蓝牙能实现更远距离的通信，易于实现自助停车终端对智能车位锁的控制管理[4].

1.3 停车云服务中心

利用云计算技术，管理位于不同路段的公共停车位，并将分散的车位数据进行集中，达到对各个停车位的远程在线管理.通过移动网络和互联网发送、接收来自终端APP的数据，分析、处理用户发来的请求，完成停车导航、停车时间设置、在线支付等功能，并给予终端控制智能车位锁的权限.

移动终端作为用户接入停车服务的端口，打通了驾驶者与公共停车位之间原本存在的信息堵塞，为原本孤立的驾驶者与公共停车位搭建了桥梁，彼此之间通过共同的停车管理云平台建立联系.用户支付停车费获得公共停车位的使用权，二者之间是消费与被消费的关系[1].

2 用户功能

系统的用户功能由云服务中心提供，云服务中心包含用户管理模块、信息交互模块、支付管理模块和车位管理模块.用户管理模块用于用户注册、用户登录、权限管理和用户信息的管理；信息交互管理模块用于处理用户请求、更新车位状态信息、处理车位选定信息、完成车位导航与反向寻车、处理延时停车信息；支付管理模块用于处理费用支付信息；车位管理模块用于管理车位锁的控制权限.现以Android系统为例展示APP界面，其部分代码如下：

2.1 用户登录

当中集合了登录、注册、第三方登录等功能，该模块作为APP的第一启动项，以下为主功能和用户登入界面：

图3 APP主功能界面

图4 用户登录界面

其部分代码如下：

2.2 车位搜索与选定

用户通过使用手机APP导入地图，在指定地点寻找车位，远程选定空闲车位；亦可使用手机摇一摇寻找附近车位，通过软件便捷选定[5].公共停车位附近的停车自助终端也可显示路段的现实内容，用户通过自助停车终端上显示的车位号选定所需停车位.如图5所示.

2.3 设定停车时间

停车初始时间为当地时间，用户设定停车结束时间.停车超过设定时间，APP发送延时停车提示.

2.4 在线支付

根据用户设定的停车时间，结合市区公共停车位收费标准自动计算时段内停车费用，通过电子支付缴纳费用.过引用第三方作为付款的主要手段，其部分代码如下所示：

图5 空车位搜索界面

图6 停车缴费界面

2.5 车位导航与反向寻车

每个智能车位锁对应一个车位号，车位锁内的GPS模块发送信号定位每个车位的位置信息.通过采集用户位置信息与车位位置信息，导入外接地图服务，智能生成一条最佳路线.全数字化语音提示，停车后可以使用APP锁定停车位，取车时通过App返回车位找回车辆位置，实现车位导航与反向寻车.

2.6 控制车位锁

用户完成在线支付后，获得相应时段的智能车位锁控制权限.打开移动终端蓝牙或通过自助停车终端连接智能车位锁，控制智能车位锁的升降功能.

3 系统工作流程

智能车位锁将检测到的车位状态信息以及车位位置，通过ZigBee协议传到自助停车终端，自助停车终端再通过移动网络和互联网将信息发送至云服务中心，最终云服务中心将信息发送至终端APP.用户通过终端APP查询路段空闲车位，导入外接地图服务精确定位停车位位置和用户所在位置，智能生成一条从用户位置到停车位的最佳路线，配合语音导航引导用户到达指定车位，同时再地图上标记车位位置以便用户完成反向寻车.设置停车时段后，系统根据停车时间自动计算停车费用，用户在线支付停车费后，APP通过网络将占用车位的请求上传到云端服务中心，云服务中心接收并处理用户请求，将锁定车位为占用状态，其他用户将无法申请该车位停车权限[6,7].到达车位后，使用蓝牙链接智能车位锁，控制车位锁的升降，用户可将车停入车位.到设定停车时间后，车位锁若检测到车位属于空闲状态，则将车位锁上升到最高位，通过自助停车端转发空闲信号至云服务中心，变更该车位状态；若智能车位锁检测到车位处于超时占用状态，则通过自助停车端转发延时占用信号至云服务中心.云服务中心收到延时占用信号后向终端APP推送延时停车提示，用户在支付延时停车费后驾驶车辆离开车位，车位锁将车位锁上升到最高位，通过自助停车端转发空闲信号至云服务中心，变更该车位状态.如图7所示.

图7 城市停车系统工作流程图

4 系统实行与部署

系统中智能车位锁与自助停车终端之间采用ZigBee协议通信，然而ZigBee协议只适用于几十米的短距离通信.路段公共停车位一般沿道路方向顺向分布，在一条道路上路侧停车场可根据距离划分为多个区域.根据公共停车位物理特点，每间隔数个车位安装一台自助停车终端发射、接收信号，使信号覆盖整个路段，同时缩短用户到达自助终端的距离，为用户提供便利.智能车位锁则直接安装在公共停车位上，为普通车位赋予智能化属性；定期为智能车位锁充电，防止车位锁电量耗尽.部署云平台在公网上，并将云服务器则托管在数据中心负责接收、发送和处理信息.停车管理系统APP则安装在用户移动终端和道路自助停车终端上.

5 结束语

系统采用互联网思维，提出了一种基于智能停车锁的互联网城市公共停车系统，介绍了智能车位锁、终端APP和停车云服务中心三大组成部分和用户功能模块，分析了整个系统软硬件的工作流程，并给出了具体的实施方案.智能城市公共停车系统为驾驶人目标地点附近的空闲停车位信息，使各路段停车位资源达到共享，提高了车位利用率，改变了城市停车难的现状，杜绝了人工管理中的乱收费现象.同时，本系统可在现有智能车位锁的基础上增加充电桩模块，为未来的电动车充电和自动驾驶停车做出了准备，对建立智慧城市具有重大的意义.

〔1〕陈新海,刘丽．基于云平台的停车管理系统设计[J]．科技创新与应用,2016，1(1)：67-68.

〔2〕崔利媛．丁丁停车_智能地锁背后的共享经济[J]．交通建设与管理,2016，4(4)：54-57.

〔3〕娄家星．基于单片机的超低功耗智能遥控车位锁的设计与实现[D]．山东大学，2012.

〔4〕王作成，摆玉龙．基于ZigBee的智能车库系统研究与实现[J]．测控技术,2013，1(1)：69-75.

〔5〕侯维岩，崔源，党蟒．路边停车场管理系统的研究和实现 [J]．计算机测量与控制,2014，9(9)：3011-3033.

〔6〕高强,段晨东，张猛，张多，张东力．物联网城市停车场智能管理系统设计[J]．重庆理工大学学报, 2013，12(12)：55-58.

〔7〕张益，杨桦，索彦彦．城市智能停车联网平台[J]．现代电子技术，2015，7(13)：156-162.

TN929.5

A

1673-260X（2017）03-0116-04

2016-12-22

福建省教育厅资助省属高校专项课题（JK2015041）；莆田市科技局项目（2015G2011）

郑宁(1991-)，男，汉族，福建莆田，莆田学院，助理实验师，硕士研究生，研究方向：计算机应用技术