基于NB-IOT互联网技术的城市智慧停车管理系统设计*

左劲中

(巢湖学院工商管理学院 安徽巢湖 238000)

目前，城市共享经济发展迅速。公共停车系统技术方向主要包括：基于eMTC的视频桩方案、基于LoRa组网的地磁方案、基于ZigBee的智能锁方案、基于NB-IoT的地磁方案[1]。通过模块成本、续航时长、可部署的终端数量、通讯距离四个方面比较(表1)，确定采用基于NB-IoT的地磁方案，构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，部署成本最低、并可实现平滑升级，为较好的解决方案。

表1 技术参数对比

1系统设计

该系统整体拓扑结构如图1所示。

图1 系统拓扑图

从整体结构划分可分为前端子系统(路外停车场管理、路内停车管理、停车诱导、巡管收费PDA及充电桩管理几个部分)、网络传输子系统(专线/互联网/运营商通信网络)及车主服务子系统(手机APP、微信公众号、官方网站)

1.1前端子系统

(1)路内停车管理。是实现道路停车的日常数据监控、设备心跳监控、风险预警、故障报警、应急指令、指挥调度等工作的平台，通过停车服务云平台的实时数据对接，掌握停车监控管理的各个环节的详细数据，协助管理方对停车业务进行全面的指挥调度。

(2)路外停车管理。提供给停车场管理单位的停车场相关事务的管理系统，为停车场收费人员提供收费管理功能，可以针对临时车辆、长租车辆、特殊车辆等进行不同的计费管理，并能根据停车场的收费标准进行费用设定，满足不同类别停车场的管理要求；连接岗亭周边的智能设备，进行数据采集；可以进行各类数据的查询，包括当前场内车辆停放信息、已出场车辆停放信息、月卡车辆信息；视频监控，支持主副摄像头实时视频监控；并能手动抬杆放行。

(3)停车诱导。停车诱导系统是实现对机动车流进行动态分配、实时诱导、科学管理等功能，从而达到提高城市道路服务水平的目的。停车诱导技术通过对全市停车资源的实时统计和发布，有效引导停车设施使用者顺利到达目的地、实现交通流优化、避免因停车导致的交通阻塞，也是提高停车设施利用率的有效手段。通过多种可识别方式向城市驾车出行者提供停车场的位置、使用状况、行驶路径以及相关道路交通状况等信息，诱导驾车出行者最直接有效地找到停车场[2]。

(4)充电桩管理。对于充电桩停车泊位资源进行统一的数据采集和管理，通过停车综合服务体系，为车主提供充电桩泊位的查找、预约、充电、计费、缴费等一系列的充电停车一体化服务。

(5)巡管收费PDA。路内停车管理涉及到巡管、收费等工作，这些工作由专门的巡管人员负责，为方便巡管人员可以随时随地进行停车管理工作，使用PDA智能设备通过移动无线网络进行日常工作。

1.2网络传输子系统

前端子系统、车主服务子系统通过互联网及移动通信网络与静态交通管理平台实现数据交互；部署在云中心的静态交通管理平台与信息数据中心机房实现数据交互、数据同步。

1.3车主服务子系统

(1)手机App。面向广大车主用户的一款移动端停车服务App应用，为车主实现无卡停车、自动缴费的便利停车服务。基于云端停车服务，通过车主注册并绑定车牌，利用云端的停车核心业务流程的处理，为车主提供车场查询、定位、引导、充值、计时、扣费等一系列的停车相关服务，并能实现车辆的实时锁定和解锁，为爱车提供更为保险的安全服务。

(2)微信公众号。微信公众号相对App应用更为轻量级，便于车主关注后使用停车服务，其功能与停车App应用类似，可以实现简单的车辆绑定、停车缴费等功能，并能为车主推送停车服务信息，作为App应用的一个补充。

(3)官方网站。面向公众的官方网站，作为停车服务体系面向广大车主的信息发布平台，用于发布停车信息、服务消息，并支持车主自助查询路段、停车场、泊位等实时的动态，方便公众出行。

(4)静态交通管理平台。通过云计算平台实现统一的后台服务，路内、路外停车的全部业务逻辑由云端进行统一汇总、处理、存储、分析、提炼、加工，从而实现泊车大数据的构建，使得各类停车业务所产生的信息、数据转入云端，消除信息孤岛，使数据可以发挥更大的价值；云端作为数据存储、业务处理的核心平台，为其他外部平台、设备等提供了统一的接入或输出标准，能够为第三方平台、各类其他市政平台、硬件厂商等提供良好的支撑和扩展。

其中停车服务云平台包含三个核心体系：①停车数据分析与决策。它是停车业务的整体的数据存储、处理结果、数据挖掘、提炼分析等方面的主体。根据数据的规模、准确性、完整性、价值等因素，将所有数据的层级从逻辑上由粗到精划分为三个层面，即基础数据层、业务数据层、数据分析与挖掘层。其中，基础数据层主要对各类不同格式的基础数据进行保存，这些基础数据分别来自与路内停车服务、路外停车服务的公用基础数据，如车主、车辆、泊位、账户、会员等数据体系，通过云端进行汇总和存储，作为停车业务的底层支撑数据；业务数据层更多的是对运维流程和平台配置数据进行管理，如停车流程中产生的停车记录、缴费记录、充值记录等；基础数据和业务数据的数据关联分析后，部分结果数据将存储至数据分析与挖掘层，从而形成KPI指标数据，进而对报表数据的进一步计算和加工处理。通过在云端的服务集中部署，减小客户端的处理压力，通过云服务的强大扩展能力和处理能力，可以更为及时、快速的对各类终端的请求进行相应和处理。②标准接口。接口作为停车云服务的主要形态，涵盖了内部管理平台、用户服务终端、第三方支付等众多的外部系统，承载了数据的上下行，起到联通外部系统的作用。根据数据的类型、来源、格式、标准不同，将接口体系分为了4个大类，包括兼容各类停车智能硬件的数据接口、各平台终端的服务接口、面向公众服务体系的数据交互接口、其他第三方系统的数据交换接口。通过对各维度数据交换的标准化规范，使得数据的交互有良好的兼容性和扩展性。

1.4信息数据中心机房

信息数据中心机房部署应用服务器、数据库服务器、SAN存储设备、核心交换机、防火墙、UPS等设备以及动力环境监控系统等。信息数据中心机房主要实现对静态交通管理平台进行数据备份，一旦云平台出现数据故障，可快速进行数据同步保障业务正常运转。

1.5指挥监控中心

指挥监控中心建设3×6的拼接大屏系统，实现实时车位、停车场数据的动态展示，各项运行数据可视化监管、数据分析、信息发布及应急指挥。

2系统实现

2.1系统整体实现

静态交通管理平台和停车诱导、路况信息发布屏及路内泊位地磁系统中新建的静态交通管理平台总体业务架构分为6层，分别为：应用前端层、软件服务层、平台服务层、数据资源层、基础设施层、网络传输层,如图2所示[3]。

图2 系统实现架构

(1)网络传输层。依托于互联网、运营商的光纤(有线)、政府/交通部门的专有网络、无线通信网络多种网络应用环境。

(2)基础设施层。既可以在传统的硬件服务器下部署，也支持基于云平台虚拟资源的柔性环境部署。

(3)数据资源层。支持停车场数据、泊车位数据、诱导屏数据、GIS地图数据、GPS数据、信号控制数据、交通卡数据、日志记录数据等多种数据格式的存储，系统应用满足对主流数据库的无缝对接。

(4)平台服务层。提供业务构件、数据构件、监控构件、接口构件、数据交换构件、数据分析构件等多种服务构件满足软件应用层的调用需求。

(5)软件服务层。项目通过互联网、通信技术提供中央控制子系统、静态交通管理云平台、三级诱导子系统、接口子系统、手机APP多种面向管理部门、社会公众以及供其他便民应用调用的服务接口。

(6)应用前端层。社会公众通过PC浏览器、诱导屏、微信、触摸屏、手机等多种介质获取智慧停车系统及停车场改造工程提供的服务。

(7)平台互联及接口层。可通过服务、接口、数据中心方式与其他智慧城市应用系统完成信息共享。

此次抽取2015年3月—2018年3月在我院医治的脑梗死患者（165例）为分析的对象，以入院顺序分为乙组、甲组，甲组患者为85例，乙组患者为80例。其中甲组男性46例，女性39例；患者年龄在41～76岁，平均为（60.12±3.58）岁；乙组男性为42例，女性为38例；患者年龄在40～77岁，平均为（60.15±3.61）岁；比较两组资料的差异，差异无统计学意义（P＞0.05），可进行研究对比。

2.2系统核心业务流程

管理平台捕捉到有异常情况发生，会通过PDA向巡检人员下发巡检工单；巡检人员在日常巡检过程中发现违章停车行为， 经过现场核实后，通过PDA拍照取证，并将违章信息上传管理平台，由相关人员/部门审核确认，情况属实的，将取证材料提交交警违章平台处理。系统核心业务系统流程如图3所示。

图3 系统业务流程

2.3系统实现效果

停车信息统计查询部分，能提供实时数据统计、历史数据统计查询功能。通过设置不同权限，各管理部门在权限范围内可以用多种条件，如区域、管理单位等对系统中各种实时数据进行统计并形成统计图表；还可以根据时间段、区域等条件统计停车场使用的历史情况，如各停车场停车位利用率等，并形成图文报表，为行业管理部门制定停车收费计划和实现业务数据的查询和统计功能。对当前收费情况、车场车辆出入情况、车场空位情况进行统计查询并以图表方式表现，详见图4。

图4 系统运营界面

通过对不同区域的停车情况进行比对分析，可以每隔一段时间(比如5分钟刷新一次)统计各个行政区的今日(或时间段)泊位总数、停车总次数、累计时长、泊位利用率、周转数/每泊位、时间利用率/每泊位。通过此分析，可以为决策人员制定各行政区车位增加、减少等调整方案提供帮助[4]。

系统详细展示所有停车场或单个今日消费收入和总消费收入、今日消费次数和总消费次数、今日线上消费收入和线上消费总收入、今日优惠券消费数量和优惠券消费总数。根据时间段、区域等条件统计停车场使用的历史情况，如各停车场停车位利用率周转率等，并形成图文报表，为行业管理部门制定停车收费计划和实现业务数据的查询和统计功能，对当前收费情况、车场车辆出入情况、车场空位情况进行统计查询并以图表方式表现，详见图5。

图5 系统运营界面

2.4系统API接口实现

提供通用的API接口便于系统应用层对接[5]。

{“code”：”31”，“heart”：20，“key”：123， “user”： “user”， “stamp”： “12345678910123” ，“sign”： “9292384FA8020049949”}

code：功能码

heart：长连接心跳的周期，单位：秒，建议设置为10秒

key：包序号，需要接收方原样返回

user：按接收方要求配置

stamp：随机数据

sign：签名，供接收方验证数据包来源是否合法

接收：一行字符应答，使用java的readln函数

{“code”：”31”， “key”： 123， “err”： “0”}

key的值原样返回，err为0时表示正确

推送车辆进出：

推送：有无车状态变化时，推送一行字符，最多200个车位，首次连接后会完整的推送一遍

{“code”：“32”，“data”：[{“r”：“2002”，”i”：”P6-5234”，“c”：”Y”，“t”：”1470000000000”}]，“key”： 129}

r：车库号，可按接收方定义

i：车位号，停车位上印刷的编号

c：Y有车，N无车

t：1970.1.1 UTC 零点开始到现在的时间，精确到毫秒

接收：一行字符应答

{“code”：”32”， “key”：129， “err”： “0”}

长连接心跳：

推送：供接收方判断长联机的状态

{“code”：” **”， “key”： 380}

接收：一行字符应答

{“code”：”**”， “key”：380， “err”： “0”}

3结语

该管理系统的设计可进一步推动智慧城市建设，加快通过信息化手段提升城市治理水平，解决城市车辆停车难、计费手段单一、运营效率低下等问题。