基于IOT情境下的城市室内停车系统设计

2017-07-31沈永夤盐城工学院设计艺术学院224051

大众文艺 2017年13期

王浩钱峰沈永夤（盐城工学院设计艺术学院 224051）

基于IOT情境下的城市室内停车系统设计

王浩钱峰沈永夤（盐城工学院设计艺术学院 224051）

随着人们生活品质的大幅度提高，越来越多的家用汽车进入到人们的生活中，而伴随着汽车数量的猛增，城市停车的问题也愈加突显。相对于室外停车，室内停车的信息化和智能化的运用，要远远滞后室外停车智能系统，室内停车场由于信号接收不稳定，环境辨识度低等原因，导致室内停车场的资源利用和开发不足，以及信息匹配不准确等问题。基于此，为了缓解城市停车难的问题，以及室内停车资源利用的最大化和最实效，提出室内停车智能化系统服务设计的理念。通过分布在室内停车场的蓝牙信标技术来实现精确定位，凭借手机程序作为载体来实现室内车位预定、空车位引导、反向寻车、网上支付等主要功能。大大提高了都市室内泊车的使用效率，完善了城市室内停车场的服务流程。

手机程序；预定车位；空车位引导与反向寻车；网上支付；停车场管理系统

本文为江苏省大学生创新创业训练省级指导项目，项目为《基于物联网视角下的城市室内公共停车系统设计》阶段性成果。项目标号为：2017077

一、引言

近年，百姓的生活质量都有了极速的提升，家用汽车的拥有量在逐年递增。而伴随着家用汽车的普及，“停车难”的问题也就尤为突显，主要体现为找停车场难，停车场车位数量信息无法及时获取，停车场内部辨识度不高，付费方式过于落后等问题。

伴随着互联网的应用与遍及，互联网+已经在不知不觉中融入到我们生活的方方面面。据《中国互联网络发展状况统计报告》报告显示，截至2016年12月，我国网民规模达7.31亿。其中，手机网民6.95亿，手机上网用户要远远超过电脑上网用户，智能手机开发的各种类型的手机服务软件更是层出不穷，为我们的生活带了极大的改善1。与此同时，我国在IOT（ Internet of Things的缩写）方面的研究也取得巨大进展，传感器技术、无线传输技术、数据处理等技术越来越多的被应用到我国智能发展的各行各业中。基于智能手机普遍应用与IOT（物联网）技术发展迅速的背景下，本文提出了手机服务系统与停车场硬件设施结合的方式来解决当下城市室内停车的问题。

二、IOT技术

IOT是Internet of Things的缩写，字面翻译是“物体组成的因特网”，准确的翻译应该为“物联网”，其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理2。IOT正在逐渐改善人们的生活方式、生产方式，为人们带来方方面面的便捷。IOT正在以不可想象的方式，推动一种新的创新，建立全新的商业模式，推进智慧城市建设进程。

三、城市室内停车问题

1.城市车辆与停车位数量的矛盾

在过去拥有一辆汽车是一件极其奢侈的生活，而今汽车出行几乎成为家家户户都具备的一种出行方式。据公安部交管局公布数据显示，截至 2016 年底，我国私家车总量达1.46亿辆，每百户家庭拥有36辆，小型载客汽车（私家车）达1.6亿辆3。家用汽车拥有量的提升在给我们出行生活带来便利的同时，也造成我国城市交通车辆与车位的矛盾，从而带来系列隐患。

目前，我国大城市小汽车与停车位的平均比例约为1：0.8，中小城市约为1：0.5，与发达国家1：1.3相比，我国停车位比例严重偏低。从全国主要城市来看，北京市停车位缺口量已经超过 250万个，深圳、上海、广州、南京等城市的停车位缺口均超过 150万个，停车难已经成为困扰一线城市交通规划发展的普遍问题4。

停车位缺口问题尚未解决，而家用汽车数量又在以迅猛的速度发展。根据实际情况比较，停车位的增长数量远远不及家用汽车数量的增长，导致中国的停车位缺口只会越来越大。而对于大城市来说，停车缺口的问题比调研数据显示的还要严重，具体表现为室内停车数比室外停车的使用率低，人们宁愿选择室外拥挤停车，也不在相对空敞的室内来停车。所以，加大室内停车的使用率是缓解城市停车的有效方法。

2.城市室内停车现状

室内停车位相当于室外停车场最大的好处就是避免日晒，淋雨。日晒和淋雨对汽车漆面的损坏，会导致油漆的裂缝和塑料内部的老化。长时间的淋雨也会导致汽车内部发霉，减少汽车的使用寿命。

虽然室内停车对于室外停车有优势，但是还会有很多车停在路边或露天停车场。对用户而言，在停车场外，车主不能实时地了解周围室内停车场内的车位信息，不知道是否还有空余车位。只能在主要的路口用LED路牌标识出附近几个停车场的空位状态，既不能满足整个城市的停车要求，也不能保证空位的有效时间，往往到达停车场后才被告知已经刚刚停满了，造成以后对该类LED区域引导牌的不信任5。入场后,虽然知道有可用停车位,但在一个巨大的停车场,没有停车引导，车主们也不能快速找到空的停车位。只能在无序流动的领域搜索空车位,不但占用了车道资源的进口,而且造成了交通堵塞。种种原因，最终导致人们宁愿在室外停车也不选择在室内停车。

3.城市室内停车问题解决构思

从用户与服务流程的角度，提出一种手机程序与室内停车场硬件设施结合的方式来解决室内停车问题，增大室内停车场的使用率，来达到资源可利用的最大化。将智能硬件设施应用在室内停车场，做到每一个车位的精确定位与停车状态感应，上传到服务器云端，实现数据共享。手机用户可以通过安装手机软件来了解服务器云端的数据，掌控室内停车场剩余空车位数。利用IOT技术与室内定位技术，手机软件还能做到车位引导与反向引导，减少了驾驶员找车位带来的时间成本、油耗成本。手机软件还拥有预约车位的功能，改变传统“先抵达地点，后停车”的被动停车方式，为用户提供更好的服务。通过此方式来解决室内停车问题，室内停车场再也不会是一个“迷宫”，大大增加了停车场的使用率，缓解了室外停车拥挤的问题。

图1 服务流程构建方式

四、室内停车场再设计

1.停车场内部的改造

基于IOT的“应道停车”系统根据室内停车场的情况将蓝牙信标和车位锁布置在停车场内，通过物联网技术，使手机软件能预约车位，显示空车位数量，自动导航到空车位，返回导航找车。技术原理主要基于三个方面：停车场的数据信息采集、蓝牙室内精准定位技术和车位锁约束车位。

第一，在每一个车位都安装车位锁，同时把监测器安置在车位锁上，车位锁起到约束车的作用，让停车场服务器能控制每一个车位的使用。探测设备安装在车位锁上用来检测汽车是否已经离开，工作原理通过是从下到上发出的声波来进行对汽车或者墙顶的反射从而进行数据分析，十分准确的丈量出反射面到设备的距离，从而可以判断出这个车位是否有车辆停放。

第二，便是停车场蓝牙室内定位技术，由于民用GPS在阻隔物较多的室内失灵，无法实现室内导航，而且定位并不精确，因此提出通过蓝牙信标来解决室内精确定位的问题。

图2 停车场内部改造

2.车位锁

通常情况下车位锁都是应用在家用车辆停车上,原本作用是防止其他车辆停占私家车位。而改造设计的车位锁是约束了城市室内停车场上的每一个车位。目的就是为了达到一车一车位，规范停车，方便停车场系统安排车位。只有通过手机安排的固定车位，才能打开固定的车位锁，在车辆离开后，车位锁上的探测器就会检测到车已经离开，把信息反应给停车场服务器，服务器再做出反应关闭此车位的车位锁，同时，把账单发送给乘客。

表1 车位锁参数

图3 车位锁状态图

3.蓝牙信标

蓝牙信标的工作原理很简单，就是利用低功率消耗装置的蓝牙通信功能向周围拥有蓝牙技术的装置传输。蓝牙定位是一个公开的协议,允许支持蓝牙技术的设备使用。而蓝牙是智能手机都拥有的一个功能，所以能得到迅速推广。

表2 蓝牙信标参数

广播频率 1000 m s 100～2000 m s可调适合系统 i OS 7.0+/An d r i o d 4.3升级支持空中升级传输距离 5-100米有效距离30-50米

蓝牙信标的有效距离是30-50米，所以在布局停车场时，要注意蓝牙信标的位置，最优是每隔20米就安装一个蓝牙信标。安装位置就在停车位附近的支撑柱上，不仅便于工作人员安装蓝牙信标，而且利于信号无障碍物遮挡便于传输信号。当车主驾驶车辆进入停车场区域内时，手机接收蓝牙信标发送的UUID号及RSSI值，来计算出手机距离蓝牙信标的距离，常用三圆定位法。

图4 蓝牙信标安装位置

图5 三圆定位原理

五、手机APP设计

本系统采用了手机程序与停车场系统结合的方式来解决室内停车的问题，手机程序可以是微信程序也可以是手机APP。微信程序优点是推广快，制作成本低，群众更易接受。而手机APP的优点在于更加全面，更加系统，有自己的服务平台与推广平台。为了更加清晰地了解想要解决的问题，暂且以手机APP为载体。

图6 手机软件功能

在APP主界面中的功能栏中，有三个主要功能：“寻找停车场车位预定停车场导航”、 “场内找车位”和“我的账单”，这是APP最核心的停车服务，此外，车主还以可以获取配件店、加油站、违章查询等多种全面的车主服务，同时APP中也预留了广告区域，为APP带来收益。

图7 APP启始页与首页

1.“寻找停车场车位预定停车场导航”的使用方法

首先是确认停车场。车主点击选择“寻找停车场车位预定停车场导航”图标，跳转至地图界面，在地图上方，输入目的地或者直接在地图中点选，地图上会自动标示出目的地周边停车场及剩余空车位数量。可以点击停车场的图标，在跳出的小窗口中，车主可以查看停车场与车主的距离、收费标准、是否可预约等信息。车主确定相关信息后，就可以直接导航至停车场。

若车主需要进行车位预约，则只需点选“预约”（注意：一旦选择车位预定系统立即开始计费）。为了保证车位的利用率，不会因为过早的预约而导致车位长时间闲置，车主需要预约后2小时内到达停车场。

图8 输入目的地

图9 显示停车场剩余车位数量与是否可预约

2.“场内找车位”的使用方法

当到达停车场时，可以选择“场内找车位”功能（没使用前面的导航停车场功能也可以直接使用此功能），系统将会自动给车主安排一个车位，按下“导航至我的车位”按钮，系统会根据车位的位置，计算出最优路线进行导航。解决到达停车场后找车位困难的烦恼。若已预约车位，当室内停车场内部的蓝牙信标检测到已经进入停车场范围内，导航页面会进入更精确的室内导航界面，进行室内导航。当车行驶到系统安排的空车位之后，按下“打开我的车位锁”，便可停车。

图10 匹配空车位与车位导航

此外，在车主在办完事情之后，还可以打开“场内找车位”功能，按下“导航至我的车位”系统会根据车主位置，计算出最优路线进行导航，让车主快速寻找到自己的汽车，来实现“反向寻车”的服务。

图11 反向寻车

3.“我的账单”方法说明

当车主驾车驶离后，车位将会恢复为空车位状态，车位锁自动锁合。系统会记录此次停车的时间，并根据不同停车场的收费标准，为车主显示停车账单，车主可通过APP进行在线支付，若车主绑定支付宝，微信等自动支付软件，系统将会自动扣款。当然，车主也一样可以使用传统的付费方式，依据不同的停车场状况而定。但为了鼓励车主对APP的使用，希望给予进行在线支付的车主一定的优惠，从而推广这一方案的普及使用。（参照“滴滴出行”乘客支付方式）。