基于物联网技术的智能停车场管理系统实践研究

吉小辉

(1.江苏联合职业技术学院 南京分院,江苏 南京 210019;2.南京高等职业技术学校,江苏 南京 210019)

基于物联网技术的智能停车场管理系统实践研究

吉小辉1,2

(1.江苏联合职业技术学院 南京分院,江苏 南京 210019;2.南京高等职业技术学校,江苏 南京 210019)

随着社会经济的快速发展,车辆的大幅增加对停车场设备和停车环境提出了更高的要求,停车场的管理建设成为整个城市乃至国家建设刻不容缓的课题.文章基于物联网技术对智能停车场管理系统进行了一定的实践研究.

物联网技术;智能停车场管理系统;实践研究

1 物联网简介

物联网是指通过各种信息传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络.其主要目的是实现物与物、物与人,以及所有的物品与网络之间的连接,这样更易于识别、管理和控制[1].现阶段,物联网是借助各种信息传感技术和信息传输及处理技术,使管理对象的状态能被感知和识别而形成的局部应用网络;在不远的将来,物联网可以将这些局部应用网络通过互联网和通信网连接在一起,形成一个相互联系的巨大网络,是感知中国、感知地球的基础设施.

2 国内停车场管理现状与存在问题

据中商产业研究院《2017-2022年中国汽车制造市场分析预测及发展趋势研究报告》数据显示,2011年以来,汽车工业受益于世界经济的温和复苏和各国汽车消费鼓励政策的推出,汽车工业逐渐回暖.目前全球汽车保有量约为10亿辆,中国占10%,中国已经成为仅次于美国的世界第二大汽车保有国.

随着我国社会经济的快速发展,汽车保有量的快速增长,停车难俨然成为整个社会的通病.人们不仅要为公路上拥挤的交通而烦忧,还不得不为静止的轮子找到一处栖息地而劳神,车辆的大幅增加对停车场设备和停车环境提出了更高的要求.停车场的管理建设成为整个城市乃至国家建设刻不容缓的课题,所以设计一个智能停车管理系统显得尤为必要.

3 管理系统功能需求分析

通过研究我们发现,停车场管理系统主要目的是为了使用户能够方便、快捷地停车,极大地提高停车效率.本文基于物联网技术大背景下,结合江苏联合职业技术学院新大楼的停车场管理系统的升级改造,对停车场管理系统进行了较为深入的研究,设计出了一套符合该校停车场的智能化管理系统,并在此基础上进行了一定的积极探索.

4 管理系统的研发设计

在设计时,我们根据学校停车场的实际需求,把整个停车场管理系统分成了几个子系统,主要包括:车位信息检测系统、出入场管理系统、车辆信息识别系统、车位引导系统和数据中心处理系统,整个智能停车场管理系统结构如图1所示.

图1 智能停车场管理系统结构

4.1 停车场数据中心处理系统

整个停车场管理系统的核心部分是数据中心处理系统,所以该部分处于整个系统的核心与关键位置,同时车位信息采集的准确性、实时性决定了整个智能停车场管理系统的性能,与其他各大系统之间产生信息的交互.各个子系统检测与采集到的信息经过自身处理之后,把数据提交到数据中心处理系统进行汇总,数据中心处理系统将数据处理好之后再下发到对应的子系统[2].

4.2 车位信息检测系统

为了真正实现智能停车场管理系统的车位信息检测功能,本系统需要及时采集到每一个车位真正的即时停车状态,以便于在停车场的入口处的LCD显示屏中显示停车场的车位状态,同时也便于停车场的智能管理.因此在系统的研发设计中,我们采用了车位信息检测系统(见图2),其目的是实时采集到停车场每一个车位的停车状态.在每一个车位处,都安装了一个车位探测器和无线传输模块,当有车停入或者驶出停车位时,车位探测器就会检测到信息的变化,及时将变化信息通过无线传输模块送到控制中心系统进行处理;并且在车位状态变化时,车位对应的指示灯也会做相应的变化,车位上有车时为红灯,无车时为绿灯[3].

图2 车位信息识别检测系统

同时对于地下车位和地上车位的检测,我们也采取不同的检测方法.对于地下车位的检测:即室内停车场的每个车位正前上方安装探测器,这种前置式无线超声波探测器和指示灯集合于一体,能实时识别车位状态,且通过每个车位前方的红/绿色指示灯来判断车位的状态.而对于户外车位:各户外停车场的每个车位安装无线地磁探测器进行车位状态识别,这种方式是利用磁场传感器在外部磁场的影响下,各个方向的磁场数据会发生较大幅度的变化来检测的[4].系统采用无线数据终端,利用无线网络作为承载实现数据的远程无线传输,实现上下端双向通信,通信设备全年全天候24小时连续运行.相比于以前的地埋式线圈、超声波传感器检测方法而言,更可靠、更节能,而且不会受到环境因素的影响.

4.3 出入场管理系统

出入场管理系统对整个系统的有序运行起着举足轻重的作用.(1)出入场(入场)管理系统.当用户车辆到达停车场入口时,启动车辆信息识别系统,决定是否开闸放行,是否分配车位.(2)出入场(出场)管理系统.当用户车辆准备从停车场驶出时,车辆信息识别系统将相关数据传送给数据中心处理系统,比较用户是否在规定时间离开停车场,假如超时离开,则对该用户积分作相应处理.

4.4 车辆信息识别系统

传统的停车场一般采用的是近距离取票或刷卡的方式,进出场须停车取票或刷卡,进出流程非常繁琐,不仅欠缺人性化的考虑;而且在高峰期,容易造成停车场的通行速度缓滞甚至拥堵,特别是在上下坡道刷卡时,还容易造成溜车、碰撞等事故;再者,传统停车场缺乏停车引导,车主在停车时难以快速找到空车位,导致在场内无序流动,造成场内的混乱.

而智能车辆信息识别系统(见图3)采用的是远距离识别,可实现不停车快速进出,车辆进出通道时无需出示卡片.系统可根据车载卡、车辆全景图片及特征图片,完成车辆特征的判断,结合触发机制,系统提供车牌号码、经过时间、车辆类型等基本信息.高清摄像机直接接入嵌入式车牌识别器,通过专业的图像处理芯片对摄像机抓拍图片进行处理分析,将车辆信息识别系统采集到的数据传送给控制中心系统[5].

图3 车辆信息识别系统

4.5 车位引导系统

在车辆入场处显目位置,安装一块LED显示屏,利用电脑软件控制显示内容,实时更新显示车库剩余车位,还可以根据实际需要显示停车场名称、天气情况、通知等(见图4).在此处,还可以增加语音通知,告知系统推荐分配的目标停车位.

在停车场内部,安装车位LED引导牌(见图5),所有LED引导牌的显示信息均由车位引导系统控制,指引车辆的最佳停车路线,从而引导车主快速地找到系统分配的停车位,使用户获得良好的停车体验,节省大量的停车时间,特别是早晨上班时,避免老师开车在停车场内满场乱寻停车位[6].

图4 入场处车位LED显示屏

图5 停车场内部车位LED引导牌

例如:在车辆入场处,当出入场管理系统(入场)系统被感应触发,车位引导系统则会给来场车辆分配停车位,并在入场处车位LED显示屏显示目标停车位036,同时停车场内部车位LED引导牌会作出相应的引导.如图5这块引导牌,是以80车位号作为界限区分,36比80小,所以080数字显示蓝色,提醒用户车辆按照080指引箭头方向前行;反之,081指引箭头为红色,提醒用户不要按此箭头前行.不直接把080和081合成一个指示数字,其目的是可以让用户更方便按照数字寻找车位.

4.6 智能停车场管理系统相关功能

4.6.1 系统运行模式

智能停车场管理系统全部采用计算机进行自动管理,分为两种运行模式:一个是管理模式,另外一个是运行模式.

在管理模式下,停车场管理人员可以向系统内录入各种所需的信息、修改各级各类相关参数,对系统里的数据进行提取与统计,对不同的车辆给予不同级别的授权等.

在运行模式下,智能停车场管理系统按照预先设定的各项功能有序地进行工作.

4.6.2 级别授权

(1)车辆的授权.根据车辆用户身份不一样,可以给予3个级别的授权:专家车辆、教工车辆和临时车辆,且级别优先权限由高到低.车场管理员在进行系统维护管理时,可以预先将数据录入,并及时对数据进行更新.

(2)时间授权.在教师正常上班时间内,停车场主要满足教师车辆的停放;教师下班后,停车场内部为学校附近的单位或者居民提供临时停放车位.

在管理系统内,教师正常上班时间一般设定为周一至周五的7:30~17:30;其余时间为教师下班时间.

(3)车位授权.根据整个停车场总停车位数目,在不同时间专家停车位、教工停车位和临时停车位设置不同的比例,且级别优先权限由高到低.

(4)积分授权.在系统录入时,可以对所有用户进行积分的授权.不按照时间段和指引系统停车的,按此扣除相应的积分,当积分低于一定的分值,车牌录入黑名单,取消其进入停车场的权限.

4.6.3 车辆进场系统运行流程

车辆进场系统运行流程如图6所示.当车辆进入停车场前,感应触发系统,系统开始运行.

(1)车辆信息识别系统启动,采集车牌号信息.

(2)将采集到的车牌号数据进行处理,对车辆的身份进行授权级别的辨别.

(3)判断车辆是否允许进入:(A)当检测判断为专家车辆后,直接打开道闸,同时LED显示屏显示分配的停车位;(B)教工车辆在停车场有空车位的情况下允许开闸放行;如果停车场没有空车位,则闸门不打开;(C)对于临时车辆,先检测积分是否够,然后再检测是否在临时停车时间,假如两者条件均满足,则打开道闸分配停车位;反之,闸门不打开,LED显示屏显示停车位已满.

(4)车位引导系统引导车辆到指定的车位.

(5)进行停车位置检测,当检测到车位已停车时,车位状态指示灯由绿色变成红色.

(6)将停车位的检测结果反馈给数据中心处理系统,数据中心处理系统在数据库中将空车位总数减1,并及时将空车位信息更新到车辆进场出的LED显示屏上;同时数据中心处理系统将停车位的位号与车辆进场时系统分配的位号进行比较,看是否一致,如不一致则将此车牌号对应用户的积分扣除一分(专家车辆除外).

5 系统的拓展应用

该套智能停车场管理系统在校企合作公司的大力支持下,经过4个多月的运行,从目前运行情况而言合理正常,特别符合该校目前的实际情况.然而纵观目前的物联网和移动互联网时代,硬件设备越来越趋于同质化,硬件设备的价值越来越需要通过软件系统和互联网运营平台来实现.

(1)为了加强用户的友好体验,方便用户的查询,可以在停车场管理系统的基础上,开发移动端APP,设置查询与预订系统,一方面让用户在停车场查询系统上方便地找到车所停放的位置;另一方面可以让用户在家或者在路途中间查询停车场是否有车位可停,允许用户在规定时间内进行车位的预订,免得用户将车开到停车场时才发现没有空车位,这样可以极大地方便用户[7-8].

(2)在不久的将来,在物联网大数据平台下,将一个城市、甚至把一个国家看成一个超大的停车场,做出一个智慧型的管理系统,真正做成一个智能停车家园,通过对所有停车场的集中管控和运营,能够减少管理漏洞,降低人力成本和运营成本,并提高停车场的使用与经营效益,使整个城市甚至全国的车位实现共享,这样可以有效解决城市乱停乱放的问题[9].

这也是我们今后将不断探索与研究的方向,相信通过这样强大的软件系统和物联网运营平台,不仅可以极大地提高城市的形象,也可为城市和国家的建设作出巨大的贡献.

图6 智能停车场管理系统车辆进场运行流程

[1]吉小辉.基于职业院校物联网技术应用专业实训基地建设的实践研究[J].无线互联科技,2016(4):36-38.

[2]陶永明.停车场管理信息系统设计[J].计算机与信息技术,2006(10):102-105.

[3]康秀光,刁宏轩,刘立峰.基于RFID技术的车辆管理系统设计[J].黑龙江科技信息,2009(3):51.

[4]陈杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].北京:高等教育出版社,2002.

[5]李志强,李永斌.车牌识别技术的发展及研究现状[J].科技信息,2012(5):110-111.

[6]陈玲秋.停车场车位引导系统探析[J].智能建筑,2006(7):19-21.

[7]刘文利.国内停车场管理系统的现状与发展趋势[J].中国新技术新产品,2011(1):20.

[8]张素红,李博.基于物联网的智能停车管理系统设计及实现[J].物联网技术,2015(11):54-57.

[9]王艳军,刘捷,王亚龙,等.基于大数据的智能停车场管理系统设计[J].物联网技术,2016(11):104-105.

Practical research on intelligent parking management system based on Internet of Things technology

Ji Xiaohui1,2
(1.Nanjing Branch, Jiangsu Union Technical Institute, Nanjing 210019, China;2.Nanjing Technical Vocational College, Nanjing 210019, China)

With the rapid development of the social economy, the large increase of the vehicle has higher requirements for parking equipment and parking environment. The construction of parking management lot has become an urgent task for the whole city and even the country to build. This paper has carried out some practical research on the intelligent parking management system based on the Internet of Things technology.

Internet of Things technology; intelligent parking management system; practical research

高职研究会"十二五"规划课题补充立项;项目编号:GZYZD201504.南京市"十二五"教育科学规划课题;项目编号:L/2013/076.

吉小辉(1977- ),男,江苏南京人,讲师,硕士;研究方向:应用电子,物联网技术,电子产品方面的研究与设计.