基于物联网的智能停车场系统研究

高源

摘要

近十年国内的机动车市场逐年扩大，随之带来的城市停车问题也在不断增加。本文提出了一套较为完善的智能停车系统的解决方案，基于zigBee通信模块，通过GPRS接口，结合手机APP应用软件，设计智能停车系统，真正实现停车资源的实时共享及充分利用。

【关键词】智能停车系统 物联网 zigBee通信 GPRS

1 停车场交通瘫痪原因

伴随国内人民生活水平地不断提高，机动车已经成为人们代步的重要交通工具，近些年，逐步发现，困扰驾驶员的主要问题是停车难，找停车位的过程更难，经常发现，在超市、银行、商场等公共停车场中，开车绕多圈才能找到停车位停车。不仅耽误时间，还可能造成停车场中的交通堵塞，让整个停车场交通瘫痪。

分析主要原因如下：

1.1 车位信息不共享

车主不知道该停车场实时剩余的车位数量，经常是进去找了多遍，没有空位，有的只好原路返回，更有车主为尽快停车，随意占道乱停车，不仅浪费时间，还可能造成原本拥挤的停车场愈发拥堵。

1.2 无法指引车主停车

很多车主去了一个不熟悉的大型停车场，如果此时停车场的空位本就不多，车主通常需要绕几圈才能找到空位停车，停车场只提示了空余车位数量，但没有给到车主最快捷径找到空车位的方法和路线，同样也造成了不必要的寻位时间，造成资源的浪费。

2 系统总体设计

该系统位于物联网环境中，主要分为车位信息点采集、信息传输与控制、用户操作端三个模块。停车场的每个车位上都有一个节点数据，将这些节点数据逐一传输给zigBee协调器，再通过GPRS接口连接至无线网络，将车位信息传输至停车系统服务器进行整合分析，同时，用户手机终端可以共享和调取停车系统服务器段的信息，最终让用户实时掌握停车场中车位的数量、位置及使用情况，方便用户在手机端使用及操作。

在车位信息采集上，每个车位前方均会安装一个传感器，该传感器采用的是地磁传感原理，即高斯定理。每个车位的地磁感应都被传感器所采集，利用差分对比结果即可获取该车位的占用/空闲情况。每一次的车位采集，都将通过zigBee协调器将采集数据发送给信息处理器。

在信息传输中，采用zigBee协调器完成信息的无线传送，然后通过GPRS接口连接传送到控制系统服务器端，完成采集、存储的功能，此时，服务器进行数据分析、管理、及访问的工作。

在用户手机端，提供给客户十分友好、直观的APP程序界面，APP软件通过访问和共享停车系统的服务器，能快速、精准地帮助车主预约、找到并使用车位，如图1所示。

3 系统组成

3.1 车位信息采集系统

每个车位前方均会安装一个传感器，通过地磁感应原理，利用差分比对方法采集将每个车位的使用/空闲信息，再配置一个zigBee无线网协议，用来控制每个车位的协调器，从而构成一个zigBee的小型无线网络。该无线网络是一個星型网络，即有一个主节点和多个小网络节点组成，每个终端小网络节点负责传输各车位信息，同时，执行主节点的指令。主节点负责接收各小节点的信号，将这些信息传输给信息终端处理器，供处理器判断、分析决策，同时，将这些信息共享给客户手机APP端。

zigBee无线通讯、地磁感应器、主控芯片构成了车位信息采集系统，该系统需要持续供电以保证长期的车位采集，所以，低功耗是设计该系统的考虑因素之一。zigBee通讯模块采用的是CC2520收发器芯片，地磁传感器则使用HMC5843三轴低强度磁场传感器芯片。

3.2 信息传输与控制系统

信息传输与控制系统利用zigBee无线通讯功能，汇集停车场中的全部车位信息，将这些信息通过GPRS网络与用户的手机终端进行数据交互。接收到客户端的请求后，再利用zigBee网络对每个车位实施精准控制，当客户预约了某个车位，则在预约时段内，该车位被锁定的信息，通过GPRS网络从客户的手机终端传输到服务器上，服务器则通过内部的zigBee无线网络将指定的车位锁定，不让其他车辆停入。

3.3 用户操作端

目前开发各个平台APP的技术较多，例如Java、Swift等技术，通过调用信息服务器的zigBee协议，便能很方面地获得车位的占用/空闲状态。同时，在APP上可嵌入第三方的软件开发工具包，为车主提供更实用的功能。如，可采用高德API，为车主提供定位功能和导航功能，也可还可采用支付宝的支付工具包，在App上集成线上付费功能，即可预付费也可后付费，为客户提供多种支付方式。总之，车主可通过App快速掌握停车场的车位信息、停车布局、去往停车场的交通状况，也可提前预约车位，提高车位的使用率，如图2所示。

4 系统功能

4.1 共享车位信息

通过停车场内zigBee无线网络，收集每个车位前的传感器信息，将车位的空闲状态传输至信息控制系统，同时，将停车场的布局及每个车位信息，通过GPRS网络共享至客户的APP端，实现实时车位共享功能。

4.2 预约车位功能

共享了车位信息后，车主即可通过手机APP进行预约车位操作，手机APP的信息通过GPRS网络传输至信息控制系统，控制服务器接收指令后，再通过zigBee无线网络，锁定预约的车位，并在信息控制系统中将锁定的车位标记为使用，同时，共享至所有车主的手机APP端。

4.3 指引停车功能

利用传感器定位功能绘成停车场布局图，精准定位空余车位，并结合客户所在位置，智能为客户推荐最便捷的寻味路线，将导航信息通过GPRS网络共享至客户APP端，为用户提供更精确的停车诱导、车位引导和反向寻车等功能。

4.4 附加功能

在手机APP中嵌入第三方软件工具包，可实现地图导航、自助缴费、反向寻车等功能。

5 结论

本文利用zigBee和GPRS通讯技术，结合当下流行的手机APP应用，提出了一套完整的智能寻位停车系统解决方案，并对每个系统模块做了分析及研究，真正实现停车资源的实时共享及充分利用。在该停车系统的研究方案下，结合智慧中国的发展目标，依托车联网、物联网及移动互联的技术发展，今后城市中每个停车场都将会成为一个停车信息点，通过数据互通、信息共享，打通信息壁垒，将每个信息孤岛连接起来，形成一个真正意义上的城市物联网，用户只需要通过移动终端即可清晰可见城市每各角落的停车位信息，利用手机APP实现预约停车日期、停车起始时段、自助缴费等，通过自带地图实现智能导航，帮助车主估计达到的路途时长，让车主以最快捷的路径达到目的停车场找到停车位。如此，我们的城市交通管理会更加便捷智能，避免驾驶员的无用车程，充分提高城市各区域停车场车位的使用率，城市管理者还可以通过实施差异化停车费用，管控和调节特殊时段特殊区域的高峰停车问题。

参考文献

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[4]雷文礼，任新成，张栋，高瑛.基于Android平台的即时通信系统设计[J].现代电子技术，2015.