基于物联网的智能订位泊车计费系统设计

白志青，郑 勇

(1.安徽工贸职业技术学院，安徽淮南 232001；2.安徽普云信息科技有限公司，安徽淮南 232001)

随着我国社会经济的迅速发展，人民的生活水平逐步提高。汽车逐渐走进千家万户，越来越多的家庭拥有一辆或多辆汽车，但是城市停车设施的规划、建设、管理等与日益增长的汽车数量完全不匹配，使停车越来越难，常常出现“一位难求”的情况。许多城市繁华区域的交通环境愈加恶劣，有的停车场内停车位供不应求，而有的停车场内的车位却空闲，各个停车场没有连成一体，没有实现停车场停车位的资源共享，停车场停车位利用率不均衡[1]。有的车辆停放随意，导致交通拥堵现象不断，秩序混乱。有的停车场内还需要安排专人维持停车秩序，浪费人力、物力，而且有些车辆为寻找停车位而盲目巡游，不仅容易造成本可避免的交通事故或者拥堵现象，并且排放出来的尾气容易造成空气的污染。

在“互联网+”的时代，应将停车难这一问题和“互联网+”进行有效的融合，充分利用物联网技术，追求快捷、方便的停车环境。智能订位泊车计费系统是一款基于物联网技术、微信或者支付宝平台的智能预约订位、定位泊车、精准计时计费的高效泊车服务产品，它通过新型专用车位锁对车辆的车牌进行识别，然后计时、计费，并将繁华区域几公里以内的停车场停车位互联在一起，建立总的车位查询系统和车位诱导系统，合理利用有限的停车资源。整个过程简单、方便、快捷，使停车场的管理系统更加智能化、合理化和人性化，提高城市居民的生活质量，具有很强的推广和实用价值。

1 智能订位泊车计费系统总体设计思路

利用物联网技术，设计一款新型专用车位锁，能够进行车牌识别、精准计时计费、车位保护等；将周边停车场停车位互联，建立总的车位查询系统和诱导系统，合理利用有限的停车资源，进行车位数统计、车位预约、定位泊车；借助微信或者支付宝平台，直接用手机实现智能订位、快捷支付等。智能订位泊车计费系统网络结构如图1所示，智能订位泊车计费系统整体设计思路如图2所示，设计流程如图3所示。

图1 智能订位泊车计费系统网络结构

图2 智能订位泊车计费系统整体结构设计思路

图3 智能订位泊车计费系统设计流程

智能订位泊车计费系统一体化结构功能图如图4所示。用户借助微信或者支付宝平台，实名关注停车场管理系统公众号，进入智能订位泊车计费系统，查询车位，通过车牌号码预订停车位，车辆进入停车场后，通过车位诱导系统，找到预订的车位，车位锁识别车牌号码，车辆进入车位，计时计费，停车结束后，扫描二维码，支付缴费，车辆离开车位。

图4 智能订位泊车计费系统一体化结构功能图

1.1 车牌识别计时计费智能伸缩型车位锁的设计

车牌识别计时计费智能伸缩型车位锁是一款基于单片机控制技术、车牌识别技术、气压传动技术以及感测技术于一体的智能停车收费产品，是具有识别记忆车牌号码、计时、计费与支付功能于一体的车牌识别计时计费的智能伸缩型车位锁。

1.1.1 智能伸缩型车位锁的硬件结构

智能伸缩型车位锁处理器采用单片机控制技术，主要由单片机处理器、车牌设别系统、支付系统、接近传感器、步进电机、传动伸缩部分、电源部分以及语言提示装置等组成。其硬件控制结构示意图如图5所示。

图5 智能车位锁硬件控制结构示意图

整个停车锁由锁体和车位桩两部分组成，锁体分为上下两部分，上部分称为锁舌，下部分称为锁壳，锁壳比锁舌稍微大点，便于锁舌灵活伸缩；锁舌安装有接近传感器、广角摄像头以及处理器。锁舌与锁壳内置采用传动伸缩杆，在处理器的控制下能够灵活伸缩。锁壳牢固(可以用水泥灌注)埋在地下至锁舌处，每个停车锁都配有二维码(支持微信和支付宝)的车位桩，车辆靠近车位时，锁舌智能识别记忆车牌，自动缩进锁壳，车辆驶近车位停好，车主用手机扫描车位桩的二维码，锁舌慢慢升起至传感器感测车体底部，同时计费系统开始计时计费，语言系统提示“已经锁好，欢迎光临”，还有保护车辆、防盗的功能；当车辆要离开车位时，车主扫描车位桩二维码付费，锁舌缩进锁壳，传感器感测车体已经离开，锁舌自动弹起，语言系统提示“已经解锁，欢迎下次光临”。若付费不成功或是没有付费，锁舌仍然顶住车体底部，语言系统将产生报警信号，PC端实时监控并实时处理相关问题。其外观结构如图6所示，安装示意图如图7所示。

图6 智能计时计费伸缩型车位锁外观结构示意图

图7 智能计时计费伸缩型车位锁安装示意图

这种新型车位锁结构与地面保持在一平面上，车辆不会碰撞或者刮擦车位锁。新型车位锁坚固、耐用、不占用空间，对车位也能起到保护作用，防止车辆停放混乱，避免“一车占两位”等现象。它最大优点是能够在现场进行车牌记忆、识别、计时、计费、支付，节省了人力、物力，避免了出口付费等待、车辆拥堵现象，可以应用于室内外大中型停车场或者道路边停车区域。

1.1.2 智能伸缩型车位锁的相关软件设计流程

1.1.2.1 智能伸缩型车位锁默认车牌信息代码(预约停车位)软件设计

车主通过微信或者支付宝平台选择停车位并输入车牌号码，车位锁接收到车牌信息码就会储存、记忆车牌信息码，默认车牌信息代码进行预约车位。如果车主因为其它原因不需要停车位了，可以实时取消车位预订。其软件设计流程图如图8所示。

图8 默认车牌信息代码(预约停车位)软件设计流程图

1.1.2.2 车辆驶进停车位软件设计

锁舌起始保持弹起状态，当车辆靠近车位锁时，处理器会识别车牌号码，并与默认车牌号码进行比对，若一致，处理器会驱动伸缩杆，锁舌缩进，车辆驶进停车位，锁舌顶部接近传感器就会感测到车体，处理器控制伸缩杆不会弹起，这个过程车牌的识别信号优先权大于传感器的感测车体的信号，即使有其它物体接触到传感器，锁舌也不会缩进。若处理器识别车牌号码与默认车牌号码比对不一致，车位锁仍然弹起状态，保护车位。车辆驶进停车位流程图如图9所示。

图9 车辆驶进停车位流程图

图10 车辆驶出停车位流程图

1.1.2.3 车辆驶出停车位流程设计

停车结束，车辆驶出停车位，锁舌顶部接近传感器就会感测不到车体，则给处理器信号，处理器控制伸缩杆启动，锁舌自动弹起，保护停车位，其流程图如图10所示。

1.1.2.4 步进电机控制仿真实验

步进电机控制仿真实验使用Proteus软件进行仿真，当车辆靠近车位锁时，将车牌信息与默认车牌信息进行比较，若一致相当于按下KN，步进电机逆时针反转，车位锁锁舌缩进，车辆驶进停车位；若不一致，车位锁锁舌保持升起状态。当停车车辆驶出车位时，车位锁顶部传感器感测不到车体相当于按下KP，步进电机顺时针正转，车位锁锁舌伸出，保护车位，防止其它车辆驶进[2]。步进电机控制仿真实验如图11所示。

图11 步进电机控制仿真实验

1.2 通过Internet将周边停车场停车位互联，建立总的车位查询系统和诱导系统

将周边停车场停车位都安装车牌识别计时计费的智能新型专用车位锁，通过Internet将车位锁互联，建立总的车位查询系统；利用车位锁，进行定位，建立车位诱导系统。网路拓扑基本结构图如图12所示。

图12 网路拓扑基本结构图

1.3 借助微信或支付宝平台，在线访问停车场管理系统，实现停车前预约，停车后支付

微信是腾讯公司开发与运营的一款社交软件，界面简洁、功能丰富，用户使用广泛。微信用户在关注商家公众号后，可以直接访问商家界面，完成对信息和数据的查询、发送与请求。借助微信或支付宝平台，商家可以建立在线应用。本系统就是借助微信或支付宝平台实现在线访问停车场管理系统，与专门停车系统开发软件APP相比较，本系统更方便，不会占用手机过多的空间，并且支付快捷方便。

具体思路是：借助微信或支付宝平台，实名关注停车场管理系统公众号，进入智能订位泊车计费系统，查询车位，通过车牌号码预订停车位，车辆进入停车场后，通过车位诱导系统，找到预订的车位，车位锁识别车牌号码，车辆进入车位，计时计费，停车结束后，扫描二维码，支付缴费，车辆离开车位。整个过程简单、方便、快捷，使停车场的管理系统更加智能化、合理化和人性化。

2 实现功能

(1)预订车位。当车主确定目的地后，车主便可以通过微信或支付宝平台进入停车场管理系统寻找附近的空闲停车位，用车牌号码进行预约；被预约的车位上对应的智能停车锁便会进行相应的操作，记忆存储车牌信息，防止车位被其他车辆占用，达到真正意义上的“预订车位”。

(2)停车诱导。根据车主选定的停车位，系统会提供给驾驶员最佳路线，同时结合卫星GPS全球定位系统中的导航模块指导车主驾车去往预订停车位所在的停车场，便于用户快速找到停车位。

(3)车辆入位。当车主按照服务器提供的路线到达预定的停车位时，车位锁会识别车牌号码。若一致，锁舌自动缩进，车辆驶入车位。

(4)防盗模式。车主将车停好后，扫描车位桩上二维码。锁舌自动弹起，根据锁舌顶端的传感器控制距离，顶住车底，将车“锁”在停车场，防止除用户以外的其他人员将用户的车驶离车位，保证用户的车不丢失。若车被强制驶出，系统将发出报警信号。

(5)完成缴费。车主结束停车后，扫描车位桩二维码，系统结算停车时长和停车费用，便于车主实时支付停车费。

(6)驶离车位。在缴费完成后，车位锁锁舌缩进，车主开车离开车位，驶离停车场，结束本次停车服务。

3 结语

本系统设计了一款能够进行车牌识别、计时、计费、支付于一体的智能型车位锁，通过Internet将周边所有停车场车位锁互联成一个整体，建立总体车位查询系统，实现资源共享，并通过车位锁建立停车场内停车路线引导系统。用户直接利用手机微信或者支付宝进入智能订位泊车计费系统，查询车位，通过车牌号码预订停车位，车辆进入停车场后，利用车位诱导系统，找到车位，通过车位锁识别车牌号码，车辆进入车位，计时计费，停车结束后扫描二维码，支付缴费，车辆离开停车位。整个过程简单、方便、快捷，使停车场的管理系统更加智能化、合理化和人性化，使“停车不再难”[3]，提高城市居民的生活质量，应用前景非常广阔。