基于物联网技术的系统集成破解社区机动车管理的难题

沈 科

上海理想信息产业（集团）有限公司 上海 200000

目前，居民社区机动车管理基本上采用的是车牌识别，车辆道闸控制车辆进出，非月租车的收费人工登记，以及特种车辆的人工引导等。外来车辆进入小区的行驶是依靠地面指引线或特保人员引导。车位编号通过油漆指示，地面油漆框线显示车位识别。这样的机动车停车管理方式对初始投资成本不很高，运行成本较高。可是，如果想预知小区停车状况，特别是社会车辆想停靠小区也是带有很大的盲目性，小区的车位停靠信息对停车用户来说是不对称的，即使进入小区后，空车位搜索十分困难，这不仅加剧了小区居民的停车难度也大大增加了社会车辆运行停车的困难程度。如果引入目前高档写字楼实行的基于视频监控的停车引导系统，这个系统在停车库安装了停车引导屏、停车位空/占指示灯、道口道闸、车牌识别和收费系统、包括在公共街道发布这些写字楼的停车信息系统等，虽然这些都由中心控制方便了机动车管理，但是，这个系统价格昂贵，运行成本很大，又是仅在室内适用，基本在居民小区没有推广。基于物联网技术的智能停车应运而生，其基本功能是指示停车位有无占位，并且把这个数据通过NB-IOT传送到专业的管理平台，平台对这些数据处理后，发布给需要这些数据的管理部门或个人，缺陷是无法直观引导外来车辆。

一、地磁的一般介绍

（一）地磁的构成

地磁是由处理器、电磁传感器、NB-IOT通讯模块、电源模块、调试接口和增强尼龙外壳组成。地磁检测器内的零件全部经过抗氧化、耐高低温、高湿度测试，同时采用无磁抗干扰优质材料。增强尼龙外壳耐高压抗冲击且具有良好的密封性，另外还具备耐高温防酸碱防水抗紫外线。

地磁的CPU——处理系统数据；

电磁传感器——工业级三轴磁场传感器，探测是否有车辆的停靠；

NB-IOT通讯模块——负责物联网数据传输；

电源模块——对电池的工作状态进行有效管理，负责电池电量数据处理和上报；

调试接口——安装完成以后初始化数据。

（二）地磁的使用和基本工作原理

1.地磁的使用。基于NB-IOT物联网技术的地磁，应用到居民小区时，是当有车辆停靠停车位（或违章停车位）时，地磁探测到了车辆停车信息，它会发出有车辆停靠停车位的信息。当车辆离开停车位时，地磁会探测到所在区域没有车辆停靠，它会发出没有车辆停靠的信息。方便了小区机动车的管理。地磁的应用减少了原来传统的机动车管理的开路挖管布线的麻烦和投资。维护方便、安全可靠、实用性强、性价比高和寿命系数高。

2.地磁的基本工作原理。首先，所选用的三轴地磁传感器是通过探测车辆停靠区域时，车辆对地球磁场产生的扰动来探测车辆的存在的。基于离地球上空几公里以上的磁场基本是一个恒定值。当有较大的铁磁性物体停靠被探测区域时，这个物体会对地球磁场产生很大的扰动，地球磁场只要有五千至六千分之一的变化，地磁传感器就立即可以分辨出来。实际上车辆停靠的区域对地磁的影响达到地磁强度的十分之一不到。所以，使用地磁传感器来探测车辆，它具有显著的优点，即极高的灵敏度，很好地检测精度和稳定性。

实际应用中，是通过对模型水平轴（X轴）地磁场强当前值与基础值之差的绝对值的计算、以及通过对模型垂直轴（Z轴）地磁场强当前值与基础值之差的绝对值的计算，最后，将这两个绝对值进行计数累加，如果累加值小于限定值时，确定车辆不在地磁所在区域。同样，模型垂直轴方向（Z轴）地磁场强度也可以检测是否有车辆停靠。

3.信息安全：应采用安全设计技术、加密传输技术，确保设备、信息等的安全，严防非授权用户的侵入和机密信息的泄漏；应采取必要的冗余技术、异地灾备等技术手段保证系统及信息的安全性。

（三）地磁安装

1.钻孔。按照地磁的基本尺寸，确定钻孔大小和深浅，用水钻完成。

2.预埋：封闭待安装的车位，选择在停车位正中间用打孔机打一个深度略大于120mm，直径为100mm的圆洞，打孔情况可以根据实际情况选择，填料可以使用砂和水泥按比例配备、沥青等。

3.调试：对安装预埋完成的地磁数据初始化。

二、系统介绍

（一）系统架构

1.地磁检测器检测车位状态（占用/空闲）信息；

2.地磁检测器将检测到的车位状态信息发送至平台。（1）基于SAAS解决方案

系统为不同类型停车场管理提供了一个稳定的、功能齐全的服务性平台；

各业务应用系统均架构在统一的服务平台上，各子系统为基于平台的业务模块，通过平台集成。（2）完善的系统灾备管理机制

当业务系统出现故障时，可以在极短的时间内热切换到备份系统，使得系统可以提供24小时不间断服务；

完善的数据维护和备份机制，保障数据的安全性；

平台采用多点异地的部署方式，保障服务在某一点网络出现故障的时候可以切换到异地服务。

（3）采用当前最先进的软件开发

核心业务系统采用JAVA开发，支持跨平台部署；

多数据库平台支持，支持当前主流的关系型数据库；采用成熟的系统架构，系统可扩展性稳定性佳；采用当前主流的安全加密技术，保障数据安全性；用户交互UI采用充分考虑了用户的使用习惯和美观与简洁性；

支持业务层集群方式扩展。（4）数据中心可以分布式集群部署支持数据存储设备横向扩展

容错存储海量数据；

采用HADOOP分布式文件系统，支持文件系统的可扩展性；

支持用户高可靠性和高并发处理的文件存储访问。

（5）后台可对海量的停车历史记录、车主信息等数据进行多维度的数据挖掘分析及处理，帮助管理人员做出正确的决策、预警等。

（二）系统的应用

1.利用系统平台提供的数据，管理人员对停车车辆实行计时，收费、违停处理、停车记录查询、报表生成和催缴跟踪。

2.通过平台推送到微信用户，可以查看车辆可以停靠区域的信息，可以预约，停车付费，停车费用结算和停车的业务办理。

3.地磁的受限：由于地磁安装实现智能停车管理还是在初步的启动阶段，受安装进度的影响，社会对此新生事物认识的局限性，手机安装智能停车APP很有限。所以驾驶员临时搜索空车位。或进入停车小区搜索停车位缺少直观性。不能被有效快速地指引到停车位置。造成车辆的社会盲目流动，增加交通压力，浪费停车时间。所以，感知停车信息完成后，引导停车显得尤其重要！

三、智能停车引导问题的解决方案

（一）智能停车信息发布

除了微信停车信息发布，网站停车信息发布，停车小区附近的信息发布是快速有效的解决方法。

（二）现场信息发布形式的选择

选择户外型LED显示屏，这个显示方式就目前市场情况来看，价廉物美，能耗低，质量好，维护简单，技术成熟，性能稳定，防水防酸碱腐蚀措施相当完善,亮度高,耐寒、耐高温、透光均匀、配光效果佳。数据传输选用4G，节约了繁重的开挖埋管的成本，节约了有线网络资源，节约了场地，使网络维护更简单。安装地点的选择更灵活，只要预埋一根电源线，就能实现远程控制。

（三）LED显示屏

青浦二联馨苑美丽家园选用的是一款PH10红绿双色模组的显示屏。表面采用环氧树脂包封，抗UV、抗老化、抗腐蚀性。选择红色波长627nm和绿色波长522nm的管芯，配色对LED发光的亮度有严格要求，其中各种颜色亮度的配色比例为R：G=1：1,无马赛克现象出现。水平视角≥120°,垂直视角≥60°。单元板模组尺寸：320mm×160mm。这次采用的显示屏尺寸大小是960mm×320mm的显示屏。模组分辨率：32点×16点。

（四）文字显示与4G信号

多媒体终端播放器用4G信号播放是比较常见的。这种方式必须配置微机联网，网络成本和设备成本都很高，不适合社区推广使用。而我们这次是把显示屏纳入物联网平台，推送停车位信息问题就容易解决，设备成本和维护费用相对较低。但是，接口问题，通讯协议问题都是需要先期解决才能实现信息播放的。

小区有多个大屏。当停车信息发布时需要通过云平台，远程下发控制指令到大屏，以控制大屏显示的信息。

方案是在大屏中安装4G智能模块。作为中间件，起到两个作用：

大屏控制器型号：6K1（控制器内容部分使用字库协议，GBK编码，更便于协议开发）；

1.连接到大屏控制器

物理链路：以太网

通讯协议：《BX-5(M)K字库控制器通讯协议用户版（语音版）》

2.连接到A公司云平台软件

物理链路：电信4G

通讯协议：平台下发指令基于《BX-5(M)K字库控制器通讯协议用户版（语音版）》实现大屏控制，添加心跳部分用于维护链路和识别4G模块对应的大屏位置。

控制屏命令下发：使用控制器专业开发软件，监听报文获取命令帧(具体可参看转为定制的协议：发送实时显示信息部分，此处只标注本项目主要用到的)：

平台-〉4G 模块

空车位数值：

A5 A5 A5 A5 A5 A5 A5 A5 FEFF 00 80 00 00 00 00 00 00 61 02 26 00 A3 06 01 00 00 00 01 1D 00 00 00 00 00 00 0C 00 20 00 00 00 00 0A 00 00 00 00 01 01 01 00 02 00 02 00 00 00 38 38 A8 C3 5A

02 00 00 00：为显示内容长度，即红色部分字节个数；

38 38（88）：内容部分为GBK2312编码的字符；

26 00：为动态区数据长度；固定为06000000+36（十进制）；

1D 00：长度，固定为 02 00 00 00+27（十进制）；

0000：区域开始X坐标，单位8像素,0*8=0，为X轴起始坐标；

00 00：Y坐标，单位为1像素。

基于物联网技术的智能停车引导系统的应用，使用安装工程环境要求低，节省了开支，便于进一步推广使用，维护简单，升级容易，理论稳定运行寿命3年以上。我们在青浦的二联馨苑、电信信息园区和青浦的西郊家园试用，车辆停位率高，无盲流车辆，无违停车辆长期占位，僵尸车辆处理迅速及时，车位利用率上升，收费，欠费和缴费问题基本解决。