基于区块链技术的共享停车车位管理研究

黄华芳

（合肥师范学院，安徽 合肥 230601）

0 引 言

现如今，我国人民的生活质量明显提升，对代步车辆的需求量持续升温。随着城市汽车保有量的逐年增加，城市交通拥堵的现象越来越严重，路边停车、乱停乱放的现象层出不穷。为解决这一问题，绝大多数商场、居民楼等地建设配套的地下停车场，虽然一定程度上缓解了地上车辆乱停乱放的现象，但是车位数与实际需要停放的车辆数严重不匹配，因找不到正规停车位而乱停的车辆仍不在少数。在这一情境下，共享停车车位理念得到重视。共享停车车位是指车主在地上或地下购买了车位，在其上班或出行期间即车位空闲时可以临时出租并获取一定的报酬。也就是说，在某商场或某公共场所的停车较多时，多余的车辆可以临时停放在共享车位上，确保车辆能够有序地停放。

共享停车车位主要来自私家车车位共享、公共道路停车位共享、停车场剩余车位共享，用以解决“停车难”的问题。就现如今的共享停车车位而言，在复杂的网络环境下很难进行有效通信，影响可供共享车位的实时更新，甚至会出现所提供的车位数据与实际数据不匹配的情况，徒增人们查找停车位的时间，因此车位管理方法亟待改进。有鉴于此，本文研究了基于区块链技术的共享停车车位管理方法，最大限度地利用可供使用的车位资源，为出行的人们提供优质的停车服务。

1 基于区块链技术的共享停车车位管理方法设计

1.1 采集共享车位停车数据

共享停车车位的高效管理离不开数据的采集，本文利用区块链技术对共享停车车位数据进行区块式采集。共享车位的位置数据作为区块头数据，在联合采集PreHash 数据、CurHash 数据、Timestamp 数据、Merkle Root 数据、Version数据的基础上保证停车数据采集的完整性。车位数据的链式结构如图1所示。

图1 车位数据的链式结构

如图1所示，停车开始时间数据作为区块结构的PreHash数据；停车结束时间作为区块结构的CurHash 数据；车辆型号数据作为区块结构的Timestamp 数据；车位位置数据作为区块结构的Merkle Root数据；交易数据作为区块结构的Version数据。采集数据的过程较为简单，主要是从用户自主填写的相关数据中进行采集，所采集的数据更加真实可靠，既简化了区块后台采集过程，又方便了用户数据采集，确保停车数据采集过程中数据不会遭到篡改，提高数据采集的精准度。

1.2 基于区块链技术查询共享车位中间件信息

在获取共享车位停车数据之后，区块链技术会在后台中形成一个中间件信息。中间件信息中包含共享停车车位的位置信息、交易信息、交易双方车辆信息、网络配置信息等。对于共享停车车位位置信息的管理，从区块角度出发，在区块客户端执行新操作，产生的新区块可以看作是管理完成的信息；对于交易信息与交易双方车辆信息管理而言，基于区块链技术设置最佳交易节点，对各个节点间的各次交易记录分别赋予交易信任值，使得交易满意的信任分数远小于交易不满意的信任分数。在网络配置参数稳定的前提下，以链码数据作为交易双方信息的初始参数，并调用区块中的Fabric Node SDK 链码模块接口，获取共享车位双方交易的有效信息。共享车位中间件信息查询图如图2所示。

图2 共享车位中间件信息查询图

如图2所示，本文根据调用区块中的Fabric Node SDK链码模块接口，将共享车位停车数据分为日期、关键词、开始时间、结束时间、车位编号、车辆型号等。用户查询共享车位信息时，只需将其车辆的对应信息输入到查询框中即可获取最佳停车位置。

1.3 控制共享车位的访问属性

访问控制是共享车位管理的关键部分，对保护用户信息安全具有重要意义。本文将访问控制分为自主访问控制与强制访问控制两种。自主访问控制是指用户存在访问的需求，并主动执行访问的过程；强制访问控制是指用户没有访问需求，被强制执行相关访问的过程。为便于管理共享停车车位，本文将自主访问控制设为主体，将强制访问控制设为客体，访问控制矩阵如表1所示。

表1 访问控制矩阵

如表1所示，E、F、G、H 为访问控制主体，M、N、L为访问控制客体。由表1可知，主体E 在客体M、N、L 上的操作均为“blue”；主体F、G 在客体M、N、L 上的操作分为“Green”与“blue”；主体H 在客体M、N、L 上的操作均为“Green”。其中，“Green”表示主体对象可以对访问客体执行访问操作；“blue”表示主体对象在权限范围之内可以对访问客体执行访问操作。也就是说，当用户寻找共享停车车位时，访问控制矩阵会迅速获得用户对应的客体信息，在区块链技术的基础上为用户提供该区域的最佳共享停车位置，缩短车位寻找时间，提高共享停车车位的利用率，进而实现共享停车车位的高效管理。

2 实例分析

为验证本文设计的管理方法是否具有实用价值，以M建筑为例，对上述方法进行实例分析。分析结果以共享停车车位管理之前，与使用本文设计的共享停车车位管理方法管理之后对比的形式呈现，下面介绍具体分析过程及分析结果。

2.1 分析过程

M 建筑为一个居民楼，周围存在大型商场、水果超市等建筑。每天5 点之后或休息日，商场会吸引较多的居民前来购物。商场本身的停车场不能满足日益增加的停车需求，有越来越多的人开始在路边停靠车辆，导致商场周围交通拥堵，影响其他车辆通行。共享停车车位理念的提出在很大程度上缓解了M 建筑周围交通拥堵的现象。但是，由于车位管理水平有限，很多车辆无法有效利用共享车位，无法从根本上解决M 建筑周围车辆停车的问题。本文设计的车位管理方法利用区块链技术，将车位分成多个区域，通过总—分—总的管理模式，充分保证车位利用率。来到M 建筑的人们可以在公网中查询共享车位停车数据，输入车辆型号、停车区域等关键词之后即可获得最佳停车位置，如图3所示。

图3 共享停车车位数据

如图3所示，绿色位置表示可以停车，点击绿色停车位置会出现相应的停车价格，支付成功即表示停车成功；蓝色位置表示此处车辆已满不可以停车。根据停车车位数据，选择合适的停车位置与价格完成停车，减少车主在停车上花费的时间，提高其停车体验。在公网环境下的车位管理服务器配置参数如表2所示。

表2 公网环境下车位管理服务器配置参数

如表2所示，公网环境是人们停车常用网络，此环境下的RAM、基础宽带、System disk、Type、路由器断线重连时间、响应时间、延时等指标均在正常网络使用参数范围内，可以保证停车人的正常用网环境。在此条件下对车位利用率进行计算，公式为：

其中，为车位利用率，A为共享停车车位总量，为已使用的共享停车车位，为可利用系数。计算出车位利用率后即可进行下一步的分析。

2.2 分析结果

在上述实验条件下，本文随机选取10 个共享停车区域，将其从MBTI_A～J 进行编号。并利用式（1）计算出共享停车车位管理之前的车位利用率，再计算出通过本文设计的共享停车车位管理方法管理之后的车位利用率，将二者进行对比，具体分析结果如表3所示。

表3 实验结果

如表3所示，本次实验选取的MBTI_A～J 共享停车区域较为广泛，每一块停车区域可停放车辆一致。对共享停车车位而言，车位利用率是车位管理的关键指标。其中，车位利用率超过85%，说明车位管理效果正常，但仍存在较多不合理的车位安排需要改进；车位利用率超过90%，说明共享车位管理效果良好，不合理的车位安排有所下降；车位利用率超过95%，说明共享车位管理效果优异，不合理的车位安排大幅度下降；车位利用率达到100%，说明共享车位管理效果完美，几乎不存在不合理的车位安排。

在相同的实验条件下，共享停车车位管理前的车位利用率相对较低，大部分可以超过85%的合格标准。其中，MBTI_D 区域的车位利用率为81.12%，MBTI_H 区域的车位利用率为82.14%，均低于85%的合格标准，车位管理效果欠佳；MBTI_E 区域的车位利用率为93.68%，MBTI_I 区域的车位利用率为90.03%，均超过了90%的良好标准。因此，共享车位管理之前的整体管理效果欠佳，亟需进一步改进。而本文设计的共享停车车位管理方法的车位利用率相对较高，在MBTI_A～J 等10 个共享停车区域的车位利用率均超过了95%的优秀标准。其中，MBTI_I 区域的车位利用率高达100%，车位管理效果出色。因此，使用本文设计的车位管理方法可以更好地管理车辆，保证共享车位得到充分有效的利用，符合本文研究的目的。

3 结 论

近些年来，城市人口逐年增多，居民出行代步车辆随之增加。越来越多的人开始购买停车位，以保证自家车能有一个稳定的停放之地。对于购买停车位的人来说，其上班期间自己的停车位是空闲的，完全可以科学有效地加以利用，在车位紧张的情况下，一些人不由产生了共享停车车位的灵感。通过车位共享，空闲车位可以获得相应的报酬，同时还可以为交通环境改善、车位资源有效利用做出贡献。有鉴于此，本文研究了基于区块链技术的共享停车车位管理方法。通过采集车位数据、查询车位信息、控制访问属性等方式，实现车位的有效管理，提高车位的合理利用率。