基于NB-IoT 通信方案的智慧停车系统发展应用＊

丛顺，董艺

（中国建筑第四工程局有限公司，广东 广州 510665）

智慧停车系统以停车位为基础，结合无线通信、移动终端、物联网IoT、GPS 定位、GIS 等技术打造城市停车位的采集、管理、查询、预定及导航等服务[1]。近年来，随着工业4.0 时代的不断推进，城市汽车数量不断攀升，然而城市土地资源有限，直接导致车位数量供不应求，车多位少矛盾日益突出，城市停车位数量存在巨大缺口。现阶段，城镇道路车辆乱停，早晚高峰车流拥堵问题频发，在繁华商业区以及医院、学校附近等人流较大街道区域，由于车位紧张导致拥堵而引发的交通事故屡见不鲜。停车难问题越来越成为制约城市发展的关键因素。

传统的停车场占地面积较大，相应投资运营成本较高，对运营商来讲建设投入高是主要的限制因素，非常不利于解决现有的停车问题。智慧停车的兴起，是实现智慧城市和智慧交通的关键一环，其智慧化的先进服务和强大的大数据运转能力，未来在缓解城市交通问题、改善城市综合服务业、整合城市资源规划、迎合城市绿色发展等方面将发挥其应有的价值[2]。

1 智慧停车发展现状

停车场为车辆提供停放的车位，并为车主提供车辆保管服务，车主开车离场时需向车场运营商支付相应的停车费用。传统停车场由车场工作人员、停车场所及简单的基础设备组成，全程由车场工作人员协助车主进出停车场及泊车，其数据系统不能与其他停车场实现共享。传统智慧停车系统包括停车场管理计费系统、车位引导及反向寻车系统、防盗报警系统等。而近年来新兴的智慧停车技术也在崛起，包括自动泊车机器人、共享与预约停车位、室内导航、大数据分析等，同时还可与智慧城市、智慧交通等联动，未来发展潜力巨大。智慧停车是机械自动化+信息管控化+大数据产业资本运营化的新型城市停车模式，它将大大提升停车的时间效率、空间效率、人力效率、环保效率、信息管控效率以及大数据分析与应用效率、产业化运营效率、资本运作效率。

智慧停车自提出以来，经过十几年的不断进步与演变，已经在众多一、二线城市得以推广和应用，伴随着市场示范效应的良好反馈，目前正以迅猛的态势向全国范围内的大中小城市持续辐射，智慧停车行业正驶入高速发展的快车道。数据显示，2016—2020 年中国智慧停车市场规模不断增长，2020 年中国智慧停车市场规模达154 亿元。相关分析预测显示，2022 年中国智慧停车市场规模将达200 亿元[3]。

2 智慧停车制约因素

通过实际运营，观察、记录与分析互联网管理平台与实体车库、无人停泊与有人停泊、大数据经济收益与实际停泊收益等方面在城市停车运营过程中的占比与实效，同时综合分析现有的通信解决方案和停车现状，目前智慧停车行业发展的制约因素主要聚焦于以下3 个方面：停车位信息的互通、停车场数据的集成、云端大数据的分析处理[4]。在上述的3 个方面制约因素中，停车位信息的互通是智慧停车所有通信解决方案的基础与关键，将各个停车场的停车数据信息有效连接并实时汇总是解决后续数据资源融合和大数据分析的重中之重。停车位信息经过有效的通信方案连通后，通过智慧停车系统内各停车场数据的集成和云端大数据的处理分析才可以顺利开展，从而形成真正意义上的智慧停车。

3 智慧停车NB-IoT 通信解决方案

3.1 现有停车通信方案

在室内停车场，由于现场封闭，环境影响较小，多采用有线连接传输方案，信号传输无障碍时也可采用无线传输方案。相反，室外停车场因为环境复杂，多数情况布线困难，大都采用无线连接传输方案。现阶段智慧停车无线连接传输方案主要由以下4 个部分组成：终端、网关、回传设备（有线/无线）、数据平台[5]。其中两跳小无线技术普遍采用的是地接入方式，在终端与网关之间首先通过LoRa、RF、Zigbee 等无线传输技术实现泊车位的互联互通，然后通过有线/无线回传设备实现网关与云端数据平台的连接。

现有的无线停车通信解决方案可以很好地实现停车泊位与网关的联接互通，但仍满足不了高可靠、广覆盖、低成本的实际需求。一方面，传输范围受限，例如无线LoRa 技术在理想条件下的可传输范围半径可达1～2 km，然而现实当中由于环境因素停车场内覆盖范围仅150～200 m；另外一方面，Zigbee、LoRa、RF 等传输技术的网络稳定性较差，可靠性不高，同时LoRa、Zigbee 等使用的辐射为非授信频段，其传输信号容易受到周围因素干扰，传输成功率低[6-8]。目前，应用较多的无线通信方案还有Sigfox、Telensa 等，但相比其他技术其市场占有率相对较小，且同样存在上述频段非授权、信号易受干扰等问题，应用可靠性受到影响。

基于现有停车通信方案的劣势，互联网运营商提供的授信可靠、广泛覆盖、低延时的移动物联网技术可以弥补上述不足，实现停车位信息的实时共享功能。

3.2 NB-IoT 通信方案

基于NB-IoT 的智慧停车通信解决方案不同于以往的无线传输技术，它的数据经过终端采集后不用通过网关，直接传输到NB-IoT 网络，然后传送到IoT 平台。IoT 云平台通过对收集到的终端动态数据进行汇总处理，并同时向数据平台提供对应的服务端口[9-10]。基于NB-IoT 的通信解决方案可以解决停车场数据的无线联通问题，并且还具备延时率低、可靠性高、覆盖范围广的优点。首先，NB-IoT 通信解决方案由网络运营商运营和维护，建设部署相对简单方便，节省了中间过渡网关的安装、供电以及维护，停车场内只需在各个车位设置具备NB-IoT 功能的智能装置终端即可。另一方面，传输范围较远，NB-loT 无线通信方案采用长距离无线传输技术，同时基站在各区域布置相对密集，覆盖范围广，根据通信运营商提供的相关数据，其在城市区域内的辐射范围半径在2 km 以上，在一些空旷地区甚至可以覆盖地下室场景。除了以上2 个方面，基于NB-IoT 的通信解决方案可靠性较高，其无线传输协议在可授信频段范围内，相比其他无线传输方案受到外界干扰的程度大大降低，这种情况下通信供应商可以为智慧停车的数据传输提供电信级别的保障。

3.3 NB-IoT 通信方案优势

智慧停车NB-IoT 无线通信技术在智慧停车行业发展中有独特的先天优势，并助推停车行业高质量发展。对于车场运营商来讲，NB-IoT 技术有效解决了车位终端数据无线传输的问题，通过无线地磁监测使得信号传输具备明显的通信级别保障，无需布设网关，免去了中间过渡层的安装和维护成本，车场运营商只需布设简易的NB-IoT 传输设备就可运营停车场，使得智慧停车业务能够更好地推广与应用，减少了管理者的前期投入和后期维护成本[11]。从政府管理者层面来讲，NB-IoT 无线技术依托于广泛应用且技术较为成熟的移动数据网络，市场标准规范化，不同于以往停车场无线通信技术各自为政的不利局面，更加方便政府部门集成后建立统一的城市级智慧停车管理平台，集成整合各自数据并进行统一规范化管理。NB-IoT 智慧停车通信技术在给企业和政府带来经济效益的同时，也产生了巨大社会效益和环境效益。通过全方位整合各个停车场的停车数据，做到停车资源的合理利用和调配，最大限度地缓解了城市交通压力，减少了车主停车等待时间，提高了公共资源的利用率，同时减少了碳排，降低了污染，符合绿色发展的低碳城市理念。

3.4 城市级停车信息共享

NB-IoT 技术作为移动物联网时代的新兴产物，目前在物料跟踪、智慧路灯、智慧农业、安防警报、智慧井盖等众多领域都有广泛应用。该通信技术不仅性价比高、传输范围广，且兼具低延时和高保真的优点，对于智慧停车场的建设和维护来讲，具有安装简单、可靠性高的特点。这种无线通信技术保证了强有力的穿透力和覆盖程度，能够确保在现场复杂的环境中精准地传输信号，保证网络连接的稳定性与可靠性[12]。截至2018 年4 月，将近40 万个NB-IoT 通信基站已基本完成，实现全国全网各地覆盖。基于NB-IoT 技术的无线地磁车检器具有安装简便快捷、可靠性高、传输稳定以及低能耗等诸多优点，在无线停车场网络部署中非常实用。NB-IoT 定位车检器终端和相关的智能化系统集成起来形成智慧停车系统高效解决方案。通过定位车检器感应停车场内车辆的停放位置，实时同步车辆信息至互联网运营端，在大数据分析和集成下，实现停车场泊位信息的状态管理、数据共享、资源调配、在线缴费等功能[13]；另外通过收费巡检PDA 系统端也可同步获取车辆进出泊位的提醒，这使得车位信息的准确性和停车效率都得到有效的提升。

4 智慧停车市场前景

智慧停车集成了智能终端设备、移动通信技术、互联网运营平台等众多先进技术，方便停车场管理者运营与管理。中国现阶段城市规划中智慧停车普及率不高，在一线城市以及众多二线城市中，整体覆盖率也不足30%。随着移动通信和物联网技术的不断成熟，NB-IoT 通信技术将全面商用，停车泊位智能化在全国范围内将广泛覆盖，预测2025 年前，智慧停车系统的市场年份额可达50 亿～60 亿。接下来将会吸引更多的企业涉足智慧停车领域，各方运营方案解决商会围绕其核心技术打造各具特色的智慧停车运营和服务。

智慧停车的推广应用也为智能终端设备、移动通信技术、互联网运营平台等提供商和运营商提供了前所未有的巨大商机，主要涵盖移动通信企业、互联网公司及其相关垂直行业和企业。前端的智能终端设备公司可以凭借其精准和相对成熟的传感技术快速抢占市场。NB-loT、Lora、Wi-Fi、Zigbee 或RF 等无线连接方式为其他行业的并入提供“接入”机会。互联网运营端集成海量终端上传的数据，统一进行大数据分析与处理，深入挖掘停车数据潜在价值，拓展至洗车、养车、充电等一系列增值服务，并可为用户量身定做提供可定制的个性化服务。现阶段智慧停车市场发展前景巨大，从硬件终端、网络传输、软件平台和运营服务等多维度来看，其所涵盖的市场规模会达到万亿级别。随着未来智能化和信息化的爆发式增长，智慧停车将迎来进一步的发展，对国家、企业和个人来讲，智慧停车的广泛普及和应用，也将创造出更多商业机会。

5 NB-IoT 下智慧停车发展趋势

在NB-IoT 通信技术的助推下，车辆地磁检测器、车位诱导屏、充电桩、车位锁等智能化终端设备可获得更便捷的连接体验，移动物联网必定会推动智慧停车市场的快速发展。未来智慧停车将有以下发展态势：停车诱导系统会引导车主便捷停车，将停车场信息实时进行反馈；车牌自动识别系统帮助用户不停车、不取卡，快速进出车场；车位引导系统通过引导提示屏告知车主停车位信息，引导车主快速寻找车位；反向寻车系统可以快速定位车辆停放位置；移动无感支付将提高车场收费效率；智能地锁可以提供车位预留服务；无人自动充电桩可以实现车辆的快速充电。

6 结束语

智慧停车集成无线通信、移动支付和GPS 定位等技术优化停车流程，利用NB-IoT 等通信方案搭建停车场数据与互联网平台的连接通道，同步反馈实时停车信息，在运营、维护、管理、缴费等方面提升了工作效率，做到了资源利用率的最优化，对内实现停车信息的在线管理，对外实现停车资源的信息共享。未来智慧停车与智慧城市的融合度将会更高，通过网络化手段搭建实体城市与数字城市的桥梁，使得城市建设和管理可在大数据分析平台上完成决策和分析，并对城市交通设施进行自主规划与控制，实现真正意义上的智慧交通统一管理，打破传统智慧停车行业的数据孤岛现象，提高停车场的车位利用率和服务质量。