劉 平，劉雨濛

（1.深圳市亞高智能科技有限公司，廣東 深圳 518000；2.暨南大學(xué)，廣東 廣州 510632）

城市復(fù)雜的交通狀況，影響著日常的生產(chǎn)、生活情況，要依靠社會的多方努力才能解決。智慧停車場系統(tǒng)是解決當(dāng)前交通擁堵、車位不足、管理復(fù)雜等問題的新技術(shù)。在智慧城市的大框架下，運(yùn)用人工智能技術(shù)，結(jié)合交通大數(shù)據(jù)分析，可以實現(xiàn)對智慧交通模塊的不斷優(yōu)化。目前，國內(nèi)外已經(jīng)有很多基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧停車場項目，大部分系統(tǒng)的重點功能集中在無人收費(fèi)和剩余車位提醒上，沒有真正解決停車難的痛點。隨著芯片技術(shù)、傳感器技術(shù)水平的不斷提升，以及NB-IoT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷完善，提出了直接通過運(yùn)營商無線基站，將停車場和車輛進(jìn)行廣域組網(wǎng)。依靠遠(yuǎn)程信息共享和近場車輛疏導(dǎo)的方案，是對智慧停車場系統(tǒng)改進(jìn)方向的一種新探索和嘗試。通過這種方式，用戶隨身攜帶的智能手機(jī)，在整個系統(tǒng)中轉(zhuǎn)變成了分布式信息發(fā)布終端，將物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)融合成有機(jī)整體。

1 當(dāng)前常見的智能停車場系統(tǒng)

國內(nèi)研究智慧停車場的廠家很多，比較成功的方案主要有以下幾種：①使用光學(xué)攝像頭捕捉車輛動態(tài)位置的泊車/尋車引導(dǎo)系統(tǒng)。主要是使用視頻車位檢測和車牌識別技術(shù)，將拍攝畫面?zhèn)鬏數(shù)焦芾砥脚_，在數(shù)據(jù)庫中查詢空車位的區(qū)域和具體位置后，再通過停車場中布放的指引顯示屏、車場電子地圖等信息發(fā)布設(shè)備，引導(dǎo)司機(jī)將車輛駛?cè)胫付瘴?。對于特殊牌照車輛、無牌車等情況，現(xiàn)有的視頻分析技術(shù)已經(jīng)能夠滿足精準(zhǔn)標(biāo)識[1]。在司機(jī)離場時，通過車輛信息查詢，在電子地圖上確定車主和車輛的位置，指引車主完成反向?qū)ぼ?。視頻車位管理系統(tǒng)技術(shù)成熟，主要由停車場外信息發(fā)布屏、視頻車位探測器、室內(nèi)電子地圖、車輛查詢終端和管理平臺等組成。但是因為系統(tǒng)限制于停車場內(nèi)使用，沒有遠(yuǎn)程對接給用戶或者僅僅將車位余量信息公布在距離較近的主干道路引導(dǎo)屏，不能滿足車主的提前預(yù)判需求。②使用前置式超聲波裝置的車位引導(dǎo)系統(tǒng)。區(qū)別于分體式超聲波車位引導(dǎo)裝置，主要是用集成了多色指示燈的超聲波探頭，實時監(jiān)測和感應(yīng)車位線內(nèi)的變化。其結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)省了工程物質(zhì)使用，工程周期大大縮短。這種引導(dǎo)系統(tǒng)的實現(xiàn)難點在于抗干擾算法，要解決超聲波在探測過程中的臨道串?dāng)_、行動車輛干擾?，F(xiàn)有的工業(yè)應(yīng)用設(shè)備已經(jīng)能夠保證系統(tǒng)在車位狀態(tài)探測上的可靠性和穩(wěn)定性[2]。與視頻車位檢測引導(dǎo)一樣，超聲波引導(dǎo)系統(tǒng)也需要場外引導(dǎo)屏、室內(nèi)電子地圖、車輛查詢終端和管理平臺。由于很多使用前置式超聲波裝置的車位引導(dǎo)系統(tǒng)的停車場沒有部署車牌識別系統(tǒng)，用戶還需要停車取卡來反向?qū)ぼ嚭屠U費(fèi)。視頻/超聲波停車場管理系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。③使用ZigBee技術(shù)自組網(wǎng)場內(nèi)探測傳感器的停車場車位管理系統(tǒng)。車位信息由ZigBee系統(tǒng)采集與傳輸，并通過Mesh網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇刂浦行?。由于這種系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性很高、組網(wǎng)穩(wěn)定性強(qiáng)，已經(jīng)被很多新的系統(tǒng)所吸收，成為智慧停車場中一種可靠的小范圍通信模塊。

圖1 視頻/超聲波停車場管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 物聯(lián)網(wǎng)智能車輛管理系統(tǒng)設(shè)計

在當(dāng)前GSM老舊蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上通過增加板卡可以快速升級到窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）共模。這種充分利用現(xiàn)有資產(chǎn)平滑演進(jìn)部署NB-IoT的方式，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供了充分的支撐。

NB-IoT相比于現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)，對物聯(lián)網(wǎng)的友好度更佳。它的帶寬只有180 kHz，卻能夠?qū)崿F(xiàn)海量設(shè)備的連接、超低時延和超低功耗。未來的智慧交通是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的大數(shù)據(jù)連接，在短距離內(nèi)依靠物聯(lián)網(wǎng)的支持。除NB-IoT外，藍(lán)牙、RFID、ZigBee等技術(shù)，都已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，成為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的主流[3]。

2.1 實現(xiàn)方法

設(shè)計的目的是實現(xiàn)高校內(nèi)行政樓停車場的無人值守智能化管理，滿足車位資源高效使用。系統(tǒng)設(shè)計使用ZigBee進(jìn)行停車場內(nèi)傳感器自組網(wǎng)和智能地磁占道定位，遠(yuǎn)程通信使用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，充分利用技術(shù)的特點。通過云端最優(yōu)匹配，實時發(fā)布車位資源，提供便捷的停車服務(wù)，減輕校內(nèi)交通管理壓力，提升校園停車場管理水平和效益。

系統(tǒng)的實現(xiàn)方法如下：①物聯(lián)網(wǎng)智能車輛管理系統(tǒng)包括傳感器/用戶終端、通訊網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度云管理平臺三大部分；②根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，借助前置超聲波、攝像頭或者地磁車位探測傳感器，實時檢測車位狀態(tài)，并通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)或者有線連接傳輸給后臺；③調(diào)度云管理平臺接收傳感器和用戶終端傳輸?shù)男畔⒑螅治鎏幚碥囄恍畔?、周邊路況信息，并發(fā)布給用戶。

2.2 系統(tǒng)部署

2.2.1 用戶終端

通過車輛加裝智能ZigBee模塊，在車輛進(jìn)場后和車位感應(yīng)器聯(lián)動，監(jiān)測車輛位置；用戶手機(jī)通過公眾號綁定車牌信息，可以進(jìn)行車位查詢、預(yù)定、導(dǎo)航和繳費(fèi)等操作。

2.2.2 停車場出入口閘機(jī)

控制行政樓停車場的車輛進(jìn)出，車牌識別后，放行校內(nèi)登記車輛或者預(yù)約來校車輛。實名綁定用戶離開停車場時，可以根據(jù)系統(tǒng)記錄時間自動扣費(fèi)支付，提升效率。

2.2.3 場內(nèi)外引導(dǎo)屏和智能地鎖

通過蜂窩物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)智能地鎖的遠(yuǎn)程操控，可以連通用戶終端，支持車位查詢、預(yù)定等功能。停車場內(nèi)外屏幕實時發(fā)布車位信息[4]。

2.2.4 數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)部署

當(dāng)前行政樓通信機(jī)房的愛立信RBS6000系列GSM基站通過增加基帶板卡、GPS接收機(jī)套件和軟件升級方式實現(xiàn)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)升級后，停車場內(nèi)的通信模塊直接通過基站把收集的車位狀態(tài)信息傳給調(diào)度云平臺。

2.2.5 調(diào)度云管理平臺

負(fù)責(zé)停車場內(nèi)傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)的分析，并對資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理。為了方便學(xué)校教職工對周圍路況和校內(nèi)車位信息的預(yù)判，后臺接入了百度地圖API，為校內(nèi)考試、大型活動期間的交通提供疏導(dǎo)引流。通過接入用戶的智能手機(jī)得到的實時數(shù)據(jù)，與停車場內(nèi)部傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理。后臺人工智能算法分析處理后，調(diào)度云管理平臺能夠發(fā)布精準(zhǔn)的周邊路況和車位余量信息，緩解校內(nèi)交通壓力。物聯(lián)網(wǎng)智能車輛管理系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)智能車輛管理系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 結(jié)論

對行政樓停車場進(jìn)行升級改造后，系統(tǒng)可以直接生成服務(wù)數(shù)據(jù)的詳盡報表，信息化程度大大提高，方便了學(xué)校的管理和滿足了教職工的需求。NB-IoT應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)智能車輛管理系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢。無人值守、車位管理更加方便快捷。隨著通信模塊的不斷成熟，系統(tǒng)的改造成本越來越低，直接通過運(yùn)營商基站通信，配套投入減少，穩(wěn)定性增強(qiáng)。在緩解交通壓力方面，可以與其他接入了網(wǎng)絡(luò)的停車場聯(lián)動，實現(xiàn)實時的車位信息共享和調(diào)度，充分地利用閑置資源。