文∕葉紹楓

1 前言

當前我國機動車保有量持續(xù)增加，而城市土地資源日益緊張，“停車難”成為困擾許多有車一族的重要問題。盡管現(xiàn)在城市建設都會預留停車場、規(guī)劃地下停車場等等，但這種措施的效果十分有限。實踐證明，“停車難”的問題實際上是由于停車資源的時空分布失衡導致的，即有車位，但車主卻找不到；而物聯(lián)網(wǎng)技術的興起可以為解決該問題提供很好的方案。通過將所有車位互聯(lián)起來進行統(tǒng)一監(jiān)測管理，并將信息實時分享給車主，同時引導車主前往車位，能夠大大提升停車資源的利用率。

2 窄帶物聯(lián)網(wǎng)概述

根據(jù)傳輸距離的不同，傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)一般可以歸為兩大類：一類是以Zigbee、藍牙等為代表的短距離傳輸模式，另一類是以3G/4G 為主的長距離傳輸。盡管短距離通信在功耗和成本上有一定優(yōu)勢，但其在長距離傳輸時需要依賴于大量終端設備；而3G/4G 可以輕松完成長距離傳輸，但能耗相對較大，難以作為低層技術進行應用。為了綜合運用以上兩類技術的優(yōu)點，人們又提出了低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)。當前主流的LPWA 主要包括Sigfox、Lora 和NB-IoT 等技術分支。顯然，本文所應用的窄帶物聯(lián)網(wǎng)屬于低功耗廣域網(wǎng)的范疇[1]。

NB-IoT 的工作頻段是經(jīng)過嚴格授權管理的。該頻段的管理工作目前是以國內通信企業(yè)巨頭華為主導的，具有穩(wěn)定、安全、大容量、低成本等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。從技術特點上看，NB-IoT 是以傳統(tǒng)的LTE蜂窩移動網(wǎng)絡為基礎，可以充分發(fā)揮移動網(wǎng)絡在傳輸距離、連接數(shù)量、覆蓋范圍等方面的一系列優(yōu)勢，是當前智慧城市、智能交通、智能電網(wǎng)等領域廣泛應用的核心技術之一。

3 主流停車管理技術分析

近年來，包括人工智能在內的各種高精尖技術領域正以驚人的速度進步，并不斷滲透智慧城市建設的每一個角落，使得停車管理技術也出現(xiàn)了許多新的解決方案。從市場應用上看，目前常見的路內停車管理技術手段主要包括地磁（分為NB 地磁和Lora 地磁兩種）、高位視頻、低位視頻、車輛巡檢及其他復合式感知技術（如視頻+超聲波、地磁+視頻）等，在高性能的芯片和軟件算法的運用下，這些技術都表現(xiàn)出了自身的獨特優(yōu)勢[2]。但每種技術手段也都存在著一些弊端，且需配套的部署環(huán)境及管理體系支撐。

隨著我國城市規(guī)模不斷擴大，超大城市不斷誕生，路內停車泊位數(shù)量大且各路段的停車周轉率及設備布設條件各異，因此需根據(jù)各區(qū)域、路段的停車現(xiàn)狀及管理需求，綜合考慮建設成本及后期運營維護成本，因地制宜進行技術方案評估篩選；同時，配套的軟件平臺需具有兼容性和開放性，支持各種技術手段的路內停車管理系統(tǒng)整合接入，以滿足后期擴展的需求。

4 基于NB-IoT 的智能停車管理系統(tǒng)

4.1 系統(tǒng)總體結構設計

根據(jù)智能停車管理的基本需求，本文設計了一套包含感知層、通信層、IoT 平臺層、應用服務層和用戶層的智能停車管理系統(tǒng)。其中，感知層由多個互聯(lián)的車位感知節(jié)點構成，主要完成車位信息采集和上報；通信層主要起到數(shù)據(jù)傳輸、通信資源管理等基礎性功能；IoT 平臺層主要完成數(shù)據(jù)的匯聚、分類和轉發(fā)；應用服務層是應用層的支撐，主要用于系統(tǒng)部署，為系統(tǒng)的運行提供環(huán)境；用戶層直接面向用戶，包括APP、PC 端等，可以為用戶實時提供車位查詢、位置引導、在線交費等一系列業(yè)務服務[3]。系統(tǒng)總體結構如圖1 所示。

圖1 智能停車管理系統(tǒng)架構

從以上架構不難看出，本文的設計方案包含以下幾個優(yōu)勢：

4.1.1 地磁傳感器在車輛檢測方面具有很高的綜合性能，即使在惡劣氣象條件和復雜交通環(huán)境下也可以準確地完成車輛檢測；另外，作為NB-IoT 設備的典型代表，地磁傳感器的功耗非常低，無需反復進行充電，節(jié)約運維成本。

4.1.2 本系統(tǒng)的資源互聯(lián)主要依賴于NB-IoT，而NB-IoT 是基于成熟的電信運營商網(wǎng)絡構建的，因而在部署集成上非常方便，無需建設復雜的網(wǎng)關設備，整體結構十分簡潔，建設成本比較低廉，系統(tǒng)升級也更加方便[4]。

4.1.3 NB-IoT 作為一種長距離傳輸技術，可以很方便地把車位資源與云服務器互聯(lián)，無論用戶處于城市的哪個角落，只要有一臺智能手機就可以實時查詢車位資源。這與傳統(tǒng)的3G/4G 無論是在實時性、可靠性，還是經(jīng)濟性等方面相比，其優(yōu)勢都更加明顯。

4.2 核心功能模塊分析

為了讓用戶更好地體驗停車服務，本系統(tǒng)設計了一系列實用業(yè)務功能，例如車位查詢、車位引導、在線支付、在線推薦等。其中，車位查詢是本系統(tǒng)的基本功能，也是核心功能。用戶在進入該功能模塊時，系統(tǒng)會自動定位當前的位置坐標，并自動搜索1KM 范圍內的停車位信息，一旦找到空閑車位，會以綠色標志顯示出來；當然用戶也可以通過手動定位指定非當前車位；用戶可以選擇任何一個空閑車位，系統(tǒng)會自動進入車位引導程序，并通過語音和GIS 系統(tǒng)實時引導車主前往停車位。在收費車位方面，系統(tǒng)還提供計時和在線支付功能。在線推薦功能主要是為用戶提供更智能化的停車服務，例如可以對車位的位置、周邊道路通行情況、是否收費等詳細信息進行綜合分析，為用戶推薦最佳車位[5]。以上功能均能通過手機APP 使用，使用戶隨時隨地享受高質量的停車管理服務。

4.3 實現(xiàn)車位感知技術

本系統(tǒng)的車位感知利用了NB-IoT 地磁感知技術。所謂的NB-IoT 地磁感知，其實就是一種以NB-IoT為傳輸手段的車位檢測系統(tǒng)，它的核心設備是一只高性能的車位檢測單元。在技術實現(xiàn)時，只需要在所有停車位上部署一個檢測單元并實時監(jiān)測其狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)車位狀態(tài)出現(xiàn)變化，立即通過NB-loT 網(wǎng)絡向后臺服務器上傳；狀態(tài)變化情況的上傳，不僅可以通知管理者有車位空閑或被占用，還可以為一些收費停車場提供計費依據(jù)。車位感知的過程如圖2 所示。

圖2 NB-loT 地磁感知原理圖

當前市場上的NB-loT 車位檢測器一般都以蓄電池來提供電力，由于設備的超低功耗特點，一個檢測單元通?？梢赃B續(xù)工作5年以上。在網(wǎng)絡初期建設成本方面，由于NB-loT 可以直接利用現(xiàn)有的運營商網(wǎng)絡資源，因此無需再單獨花費巨額投資新的網(wǎng)絡設備，這是傳統(tǒng)的Zigbee 等傳輸技術所無法比擬的。用戶只要按實際使用情況向運營商交使用費即可，使用起來就像手機一樣方便。這種設計不僅直接降低了系統(tǒng)的建設難度和成本，更是從長遠的角度將運維成本壓縮到最低程度。

在NB-IoT 車位檢測器的基礎上，構建一套基于NB-IoT 地磁占道的停車管理平臺，將當前最為先進的無線通信、物聯(lián)網(wǎng)、計算機等技術應用于系統(tǒng)中，可以完成車位狀態(tài)信息的實時采樣；采樣數(shù)據(jù)也會實時由移動基站發(fā)送給后臺服務器，服務器收到數(shù)據(jù)后會進行預處理、存儲、分析，然后統(tǒng)一與前端PDA 設備及相關系統(tǒng)進行交互，從而達到遠程管理的目的。

5 結語

本文分析了一套基于NB-IoT 的智能停車管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過NB-loT 地磁傳感器實時感知車位信息，并通過NB-IoT 窄帶無線通信將這些信息匯入云端，為用戶提供實時、準確、智能化的停車資源信息，能夠較好地滿足超大型城市的停車資源管理需求。不難預見，在未來十年內，基于NB-IoT 的智能停車管理系統(tǒng)將逐步成為大城市的日常風景線，人工智能等更加先進的技術也會不斷融入其中，成為智慧城市建設的重要內容之一。