毛民 陽衛(wèi) 馮雪剛 高森林 王正興 王觀英 吳漢

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的加速增長以及城市化進(jìn)程的加快，導(dǎo)致城市車輛數(shù)量迅速增加，停車難成為城市居民的一大困擾。為解決這一問題，文章設(shè)計(jì)了一種智慧停車系統(tǒng)。該系統(tǒng)從車位檢測、數(shù)據(jù)通信、云平臺管理和用戶端四個方面具體分析了設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，為停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供思路。通過智慧的車位檢索、最佳路線規(guī)劃以及實(shí)時的管理系統(tǒng)，可以有效提高城市車輛的停車效率和停車位的利用率。

關(guān)鍵詞：智慧停車；車位檢索；傳感器；智慧平臺

中國分類號：TP271+.5? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）35-0053-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

在城市化進(jìn)程不斷加速的背景下，停車難成為城市交通管理的一大難題。傳統(tǒng)的停車方式存在停車位資源有限、停車效率低下、停車費(fèi)用不透明等問題。而智慧停車系統(tǒng)的出現(xiàn)，為解決這些問題提供了新的思路和解決方案。

智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮多個方面的因素。首先，系統(tǒng)應(yīng)具備實(shí)時監(jiān)測和管理停車位的能力，通過傳感器等技術(shù)手段，實(shí)時獲取停車位的使用情況和空閑狀態(tài)[1]。其次，系統(tǒng)應(yīng)具備智能導(dǎo)航功能，能夠?yàn)轳{駛員提供準(zhǔn)確的停車位導(dǎo)航信息，幫助其快速找到可用停車位。此外，系統(tǒng)還應(yīng)具備在線支付和預(yù)約功能，方便用戶進(jìn)行停車費(fèi)用的結(jié)算和停車位的預(yù)訂[2]。

通過智能化的停車位管理和導(dǎo)航，可以有效減少城市交通擁堵，提升停車資源的利用率。智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景，本文將深入探討智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和功能特點(diǎn)，以期為解決城市停車難題提供有益的參考和借鑒。

1 系統(tǒng)框圖

1.1 系統(tǒng)組成

智慧停車系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，由多個部分構(gòu)成，如圖1智慧停車系統(tǒng)拓?fù)鋱D。通過這些組成部分的協(xié)同工作，智慧停車系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對停車場資源的高效管理和利用，提供給用戶便捷的停車服務(wù)。

1.2 硬件模塊

在智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，硬件模塊起著至關(guān)重要的作用。硬件模塊是指系統(tǒng)中的各種物理設(shè)備和組件，包括傳感器、控制器、通信模塊等。這些硬件模塊的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了智慧停車系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

1） 傳感器模塊

傳感器模塊是智慧停車系統(tǒng)中的核心組件之一。它通過感知車輛的存在與否，以及車輛的位置和狀態(tài)等信息，為系統(tǒng)提供必要的數(shù)據(jù)支持。常見的傳感器包括車位檢測傳感器、車輛識別傳感器等。車位檢測傳感器可以通過檢測車位障礙物距離變化等方式，判斷車位是否被占用。而車輛識別傳感器則可以通過識別車輛的車牌號碼或其他特征，實(shí)現(xiàn)對車輛的識別和跟蹤。

2） 控制器模塊

控制器模塊是智慧停車系統(tǒng)中的另一個重要組成部分。它負(fù)責(zé)接收傳感器模塊提供的數(shù)據(jù)，并根據(jù)系統(tǒng)的邏輯和算法進(jìn)行處理和決策?？刂破髂K可以根據(jù)車位的狀態(tài)和車輛的需求，實(shí)現(xiàn)車輛的導(dǎo)引和停車位的分配。同時，控制器模塊還可以與其他硬件模塊進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)同工作。

3） 通信模塊

通信模塊在智慧停車系統(tǒng)中起著連接各個硬件模塊的橋梁作用。它可以實(shí)現(xiàn)傳感器模塊、控制器模塊和其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸和通信。通信模塊可以采用無線通信技術(shù)，如LoRa，也可以采用有線通信技術(shù)，如以太網(wǎng)或RS485等[4]。通過通信模塊，各個硬件模塊可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時的數(shù)據(jù)交換和協(xié)同工作，從而提高系統(tǒng)的效率和可靠性。

4） 其他硬件模塊

除了傳感器模塊、控制器模塊和通信模塊外，智慧停車系統(tǒng)還可能包括其他硬件模塊，如顯示屏、攝像頭、閘機(jī)等。顯示屏可以用于顯示停車位的狀態(tài)和導(dǎo)引信息，方便車輛駛?cè)牒线m的停車位。攝像頭可以用于監(jiān)控停車場的安全和管理，同時也可以用于車輛的識別和跟蹤。閘機(jī)可以用于控制車輛的進(jìn)出，確保停車場的安全和秩序。

2 數(shù)據(jù)采集終端架構(gòu)

2.1 攝像、紅外傳感器數(shù)據(jù)采集

在智慧停車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端架構(gòu)中，攝像、紅外傳感器采集是一種常見、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的技術(shù)方案。該方案通過攝像設(shè)備或紅外傳感器的檢測，實(shí)現(xiàn)對停車場內(nèi)車輛的數(shù)據(jù)采集[5]。

攝像設(shè)備采集主要負(fù)責(zé)對停車場內(nèi)的車輛進(jìn)行圖像采集，通過圖像識別算法可以實(shí)現(xiàn)車輛的自動識別和車牌號的識別。攝像設(shè)備可以安裝在停車場的入口和出口處，以及停車位上方，通過不同的角度和視野范圍，全面覆蓋停車場內(nèi)的車輛。

紅外傳感器則主要用于檢測車位車輛的進(jìn)入和離開。通過紅外傳感器的安裝，可以實(shí)時感知車輛的進(jìn)出情況，并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集終端。紅外傳感器可以安裝在路邊停車位以及臨時停車位上，通過感應(yīng)車輛的進(jìn)入和離開，實(shí)現(xiàn)對車位是否空閑進(jìn)行實(shí)時檢測。

攝像、紅外傳感器采集的方案具有較高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。攝像設(shè)備可以通過圖像識別算法實(shí)現(xiàn)對車輛的自動識別，避免了人工操作的煩瑣和誤差。紅外傳感器可以實(shí)時感知車輛的進(jìn)出情況，準(zhǔn)確判斷車位狀態(tài)，為停車場管理以及車位利用提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

2.2 車位狀態(tài)顯示

車位狀態(tài)顯示是智慧停車系統(tǒng)中的重要功能之一，通過數(shù)據(jù)采集終端架構(gòu)實(shí)現(xiàn)。在該架構(gòu)中，車位狀態(tài)顯示以不同的顏色來表示車位的不同狀態(tài)，以便用戶能夠快速了解當(dāng)前停車場的車位情況。

灰色表示有車，即該車位已經(jīng)被車輛占用。當(dāng)車輛停入該車位后，數(shù)據(jù)采集終端會及時更新車位狀態(tài)，并將其顯示為灰色。這樣，其他用戶就可以避免浪費(fèi)時間在已經(jīng)被占用的車位上尋找停車位置。

黃色表示預(yù)訂，即該車位已被用戶預(yù)訂但尚未被實(shí)際占用。當(dāng)用戶通過智慧停車系統(tǒng)預(yù)訂車位后，數(shù)據(jù)采集終端會將該車位狀態(tài)更新為黃色。這樣，其他用戶就可以知道該車位已被預(yù)訂，避免在預(yù)訂車位上停車。

綠色表示空位，即該車位當(dāng)前沒有被占用也沒有被預(yù)訂。當(dāng)車輛離開該車位后，數(shù)據(jù)采集終端會將其狀態(tài)更新為綠色，以示該車位可供其他用戶使用。

通過車位狀態(tài)顯示功能，用戶可以快速了解車位的使用情況，從而更加高效地找到可用的停車位。同時，該功能也提供了便利的預(yù)訂車位服務(wù)，使用戶能夠提前規(guī)劃停車計(jì)劃，節(jié)省時間和精力。

2.3 信號傳輸

在智慧停車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端架構(gòu)中，信號傳輸是一個關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，它負(fù)責(zé)將采集到的數(shù)據(jù)通過無線傳輸技術(shù)進(jìn)行傳輸，以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸[6]。

無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是一種基于無線電頻率的通信技術(shù)，它需具有較高的傳輸速率和較遠(yuǎn)的傳輸距離。在智慧停車系統(tǒng)中，信號傳輸模塊通過該技術(shù)將采集到的停車場信息、車輛狀態(tài)等數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒敕?wù)器或其他相關(guān)設(shè)備。

為了實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，信號傳輸模塊需要具備以下功能和特點(diǎn)：

1） 高速傳輸：無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)具有較高的傳輸速率，能夠快速將大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)設(shè)備，確保數(shù)據(jù)的及時性和準(zhǔn)確性。

2） 長距離傳輸：該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)較遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，可以覆蓋整個停車場范圍，確保信號發(fā)送模塊與目標(biāo)設(shè)備之間的穩(wěn)定連接。

3） 抗干擾能力：由于停車場環(huán)境復(fù)雜，存在各種干擾源，信號發(fā)送模塊需要具備較強(qiáng)的抗干擾能力，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。

4） 數(shù)據(jù)安全性：在數(shù)據(jù)傳輸過程中，信號發(fā)送模塊需要采取相應(yīng)的加密和認(rèn)證措施，確保數(shù)據(jù)的安全性，防止數(shù)據(jù)被非法獲取或篡改。

信號傳輸模塊在智慧停車系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集終端架構(gòu)中起著重要的作用。通過采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、長距離的數(shù)據(jù)傳輸，并具備抗干擾和數(shù)據(jù)安全的特點(diǎn)，為整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

3 智慧云平臺架構(gòu)

3.1 內(nèi)部管理平臺

智慧云平臺架構(gòu)是智慧停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵組成部分。內(nèi)部管理平臺作為智慧云平臺的一部分，扮演著重要的角色。該平臺主要負(fù)責(zé)管理和監(jiān)控停車場的運(yùn)營情況，提供實(shí)時數(shù)據(jù)分析和決策支持[7]。

內(nèi)部管理平臺的功能包括但不限于以下幾個方面：

1） 數(shù)據(jù)收集與存儲：內(nèi)部管理平臺通過與停車場設(shè)備的連接，實(shí)時收集停車場的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，包括車輛進(jìn)出記錄、停車位使用情況、停車場收入等。這些數(shù)據(jù)將被存儲在云平臺的數(shù)據(jù)庫中，為后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和決策提供基礎(chǔ)。

2） 數(shù)據(jù)分析與報(bào)表：內(nèi)部管理平臺通過對檢測端收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，對車位的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時性的更新，也提供停車場運(yùn)營的關(guān)鍵指標(biāo)和報(bào)表。例如，可以分析停車場的車流量、高峰時段、收入情況等，為停車場管理者提供決策依據(jù)，優(yōu)化停車場的運(yùn)營策略。

3） 實(shí)時監(jiān)控與告警：內(nèi)部管理平臺可以實(shí)時監(jiān)控停車場的運(yùn)營情況，包括車位的占用情況、設(shè)備的工作狀態(tài)等。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，如停車場擁堵、設(shè)備故障等，內(nèi)部管理平臺將及時發(fā)出告警，提醒相關(guān)人員采取相應(yīng)的措施，確保停車場的正常運(yùn)營。

4） 系統(tǒng)管理與配置：內(nèi)部管理平臺還提供對智慧停車系統(tǒng)的系統(tǒng)管理和配置功能。管理員可以通過該平臺對停車場設(shè)備進(jìn)行管理，包括設(shè)備的添加、刪除、配置參數(shù)等。同時，還可以對系統(tǒng)進(jìn)行升級和維護(hù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

內(nèi)部管理平臺是智慧停車系統(tǒng)中的重要組成部分，通過數(shù)據(jù)收集、處理、分析和實(shí)時監(jiān)控，為停車場管理者提供決策支持和運(yùn)營優(yōu)化的手段以及讓路邊車位和臨時停車位得到更好的利用[8]。同時，通過系統(tǒng)管理和配置功能，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行和維護(hù)。

3.2 智慧停車App

智慧停車App是智慧停車系統(tǒng)中的重要組成部分，它通過與智慧云平臺的連接，為用戶提供便捷的停車服務(wù)。該App具備以下功能：

1） 車位查詢與預(yù)訂：用戶可以通過App實(shí)時查詢附近的停車位情況，并進(jìn)行預(yù)訂。通過智慧云平臺的數(shù)據(jù)分析和實(shí)時更新，用戶可以準(zhǔn)確了解停車位的可用性和價格信息，提前預(yù)訂車位，避免了停車難的問題。

2） 導(dǎo)航與路線規(guī)劃：智慧停車App可以根據(jù)用戶的目的地和當(dāng)前位置，提供最佳的停車路線規(guī)劃。用戶可以通過App選擇最近的停車場或停車位，并獲得導(dǎo)航指引，節(jié)省了尋找停車位的時間和精力。

3） 支付與結(jié)算：用戶可以通過智慧停車App進(jìn)行停車費(fèi)用的支付與結(jié)算。App支持多種支付方式，如支付寶、微信支付等，用戶可以選擇最方便的支付方式進(jìn)行結(jié)算，避免了現(xiàn)金支付的不便。

4） 車位分享與社交功能：智慧停車App還提供了車位分享和社交功能，用戶可以將自己的停車位信息分享給其他用戶，幫助他人找到合適的停車位。同時，用戶還可以通過App與其他用戶進(jìn)行交流和互動，分享停車經(jīng)驗(yàn)和建議。

5） 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析：智慧停車App可以對用戶的停車行為進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，為用戶提供個性化的停車建議和服務(wù)。通過分析用戶的停車偏好和習(xí)慣，App可以推薦最適合用戶的停車場和路線，提升用戶的停車體驗(yàn)。

智慧停車App通過與智慧云平臺的連接，為用戶提供了車位查詢與預(yù)訂、導(dǎo)航與路線規(guī)劃、支付與結(jié)算、車位分享與社交功能以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析等多種便捷的停車服務(wù)。用戶可以通過App實(shí)現(xiàn)快速、方便的停車體驗(yàn)，解決停車難題[9]。

4 結(jié)論

在本文中，詳細(xì)介紹了智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、功能模塊以及云平臺管理，通過對現(xiàn)有停車問題的分析和對智慧停車系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

首先，智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠有效解決傳統(tǒng)停車方式中存在的問題，如停車位資源浪費(fèi)、停車效率低下等。通過引入智能化技術(shù)和數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)停車位的智能分配和管理，提高停車效率和資源利用率。

其次，智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分考慮用戶體驗(yàn)和便利性。通過使用智能手機(jī)應(yīng)用程序或其他便捷的設(shè)備，用戶可以實(shí)時查看停車位的情況、預(yù)約停車位、導(dǎo)航到停車場等，提供了更加便利的停車體驗(yàn)。

最后，智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還需要考慮安全性和可靠性。系統(tǒng)應(yīng)具備防止惡意攻擊和數(shù)據(jù)泄露的能力，同時保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保用戶的信息和車輛安全。

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【通聯(lián)編輯：梁書】