基于物联网的城市智慧停车系统架构设计研究

基于物联网的城市智慧停车系统架构设计研究

梁太蛟

深圳市都驰智能科技有限公司  深圳 宝安 518000

【摘要】：当前，大数据、云计算和互联网信息技术的发展为“物联网+”奠定了技术基础。城市智慧停车作为解决我国城镇化进程下停车位建设进程缓慢、城市车位分布不均衡等问题的有效途径，为当前停车难和乱停车等交通管理社会问题提供了解决方案。本文基于物联网技术，结合当前城市智慧停车的现实需求，对城市智慧停车系统进行设计，并从封闭式停车场和路侧停车两种情况构建相应的智慧停车解决方案，希望能实现城市静态交通的集约化、规范化发展，以优化居民的出行体验。

【关键词】：物联网；城市智慧停车；智慧停车系统

1引言

数字化是依托于互联网信息技术、大数据和云计算而形成的一场科技革命浪潮，智慧化和数字化是其主要特征。自2010年以来，我国开始推行智慧化城市建设，而智慧停车作为智慧城市建设的重要环节，目前已经在很多城市开始试行推广。但总体上看，我国城市智慧停车系统构建还不健全，很多城市只将部分区域的停车场纳入系统改造，接入系统的停车位有限，没有纳入智慧停车系统的区域还依然存在停车难的问题。基于此，本文基于物联网，对城市智慧停车系统进行完整的架构设计，以期提升城市静态交通的管理效率。

2 系统需求分析

2.1功能需求

当前，随着国民经济收入的增长，尤其是城镇化进程加快，我国的家用汽车保有量急剧增加。根据交通部数据显示，截止2023年3月份，我国汽车保有量高达3.07亿辆，其中持有驾驶执照的驾驶人有4.5亿人，新能源汽车保有量为891.5万辆。汽车保有量超过100万辆的城市就有79个，其中北京已经超过600万辆。

伴随着汽车数量规模的急剧增长，城市路面交通管理成为社会难题。据统计2020年我国停车位缺口就已经超过8000万个，根据国际汽车与停车位比例1：1.1~1.3的理想比例，我国的汽车与车位比例约为1：0.8，在中小城市甚至低于1：0.6。由此可见，动态交通方面的“行车难”，以及静态交通方面的“停车难”问题突出。因此，借助互联网、云计算和大数据手段，基于物联网构建城市智慧停车系统是有显示社会需求的。通过建设城市智慧停车系统，能够有效增加有效停车位，减少车辆违章和停车违规乱收费等问题，对于规范我国交通停车具有十分重要的现实意义。

2.2非功能需求

2.2.1安全性需求

智慧停车系统通过精准计算停车时长来计算停车费用，在用户离场时会要求用户进行网络支付。因此，智慧停车不仅会关联到用户的个人注册信息，还会关系到资金安全。因此，智慧停车系统应完善用户管理模块，通过将用户分为不同角色进行操作权限设置，并加强用户账户安全管理，提高安全性需求。

2.2.2稳定性需求

区别于人工服务，城市智慧停车应允许用户在任何时段都可以访问系统，所以系统应确保 7*24 小时的稳定运行。同时完善并简化系统操作。当由于用户过多而导致的系统响应延误时，应采用进度条或者是百分比的形式告知用户的系统响应进度。

3 系统设计

3.1智慧停车平台体系架构设计

城市智慧停车系统是基于物联网及边缘计算、人工智能、大数据和云计算技术设计而成。系统架构以物联网技术、数据库技术、网络技术以及软件技术为依托，含括基础环境层、数据层、数据服务层、网关层以及应用层。

3.2物联网网络构架设计

3.2.1物联网硬件设计

城市智慧停车系统在物联网硬件方面，应包括终端节点，协调器节点，上位机，电子显示屏和智能终端等。终端节点只要用于车辆停靠感应和车位检测，并未协调器节点提供车辆信息；协调器节点则作为连接终端节点和上位机的桥梁，使无线网络得以稳定传输。上位机则获取车位信息，并进行车位信息监控，为用户检索停车场内剩余车位信息，并通过智能终端设备向用户提供关于车位和车费的准确信息。电子显示屏则负责剩余车位数量统计和显示。智能终端则引导用户在精准算法之下寻找到最优泊车方案。物联网硬件设计框如图2所示。

图2 物联网硬件设计

3.2.2物联网软件设计

图3  基于NB-IOT系统体系架构图

在城市智慧停车的物联网构建中，可以采用窄带物联网（NB-IoT）。其突出特点是能够很好应用于GSM网络和LTE网络中，实现高链接、低功耗的设备连接网络需求，且覆盖面比较广。采用NB-IoT技术来获取车位信息，以帮助用户获取到准确的停车位信息，避免停车场网络信号不好的情况。

3.3功能模块设计

智慧停车系统管理模块由出入口管理子模块、信息采集子模块、信息发布子模块、收费管理子模块、场内服务子模块、用户管理子模块及管理子模块等七个子模块构成，模块构成及功能见图1。

图1 城市智慧停车平台架构

3.3.1出入口管理子模块

该模块应具备基于身份识别的准入准出功能，支持视频、雷达、地感线圈、ETC中的一种或多种触发模式。同时满足进出场信息管理、车辆进出监控等要求，应具备车辆通过检测、开闸计数功能。

3.3.2信息采集子模块

该模块应具备自动采集进出停车场（库）车辆数、进出车辆的号牌信息以及进出停车场（库）时间；同时提供可视化图像数据，采集停车位占用状态、停放车辆号牌、停车位置以及车身颜色、品牌等车辆特征等信息的功能。

3.3.3信息发布管理

该模块应具备对采集到的各类停车数据进行处理，生成可发布的信息的功能。同时，具备发布共享车位数及实时占用情况、电动汽车充电桩位置及实时占用情况、电动汽车车位位置及实时占用情况、无障碍专用车位位置及实时占用情况等信息。

3.3.4收费管理子模块

该模块应应支持现金缴费、电子支付等多种收费方式。支持场内提前缴费，应支持车道端扫码缴费和临时号牌车辆通行缴费。同时，配置电动汽车充电桩的，宜支持停车缴费和充电缴费一体化功能。收费管理还应具备发票是否开具的记录功能，宜支持电子发票。

3.3.5场内服务子模块

该模块应具备接收停车预约相关信息，支持预约时段变更、限时取消预约、停车预约处置规则等预约规则的设置。同时对停车共享使用方的车辆出入、停放等事件信息的记录、管理、查询及传输等功能。

3.3.6用户管理子模块

该模块应具备增加、删除、修改、查询系统用户等功能，满足停车场（库）静态数据、地图数据的配置与管理需求。

3.3.7管理子模块

该模块应具备对出/入停车场（库）车辆事件、操作管理事件、各子模块的设备工作状态等信息管理功能，满足记录任何操作记录的日志功能需求。

4城市中不同场景智慧停车解决方案分析

4.1封闭式停车场智慧停车解决方案

封闭式停车场智慧停车应应用全自动停车方案。整体的操作流程为：车主通过APP搜索目的地停车场车辆空位数和收费标准；入场时低位智能摄像头自动采集车辆信息和入场时间，升杆道闸放行；在停车时段地磁感应器实现自动计费，并同步上传车位被占用信息；离场时，地磁感应器自动上传车位空置信息；到达出口处，识别车牌并通过APP自动计费扣费，道闸升杆放行。

4.2路侧停车智慧停车解决方案

路侧停车的操作流程为：车主通过APP检索就近空置车位。在车辆入场时，高位摄像头采集车牌信息并开始计费，地磁传感器感应车辆被占用的信息并上传车位被占用信息；车辆离场时，地磁传感器自动识别离场信息并自动计费扣费，上传车位空置状态信息。在下次使用时，应确保上一次停车订单已经结算。

5结语

伴随着物联网和人工智能技术的快速发展，城市智慧停车实现了从传统的定点停车管理向移动停车管理的转化。物联网技术下的智慧停车系统为解决我国停车难的现状提供了新的借鉴思路。本文基于物联网技术，对城市智慧停车系统同进行构建，进一步实现了停车管理的智能化，对于推动我国智慧城市建设具有十分重要的意义。

参考文献

[1]郭立强.基于物联网的智慧停车管理系统设计[J].信息与电脑（理论版），2022，34（23）：132-134.

[2]吴春辉.基于物联网的城市级智慧停车综合解决方案研究[J].时代汽车，2022，No.396（24）：160-162.

[3]沈亚.基于物联网的城市智慧停车运营管理系统设计与研究[J].智能建筑，2022，No.261（05）：58-60.

[4]翟圃圃，李晓龙，隋永佳等.基于物联网和机器人技术的智慧停车系统设计[J].时代汽车，2022，No.378（06）：23-25.

[5]刘增祥，李文源，王奇珍.基于5G和物联网技术的城市智慧停车系统[J].中国信息化，2021，No.329（09）：83-85.

[6]陈健海.基于物联网数据接入平台的智慧停车系统设计[J].信息与电脑（理论版），2021，33（17）：165-167.

作者简介：梁太蛟，男、1986.6-，深圳宝安人，本科学历，研究方向：物联网工程