基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車位檢測系統(tǒng)

摘要：提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車位檢測系統(tǒng)的設(shè)計方法。該系統(tǒng)通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，擴展了停車資源監(jiān)管的范圍和深度，擺脫了時間和空間束縛，使監(jiān)管觸角直接延伸到企業(yè)，從而實現(xiàn)了對停車資源的全方位動態(tài)監(jiān)管，有利于政府和管理單位根據(jù)情況做出科學(xué)的決策。
關(guān)鍵詞：車位檢測；物聯(lián)網(wǎng)；停車；資源監(jiān)管

0 引言
    車位檢測系統(tǒng)是通過讀取安裝在車位地面下的車位探測器所采集的信號來判斷停車位狀態(tài)，并將各停車位的實時狀態(tài)信息通過網(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)中心，以實現(xiàn)物聯(lián)管理對象(車位)、物聯(lián)感知設(shè)備終端采集管理，提供車位狀態(tài)信息的采集與傳輸功能，實現(xiàn)車位狀態(tài)遠程監(jiān)控的一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠大幅提高尋找車位的效率，減輕停車管理員的工作強度，有利于加強停車場的科學(xué)化管理。
    車位檢測系統(tǒng)依據(jù)車位探測器通信方式的不同，可分為有線車位檢測系統(tǒng)和無線車位檢測系統(tǒng)。

1 有線車位檢測系統(tǒng)
    有線地磁車位檢測系統(tǒng)主要由有線車位探測器、網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)中心組成。
    有線地磁車位檢測系統(tǒng)可通過預(yù)埋在路側(cè)停車位地面下的有線車位探測器來實時動態(tài)監(jiān)測該停車位的狀態(tài)，并通過CAN總線將信息傳至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)再采用無線方式(GPRS、3G、4G可選)將匯聚的信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心以供進一步統(tǒng)計分析。授權(quán)用戶可通過遠程Web或手機訪問后臺，實時查看停車位的狀態(tài)信息。
    該系統(tǒng)中的有線車位探測器采取有線供電方式，在路面開槽鋪設(shè)CAN總線時同槽鋪設(shè)供電電纜。每個網(wǎng)關(guān)有2個CAN總線接口，在理論上，每條CAN總線上可接100個地磁車位探測器，而其實際連接數(shù)量則應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場情況而定。

    圖1所示是一個有線車位檢測系統(tǒng)的設(shè)備組網(wǎng)示意圖。有線車位探測器通過CAN總線將采集的車位狀態(tài)信息傳至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)則采用無線方式(GPRS、3G、4G)將匯聚的信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心進行分析和處理。
1．1 有線車位探測器
    有線車位探測器主要由磁敏傳感器模塊組成。磁敏傳感器主要利用車輛經(jīng)過時會引起傳感器周圍的磁場變化來進行車輛檢測，不受光線和天氣的影響。
    有線車位探測器是專門為停車場誘導(dǎo)、開放式停車場車位探測而設(shè)計的車位探測裝置。該裝置識讀快速，靈敏度高，并具有極好的防串?dāng)_特性和故障檢測恢復(fù)功能，可實現(xiàn)100％的準(zhǔn)確識別。環(huán)境適應(yīng)能力強，可滿足高溫、低溫、雨雪等惡劣天氣條件下的信息采集和處理，使用壽命達到8年以上。
    有線車位探測器以CAN總線連接網(wǎng)關(guān)來進行通信。理論上每條CAN總線上可接100個有線車位探測器，實際連接數(shù)量可依據(jù)現(xiàn)場情況而定。它采取有線供電方式，供電電纜可與CAN總線同槽鋪設(shè)。
1．2 網(wǎng)關(guān)
    網(wǎng)關(guān)是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中的關(guān)鍵設(shè)備，融合了多種有線及無線的通信技術(shù)和接口技術(shù)，通過它可以實現(xiàn)各種終端設(shè)備的合法接入，以及不同類型數(shù)據(jù)的聚合、處理和分發(fā)功能。
    網(wǎng)關(guān)可接收與其相連的CAN總線上所有有線車位探測器的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送至數(shù)據(jù)中心。網(wǎng)關(guān)的主要功能模塊包含GPRS／3G／4G(可選)模塊以及CAN總線接口。網(wǎng)關(guān)則通過無線收發(fā)模塊實現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心的常態(tài)通信，主要包括心跳包等常態(tài)數(shù)據(jù)的上傳。通過CAN總線接口與有線車位探測器連接，實現(xiàn)車位信息的實時上傳。
    網(wǎng)關(guān)的供電方式一般采用太陽能供電或市政供電。
1．3 有線車位檢測系統(tǒng)的安裝
    有線車位檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心包括計算機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等相關(guān)硬件和系統(tǒng)應(yīng)用的相關(guān)軟件，主要是對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。圖2所示是有線車位檢測系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝效果圖。

    其中，有線車位探測器在安裝時，可在每個車位中心地面鉆孔(約直徑10 cm，深20 cm)，然后將有線車位探測器安裝在孔中。
    網(wǎng)關(guān)一般可內(nèi)置于停車指示牌中。
    CAN總線與供電電纜的安裝可沿馬路牙子平行方向在地面上開主槽(約深10 cm，寬4 cm)，再沿每個安裝地磁車位探測器的孔向主槽方向垂直開支槽(約深20 cm，寬4 cm)。把CAN總線和供電電纜鋪設(shè)在槽內(nèi)，最后將一端與有線車位探測器連接，另一端與網(wǎng)關(guān)相連接。

2 無線車位檢測系統(tǒng)
    無線車位檢測系統(tǒng)主要由無線車位探測器、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中繼、網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)中心組成。預(yù)埋在地下的無線車位探測器可以定時將采集的車位狀態(tài)信息通過無線的方式發(fā)送，由中繼接收無線車位探測器上傳的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)匯集所有數(shù)據(jù)信息并上傳到數(shù)據(jù)中心。

    圖3所示是無線車位檢測系統(tǒng)設(shè)備組網(wǎng)示意圖。無線車位檢測系統(tǒng)由多個無線局域網(wǎng)構(gòu)成，每個無線局域網(wǎng)都是一個三級設(shè)備的架構(gòu)。在每個無線局域網(wǎng)中，一個中繼可以接收五六個車位探測器的數(shù)據(jù)，中繼與無線車位探測器之間為星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一個網(wǎng)關(guān)可連接5個中繼，中繼與網(wǎng)關(guān)的最遠距離不超過100 m。網(wǎng)關(guān)以GPRS／3G／4G(可選)等無線傳輸鏈路的通信方式將數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心。
2．1 無線車位探測器
    無線車位探測器主要由兩部分構(gòu)成：磁敏傳感器模塊和無線模塊。無線模塊主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)功能，它通過半雙工的方式和中繼進行通信，具體技術(shù)指標(biāo)可參考《無線模塊技術(shù)要求》。供電多采用電池供電，電池一般可持續(xù)工作6年。
2．2 中繼
    中繼主要起數(shù)據(jù)傳輸及中繼的作用，用于接收地磁傳感器節(jié)點的上傳數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)。中繼主要包含433 MHz通信模塊，可與無線車位探測器和網(wǎng)關(guān)通信。
    供電方式為電池供電，電池可持續(xù)工作1年并可更換。
2．3 網(wǎng)關(guān)
    該系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)主要實現(xiàn)無線局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的接入。網(wǎng)關(guān)接收來自本局域網(wǎng)下設(shè)的所有無線車位探測器終端節(jié)點的數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送至數(shù)據(jù)中心。網(wǎng)關(guān)的主要功能模塊包含433 MHz、GPRS／3G／4G(可選)2種收發(fā)模塊。433 MHz無線模塊與中繼或者無線車位探測器進行通信；通過GPRS／3G／4G(可選)收發(fā)模塊實現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心的常態(tài)通信，主要包括心跳包等常態(tài)數(shù)據(jù)的上傳。供電方式可采用太陽能或市政供電。
2．4 數(shù)據(jù)中心及其安裝
    無線車位檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心有計算機、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等相關(guān)硬件和系統(tǒng)應(yīng)用的相關(guān)軟件，可對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。
    無線車位檢測系統(tǒng)現(xiàn)場安裝效果如圖4所示。

    安裝無線車位探測器時，可在每個車位中心地面鉆孔(約直徑6 cm，深12 cm)，并將無線車位探測器安裝在孔中，然后用填料(瀝青或水泥)將鉆孔填平。
    中繼可在防水箱內(nèi)放置中繼、外掛天線，掛在路燈桿(或重新立桿)上，防水箱抱桿，安裝在4．5m高度處。
    至于網(wǎng)關(guān)，若采用太陽能取電方式，可內(nèi)置于太陽能停車指示牌中，使用太陽能停車指示牌采集的電能供電；若采用市政取電方式，可依據(jù)現(xiàn)場情況，通過電纜與路燈或攝像頭配電箱相連，就近取電，將網(wǎng)關(guān)放在防水箱內(nèi)，掛在路燈桿(或重新立桿)或攝像頭桿上，防水箱抱桿。

3 結(jié)語
    本文所提出的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車位檢測系統(tǒng)已在北京市朝陽區(qū)、東城區(qū)、西城區(qū)等多個區(qū)域試點應(yīng)用，可對上述區(qū)域的路側(cè)停車位進行統(tǒng)一監(jiān)管，對于提升北京市路側(cè)停車場收費監(jiān)管能力，促進路側(cè)停車規(guī)范化，全面推進北京市停車管理工作具有重要意義。
    本文的創(chuàng)新點是：將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入停車位監(jiān)管領(lǐng)域，可根據(jù)實際情況選擇有線、無線兩種車位檢測方式，開展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用建設(shè)，提升停車管理的技術(shù)水平。