基于物聯(lián)網技術的車位檢測系統(tǒng)

摘要：提出了一種基于物聯(lián)網技術的車位檢測系統(tǒng)的設計方法。該系統(tǒng)通過物聯(lián)網技術的應用，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情況做出科學的決策。
關鍵詞：車位檢測；物聯(lián)網；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)信息通過網絡上傳到數據中心，以實現物聯(lián)管理對象(車位)、物聯(lián)感知設備終端采集管理，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化管理。
    車位檢測系統(tǒng)依據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、網關和數據中心組成。
    有線地磁車位檢測系統(tǒng)可通過預埋在路側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總線將信息傳至網關，網關再采用無線方式(GPRS、3G、4G可選)將匯聚的信息發(fā)送到數據中心以供進一步統(tǒng)計分析。授權用戶可通過遠程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CAN總線時同槽鋪設供電電纜。每個網關有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，而其實際連接數量則應依據現場情況而定。

    圖1所示是一個有線車位檢測系統(tǒng)的設備組網示意圖。有線車位探測器通過CAN總線將采集的車位狀態(tài)信息傳至網關，網關則采用無線方式(GPRS、3G、4G)將匯聚的信息發(fā)送到數據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、開放式停車場車位探測而設計的車位探測裝置。該裝置識讀快速，靈敏度高，并具有極好的防串擾特性和故障檢測恢復功能，可實現100％的準確識別。環(huán)境適應能力強，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總線連接網關來進行通信。理論上每條CAN總線上可接100個有線車位探測器，實際連接數量可依據現場情況而定。它采取有線供電方式，供電電纜可與CAN總線同槽鋪設。
1．2 網關
    網關是物聯(lián)網架構中的關鍵設備，融合了多種有線及無線的通信技術和接口技術，通過它可以實現各種終端設備的合法接入，以及不同類型數據的聚合、處理和分發(fā)功能。
    網關可接收與其相連的CAN總線上所有有線車位探測器的數據，并將其發(fā)送至數據中心。網關的主要功能模塊包含GPRS／3G／4G(可選)模塊以及CAN總線接口。網關則通過無線收發(fā)模塊實現與數據中心的常態(tài)通信，主要包括心跳包等常態(tài)數據的上傳。通過CAN總線接口與有線車位探測器連接，實現車位信息的實時上傳。
    網關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)的數據中心包括計算機、數據庫服務器等相關硬件和系統(tǒng)應用的相關軟件，主要是對數據進行統(tǒng)計分析。圖2所示是有線車位檢測系統(tǒng)的現場安裝效果圖。

    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。
    網關一般可內置于停車指示牌中。
    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在槽內，最后將一端與有線車位探測器連接，另一端與網關相連接。

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、無線傳感器網絡中繼、網關和數據中心組成。預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據，并將數據轉發(fā)到網關，網關匯集所有數據信息并上傳到數據中心。

    圖3所示是無線車位檢測系統(tǒng)設備組網示意圖。無線車位檢測系統(tǒng)由多個無線局域網構成，每個無線局域網都是一個三級設備的架構。在每個無線局域網中，一個中繼可以接收五六個車位探測器的數據，中繼與無線車位探測器之間為星狀網絡結構。一個網關可連接5個中繼，中繼與網關的最遠距離不超過100 m。網關以GPRS／3G／4G(可選)等無線傳輸鏈路的通信方式將數據上傳到數據中心。
2．1 無線車位探測器
    無線車位探測器主要由兩部分構成：磁敏傳感器模塊和無線模塊。無線模塊主要實現數據收發(fā)功能，它通過半雙工的方式和中繼進行通信，具體技術指標可參考《無線模塊技術要求》。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
    中繼主要起數據傳輸及中繼的作用，用于接收地磁傳感器節(jié)點的上傳數據，并將數據轉發(fā)到網關。中繼主要包含433 MHz通信模塊，可與無線車位探測器和網關通信。
    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 網關
    該系統(tǒng)的網關主要實現無線局域網與廣域網的接入。網關接收來自本局域網下設的所有無線車位探測器終端節(jié)點的數據，并將其發(fā)送至數據中心。網關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)模塊實現與數據中心的常態(tài)通信，主要包括心跳包等常態(tài)數據的上傳。供電方式可采用太陽能或市政供電。
2．4 數據中心及其安裝
    無線車位檢測系統(tǒng)的數據中心有計算機、數據庫服務器等相關硬件和系統(tǒng)應用的相關軟件，可對數據進行統(tǒng)計分析。
    無線車位檢測系統(tǒng)現場安裝效果如圖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。
    至于網關，若采用太陽能取電方式，可內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，可依據現場情況，通過電纜與路燈或攝像頭配電箱相連，就近取電，將網關放在防水箱內，掛在路燈桿(或重新立桿)或攝像頭桿上，防水箱抱桿。

3 結語
    本文所提出的基于物聯(lián)網技術的車位檢測系統(tǒng)已在北京市朝陽區(qū)、東城區(qū)、西城區(qū)等多個區(qū)域試點應用，可對上述區(qū)域的路側停車位進行統(tǒng)一監(jiān)管，對于提升北京市路側停車場收費監(jiān)管能力，促進路側停車規(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)網技術引入停車位監(jiān)管領域，可根據實際情況選擇有線、無線兩種車位檢測方式，開展物聯(lián)網應用建設，提升停車管理的技術水平。