本发明涉及长距离低功耗无线通信技术，具体涉及一种智能停车位管理系统及方法。
背景技术：
随着大都市的高速发展以及汽车数量的急剧增加,用户往往需要花很长时间才能找到可供停车的位置。问题症结在于到目前为止还没有一个可靠的广域停车位智能管理系统能有效地将空置车位信息传达给用户。与此同时，停车场管理者也没有足够既可靠而又系统的数据以协助他们掌握所需车位数量及如何有效的分布停车位。
当前，用于管理系统常见的网络有：有线通信网络，移动通信网络，蓝牙及wi-fi等无线电通信技术，这些网络均存在一定的缺陷：首先，有线通信网络需要进行布线，有很大局限性；而移动通信网络面对以下的缺点：
1)移动通信网络的开发及布置受到网络运营商的限制,不能保证所有地区的网络覆盖。在通信的盲点或是在没有移动网络讯号覆盖的区域便无法使用。如需要增加装基站，除了视乎是否合经济效益外，更需要跟当地电信管理局及物业管理公司方面申请。这种缺乏弹性的安排不能满足需要即时相应的用户需求。
2)通信网络的数据是按照使用流量收费的，在大规模安装使用时费用高昂。
3)移动通信网络模组耗电量大,不能使用小型电池供电，不适合大规模的部署。
而蓝牙或wi-fi等无线电技术亦有以下缺点：
1)网络的覆盖范围有限:标准的wi-fi网络一般实际有效覆盖范围在十米左右。在较大的范围中将会有覆盖范围有限的情况。要获得额外的覆盖范围，必须使用转发器及附加接入点的设备。而这些设备会使得部署成本增加，同时也回使网络结构过于复杂，进而难以管理。
2)可靠性：由于使用非专有频段，wi-fi及蓝牙等无线网络信号的频谱是接近饱和的，与此同时其极易受到各种设备的干扰，如无线路由器之间的干扰,或是由于建筑物或障碍物的反射而产生的干扰等。其复杂程度超出一般网络管理员能够掌握的范围以外。
3)移动设备使用wi-fi比标准有线连接消耗更多的电力。
4)安全性问题：wi-fi无线系统极易受到黑客的攻击。而最常见的无线加密标准，有线等效隐私或wep等技术已被证明即使在正确配置时亦容易被入侵。被入侵的接入点可用于窃取wi-fi使用者所传送的个人和机密等信息。
因此现有常见的的无线通讯技术并不能很好地适应广域无线网络智能管理系统的需要。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是：提出一种智能停车位管理系统及方法，基于长距离低功耗无线网络来实现停车位管理，以解决现有系统的管理效率低、可靠性低、信息迟缓的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
智能停车位管理系统，包括：
终端节点、网关、用户移动设备及服务器；所述终端节点设置于停车位对应位置，其包括传感器和长距离低功耗无线电模块；
所述传感器用于检测对应停车位的使用状况；所述长距离低功耗无线电模块用于将传感器检测的信号进行数据加密处理后通过ism无线频段传送至网关；
所述网关为终端节点和服务器之间中继消息的桥梁，网关可通过标准ip或移动通信网络连接到服务器，而终端节点可使用单跳或多跳无线通信到一个或多个网关；
所述服务器用于提供各个停车场的车位状况信息的存储、查询和管理；
所述用户移动设备通过与服务器通信查询附近空置车位情况，获取停车建议及路径；还用于实时查询车辆停泊时间和位置信息。
作为进一步优化，所述终端节点与网关按固有协议或者自行组网。
作为进一步优化，所述服务器还用于对各车位的历史使用数据的分析，了解用户的使用车位的习惯，提供给车辆管理者。
作为进一步优化，所述终端节点在通过网关上传数据时，按照通讯讯号强弱以自行寻找最佳通信路线将数据上传至服务器。
作为进一步优化，所述各个停车场的车位状况信息包括：车位位置信息，当前使用与否信息，车位当前车辆停车时长信息及费用信息。
此外，本发明的另一目的，还在于提出一种智能停车位管理方法，其包括以下步骤：
a.传感器实时检测对应停车位的使用状况，将检测信号传输给长距离低功耗无线电模块进行数据加密处理，并通过ism无线频段传送至网关，由网关将数据再加密后传送给服务器；
b.服务器对各个停车场的车位状况信息进行存储和管理；
c.当用户需要停车时，通过移动设备的应用程序访问服务器，查询其附近的空闲车位；
d.服务器按照车辆当前位置和空闲车位之间的距离向用户提供停车建议，在用户确认某个车位后，服务器向移动设备提供前往该车位的最佳路径，并将将数据库中该车位信息标记为已预定；
e.在一段时间内，当车辆停泊至该车位时，传感器检测到信号上传至服务器，服务器将数据库中的该车位信息标记为已占用，并计时作为收费及统计之用；若在一段时间内，该车辆未停泊在该车位时，服务器将该车位信息更改为未使用，该车位可继续被预定；
f.用户将车辆驶离停车位时，传感器检测到信号上传至服务器，服务器将数据库中的该车位信息标记为未使用，并根据停车时长计算费用发送给用户进行确认支付。
作为进一步优化，所述服务器根据移动设备的gps信息获取车辆当前位置。
作为进一步优化，在步骤e中，当车辆停泊至该车位时，服务器将确认信息下发给用户的移动设备，所述确认信息包括车位编号、停车开始时间、费用标准。
作为进一步优化，在步骤e中，还包括：在车里停泊后，用户可随时通过移动设备查询车辆停泊时间、位置信息以及当前费用信息。
本发明的有益效果是：
1)信号覆盖大范围:系统能在市区覆盖半径范围5公里市内或在郊区10公里,远胜于一般的无线系统；
2)低功耗:因数据在节点内经过分类，分析以及压缩,通信时间减少,通讯系统所需电量大大降低。同时系统可以辅以再生能源接收器，如太阳板，或单独使用电池供电以保证使用。
3)网关设计体积小,不需要大型结构支撑。使用者可以自行按照所需及地理环境自行安装，而不需要依赖服务供应商提供服务。
4)终端节点及网关除了可以按照既定的网络设计通讯,也可以按照通讯讯号强弱以自行寻找最佳通信路线将数据上传至数据服务器。
附图说明
图1是实施例中智能停车位管理系统无线通信组网示意图。
具体实施方式
本发明基于低功耗广域网(lpwan)技术,通过长距离低功耗的无线通信技术以提供覆盖所需范围内相关停车位的所在位置及使用情况给与使用者(包括但不限于管理人员或驾驶者)。系统能接收近域及广域范围内停车位的信息，在短时间内间提供给使用者，可有效缩短驾驶者寻找停车位的时间,并提高停车位的使用效率和方便管理人员优化停车位的分布及设置。使用者可以通过各种不同的通信设备(包括但不限于使用互联网的设备及移动通信设备)以查看车位所在位置及其他相关资讯。同时驾驶者可通过本智能管理系统缴付停车费及其他相关费用。
在具体实现上，本发明中的智能停车位管理系统包括：终端节点、网关、用户移动设备及服务器；所述终端节点设置于停车位对应位置，其包括传感器和长距离低功耗无线电模块；
所述传感器用于检测对应停车位的使用状况；所述长距离低功耗无线电模块用于将传感器检测的信号进行数据加密处理后通过ism无线频段传送至网关；
所述网关为终端节点和服务器之间中继消息的桥梁，网关可通过标准ip或移动通信网络连接到服务器，而终端节点可使用单跳或多跳无线通信到一个或多个网关；
所述服务器用于提供各个停车场的车位状况信息的存储、查询和管理；
所述用户移动设备通过与服务器通信查询附近空置车位情况，获取停车建议及路径；还用于实时查询车辆停泊时间和位置信息。
包括传感器和长距离低功耗无线电模块的终端节点可安装在车位附近或地面。车位使用情况可以通过传感器的信号来确认。传感器的类型可为电磁波或音波传感器。当有车辆停泊在车位上方时,无线电信号的强度因受到车辆的阻隔而改变,配合音波传感器接收到的的信号从而确定是否为车辆,因此，在车身上不用安装任何附加装置。
传感器将检测信号转换为数字信号并传送至长距离低功耗无线电模块，模块将传感器数据加密以后通过ism(industrialscientificmedicalband)无线频段传送至网关。网关尺寸大小如同一个普通的无线路由器，可以轻易地加装在现有的设备上，例如已有的咖啡室，便利店,电灯柱或管理处内。其为终端节点和服务器之间中继消息的桥梁，可通过标准ip或移动通信网络连接到网络服务器，而终端设备可以使用单跳或多跳无线通信到一个或多个网关。经网关再加密处理汇总过的数据经过互联网或移动通信网络上传到数据服务器上以供驾驶者使用。本发明中所有端点通信均是双向的，而且还支持组播功能(例如将软件升级或其他大规模分发消息的操作)，通过减少通讯时间以降低设备的功耗。
网关和终端节点可按固有协定或自行组网。车位管理单位亦可通过分析车位的使用数据,以了解驾驶者的使用车位习惯，进而提供更有效率的管理及其他服务。
如图1所示，为实施例中的一种组网示意图，终端节点与网关节点之间通过长距离低功耗无线连接，网关节点与数据库服务器之间通过有线网络或者无线通信连接，移动设备也可通过有线网络或者无线通信与数据库服务器之间进行通信。
数据服务器中储存有空置停车位的相关资料(如停车位的位置、收费标准、管理单位、允许停车时长等)。驾驶者可以在移动设备的应用程序上查询在其附近的空置车位,本系统按照车辆与车位的距离对驾驶者提出停车建议。驾驶者在确认有关信息后,系统会最佳驾驶路径发送至驾驶者的移动装置上，并且在服务器中把该车位标记为“已预定”。
若驾驶者在一定时间内(该时间由车位管理单位设置)到达停车场并停泊车辆到该车位上，则传感器会检测到车辆停车状态信息，并上传服务器，服务器对将该车位标记为“已占用”，同时开始计时，作为收费及统计之用；若在一定时间内，驾驶者未将车辆停泊到该车位，为避免资源浪费，则服务器将该车位标记更新为“未使用”，此驾驶者或其它驾驶者均可对该车位进行预订。
在车辆停泊之后，驾驶者可随时通过移动终端访问服务器，查询其车辆停放位置、停车时长、当前产生费用等信息，最后，驾驶者将车辆驶离停车位时，传感器将检测信号上传至服务器，服务器计算停车时长和应收费用，并发送到用户移动终端进行确认，用户确认后即可支付相关费用。
在本发明中，如果两位或以上驾驶者同时对某个车位发出车位预定请求,则系统根据距离远近来响应，优先响应当前距离该车位距离较近的驾驶者的请求，以提高资源利用效率；若二者距离相同，系统会提议驾驶者驶往较多停车位的方向,系统亦将实时最接近的停车位置告知驾驶者。管理系统亦可以定期或不定期将统计数据整理,方便管理及计划。