本发明涉及停车位管理领域，具体涉及到一种分时分位计价共享停车位无人管理系统及方法。
背景技术：
汽车作为人们的代步工具之一，在中国城市家庭中已经比较普及。随着城市中汽车数量的增加，停车位的价值也变得越来越高。而“车位难找”的问题也渐渐成为许多有车一族每天面临的问题。
传统停车位租赁服务存在如下问题：一、车位租赁运营成本高，传统车位租赁服务主要以酒店、宾馆、大厦等大型停车场和路边停车服务为主，需要安排专门的人力进行管理和收费，如一个小型停车场或者一小段路边车位就必须安排专职人员来处理客户信息并收费，增加了运营成本，导致停车费昂贵；二、车位空置等状态信息不能及时共享，例如：到一个地方停车，去到停车场发现已经停满，而实际上旁边的停车场却有空置车位，而需要停车的客户却无法实时得知此信息，需要花费大量的精力寻找空置车位；三、停车费是根据在停车场停留的时间来进行收费，停车场停留的时间有两个时间，一是在停车位停留的时间，另外是在停车场找停车位和离开停车位，行驶在停车场路上的时间，其实这两个时间涉及不同的利益归属，停车位若是属于私人，则在此位置上停留的时间完全归属给私人，而在在停车场路上的时间则是属于物业或者集体，为了使所获利益分属清楚，这两个时间应该划分清楚，而现在的收费没有考虑这点；而且停车费是按时间统一计价的，如一个小时5元钱，而不论当前停车场是闲时还是忙时，不论停车位的位置在哪里。
值得一提的是，很多住宅小区的停车位都销售给业主，归业主所有，业主购买停车位的时候销售方也是根据停车位的位置、环境等来定价的，跟房子类似，如房子的朝向，舒适度来定价的，那出租车位的时候，也应该考虑车位固有的属性来计价，以及根据闲时忙时来弹性计价。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种分时分位计价的共享停车位无人管理系统及方法，克服目前停车位收费高，计价时间没有把停车位停留时间和在停车场的转悠时间区分对待，定价不灵活，用户找车位难，时间成本大等问题。
在本发明中，第一，用户可以通过智能设备查看预约附近的空置停车位，实现停车位信息有效共享。第二，停车费用采用“分时分位计价”模式，通过停车位的空置率（空置停车位/总的停车位*100%）来区分闲时和忙时，调整某一时段的停车费定价，这样可以鼓励人们错峰出行，也能提高停车场的收入，另外，考虑停车位的自身属性，如位置，离停车出口的远近，是否容易停车来灵活定价。第三，本系统在停车场入口处、每个停车位前、停车场出口处都安装基于rfid技术的车辆识别模块，停车场可以实现无人化管理，减少了停车场的运营成本。第四，使用方便快捷，使用者只需注册设置好支付方式，预约后，无需任何操作，后台服务器就自动计时计费和完成缴费工作。
本系统通过如下技术方案实现。
一种分时分位计价的共享停车位无人管理系统，该系统包括车辆识别模块，超声检测器，高速道闸机，智能车位锁，智能设备，云服务器。车辆识别模块用来读取车辆信息，并将数据信息发送给云服务器；超声检测器用来检测停车位是否空置，并将停车位所处的状态信息通过网络发送给云服务器；高速道闸机控制车辆进出停车场；智能车位锁允许匹配成功的车辆停入停车位；智能设备是为用户提供查询预约停车位的人机交互设备；云服务器实现用户管理、车位查询预约、高速道闸机控制、智能车位锁的开关控制、停车场和车位位置管理、自动分时分位计费、支付和结算功能。
所述的车辆识别模块，运用射频识别（rfid）技术来识别来车。rfid是一种无线非接触式通信技术，通过电讯号识别特定目标并读写相关数据，适用于短距离下的快速阅读标签识别目标，通信范围可以是几厘米到几十米远，在交通运输等领域获得了广泛应用。rfid技术在本系统中主要用来读取车辆信息，具体实现过程是：当载有电子标签的车辆进入车辆识别模块中阅读器发射频域范围所形成的磁场时，激活电子标签的工作单元，电子标签接收阅读器的发送的射频信息，由天线获得感应电流经过升压电路作为芯片电源，然后存储在电子标签芯片中加密信息调节成射频信号发射给阅读器，阅读器读取信息提取识别码后，将数据信息通过网络发送至云服务器，云服务器对数据进行处理。
上述车辆识别模块安装在停车场入口处、出口处，停车场中的每一个停车位也安装车辆识别模块。载有电子标签的车辆驶入车辆识别模块识别范围时，车辆识别模块自动读取车载电子标签的数据信息，并将数据信息通过网络发送给云服务器，云服务器进行数据处理。
其中，入口处的车辆识别模块用来识别车辆是否预约了该停车场里面的停车位，如果车辆识别模块读取的数据与云服务器存储的相应数据匹配成功，云服务器通过网络发送指令到高速道闸机，闸杆自动抬起，允许车辆进入停车场，否则提示用户先要预约停车位，同时云服务器记录来到停车场的时间t0。
其中，停车位的车辆识别模块用来判断车辆是否预约了该停车位，如果车辆识别模块读取的数据与云服务器存储的相应数据匹配成功，云服务器通过网络发送“打开车位锁”的控制命令给智能车位锁，车位锁打开，允许停入停车位，否则提示用户找错了停车位。
其中，出口处的车辆识别模块用来识别车辆信息，同时云服务器记录该车辆离开停车场的时间t3。
车辆识别模块和云服务器之间的通信可以用有线网络也可以用无线网络，车辆识别模块上有相应的通信接口。
所述超声检测器用来检测停车位是否处于空闲状态，并将停车位所处的状态信息通过网络发送给云服务器。在停车位的下方安装超声检测器，由下往上发送超声波，从墙面（无车时，即是该停车位处于空闲状态时）或车辆底（有车时，即是该停车位处于占用状态时）上回来的反射波出现的位置不同，从而做出无车或有车的判断。当停车位的车辆识别模块识别车辆信息成功后，云服务器通过网络发送“打开车位锁”的控制命令给智能车位锁，车位锁打开，允许车辆停入，同时发送控制信息给超声检测器，超声检测器开始工作。
车辆在停车位停好之后，超声检测器检测到有车停入，通过网络发送有车停入的信息给云服务器，云服务器记录车辆停入的时刻为t1，同时记录当前车位为占用状态。当车辆离开停车位，超声检测器做出无车判断后，通过网络发送车辆离开的信息给云服务器，云服务器记录车辆离开的时刻为t2，车辆的停车时间为（t2-t1），同时记录当前车位为空闲状态。根据停车场每个停车位超声检测器做出有车无车的判断，云服务器计算空置率（空置停车位/总的停车位*100%），实时进行更新。根据此调整收费标准，当车位空置率小的时候，提高收费标准，车位空置率大的时候，降低收费标准，从而实现停车位分时计价的收费模式。
所述高速道闸机安装在停车场的入口处和出口处，结合车辆识别模块一起工作。如果车辆识别模块识别的车辆信息和云服务器存储的信息匹配成功，云服务器通过网络发送匹配成功数据给高速道闸机，高速道闸机的闸杆就会自动抬起，允许车辆进入或离开停车场，否则，高速道闸机的闸杆就不会抬起，不允许车辆驶入或离开停车场。
所述智能车位锁安装在每一个停车位上。当车辆驶近停车位时，车位上车辆识别模块可对车辆身份进行自动识别，并将数据信息传输给云服务器，云服务器进行数据处理。对于身份匹配成功的车辆，云服务器通过网络发送“打开车位锁”的控制命令给智能车位锁，车位锁打开，允许车辆停入，否则不允许车辆停入。
所述智能设备可以是智能手机、平板或车载多媒体系统。用户通过智能设备完成停车位的预约。当用户第一次使用预约功能时，需要先注册，向云服务器提交个人和车辆信息，其中车辆信息要包括车牌号、行车证号。注册成功后，云服务器向用户分配唯一标识用户身份的id。用户通过智能设备向云服务器发送预约停车位请求，云服务器返回用户附近停车场空闲的停车位信息。用户设置筛选条件，选择满足自己需求的停车位，完成预约。同时，云服务器将停车场位置信息、停车位位置信息、收费信息等电子信息发送给智能设备，并将停车位状态信息更新为不可选。
所述云服务器通过网络与车辆识别模块，超声检测器，高速道闸机，智能车位锁，智能设备进行通讯。云服务器实现用户管理、车位查询预约、高速道闸机控制、智能车位锁的开关控制、停车场和车位位置管理、自动分时分位计费、支付和结算功能。
总结一下上述车辆识别模块，超声检测器，高速道闸机和智能车位锁的安装场所。停车场的入口处和出口处都安装车辆识别模块、高速道闸机。车辆识别模块、高速道闸机和云服务器之间的通信可以用有线网络也可以用无线网络，车辆识别模块和高速道闸机上有相应的通信接口，且在同一个地方的通信接口可以共用，简化为一个。每个停车位上安装车辆识别模块、智能车位锁和超声检测器。车辆识别模块、智能车位锁、超声检测器和云服务器之间的通信可以用有线网络也可以用无线网络，车辆识别模块、智能车位锁、超声检测器上都有相应的通信接口或者共用一个通信接口。
上述停车位分时分位计价的收费模式通过“分时”和“分位”来收取不同的停车费。其中“分时”有两层含义：一是根据停车场的空置率来划分不同的时段，制定不同的收费标准，车位空置率小的时候，收费标准提高，车位空置率大的时候，收费标准降低；二是停车场停留的时间有两个时间，一个是在停车位停留的时间，另外是在停车场找停车位和离开停车位，行驶在停车场路上的时间，由于这两个时间涉及不同的利益归属，故进行准确划分。云服务器记录了车辆进入停车场的时间t0，车辆停入停车位的时间t1,，车辆离开停车位的时间t2，车辆离开停车场的时间t3。（t1–t0）为车辆寻找停车位的时间，（t2-t1）为车辆在停车位停留的时间，（t3-t2）为车辆离开停车位出停车场的时间。每一个时间段根据需求制定不同的收费标准。其中“分位”是根据停车位的自身属性来灵活定价。最终的停车费是由分时和分位两部分的费用组成。
上述的自动计费会根据“分时分位计价模型”自动更新停车费，云服务器自动生成账单给用户，不用用户在智能设备上输入任何信息，自动完成支付结算，方便用户的使用，实现类似无人商店的功能。
基于上述的一种分时分位计价的共享停车位无人管理系统步骤如下：
（1）用户打开智能设备，向云服务器发送预约停车位请求，云服务器返回用户附近停车场空闲的停车位信息，用户根据自己的需求筛选出特定的停车位，完成预约。云服务器将停车场位置信息、停车位位置信息、收费信息等电子信息并同时发送给用户智能设备，同时云服务器更新停车位状态信息为不可选。
（2）车辆到达目的停车场后，停车场入口处的车辆识别模块阅读车辆上的电子标签，上传给云服务器，云服务器对该信息进行匹配处理，如果车辆识别模块读取的数据与服务器存储的相应数据匹配成功，就允许车辆驶入停车场，同时云服务器记录来到停车场的时间t0，并向智能设备发送停车场内部的电子地图，引导用户到达预定的停车位。如果云服务器匹配失败就不允许车辆驶入停车场，并提示用户没有预约本停车场的停车位。
（3）车辆进入停车场驶入到预定的停车位前，停车位前的车辆识别模块阅读车辆的电子标签，上传给云服务器，云服务器对该信息进行匹配处理，如果车辆识别模块读取的数据与服务器存储的相应数据匹配成功，云服务器通过网络发送“打开车位锁”的控制命令给智能车位锁，打开车位锁，允许车辆停入预定停车位。同时，发送信息到超声检测器，超声检测器开始工作。如果匹配不成功，提示用户找错了停车位，继续引导用户到达预约的停车位。
（4）车辆停入停车位成功后，超声检测器检测到有车停入，通过网络发送有车停入的信息给云服务器，云服务器记录车辆停入的时刻为t1。
（5）车辆离开停车位后，超声检测模块检测到停车位上无车，通过网络发送有车离开的信息给云服务器，云服务器记录车辆离开的时刻为t2，车辆的停车时长为（t2-t1），同时记录当前车位为空闲状态。云服务器通过网络发送控制智能车位锁上锁，相应车位的超声检测器停止工作，同时更新停车位的信息，由不可选状态变为可选状态，并且更新停车场停车位的空置率。
（6）出口处的车辆识别模块用来识别车辆信息，同时云服务器记录该车辆离开停车场的时间t3。
（7）停车费用计算引入分时分位计价模型。其中“分时”是根据停车场的空置率来划分不同的时段，制定不同的收费标准，车位空置率小的时候，提高收费标准，车位空置率大的时候，降低收费标准。同时，云服务器记录了车辆进入停车场的时间t0，车辆停入停车位的时间t1,，车辆离开停车位的时间t2，车辆离开停车场的时间t3。（t1–t0）为车辆寻找停车位的时间，（t2-t1）为车辆在停车位停留的时间，（t3-t2）为车辆离开停车位出停车场的时间。每一个时间段根据需求制定不同的收费标准。其中“分位”是根据停车位的自身属性来灵活定价。最终的停车费是由分时和分位两部分的费用组成。
（8）云服务器自动计算停车费，且将停车费支付信息（账单）发送到智能设备上，用户完成支付。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
（1）本发明超声检测器检测停车位是否空置，把车辆离开停车位的准确信息发送给服务器，服务器自动生成账单给用户，不用用户在智能设备上输入任何信息，方便用户的使用，实现类似无人商店的功能。
（2）本发明服务器通过获得的整个停车场的车位状态，计算停车场停车位空置率，从而实时更新停车位收费标准。这种分时计价的模式，能鼓励人们错峰出行，也能提高停车场的收入。
（3）本发明把停车场每个车位的位置属性考虑到计价里面，充分展现个性化商品的属性，给予车位所有者更多的公平。
（4）本发明采用rfid技术的车辆识别模块，停车场可以实现无人化管理，减少了停车场的运营成本，也能在一定程度上减少停车费。
（5）本发明可以让用户在线查询和预约停车位，实现了停车位的有效共享，解决了以往停车场停车位空置率高和停车位难找的问题。既帮助停车场提高运营收入，也帮助用户节约大量的时间成本。
附图说明
图1是本发明分时分位计价的共享停车位无人管理系统结构示意图；
图2是本发明车辆识别模块工作原理图；
图3是本发明停车位上车辆超声检测器工作示意图；
图4是本发明用户查询预约车位界面图；
图5是本发明分时分位计价的共享停车位无人管理系统的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，但本发明的实施不限于此，需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可以根据现有技术实现或理解的。
如图1所示，是本发明停车位管理系统结构示意图。该系统包括车辆识别模块，超声检测器，高速道闸机，智能车位锁，智能设备，云服务器。车辆识别模块用来读取车辆信息，并将数据信息发送给云服务器；超声检测器用来检测停车位是否空置，并将停车位所处的状态信息通过网络发送给云服务器；高速道闸机控制车辆进出停车场；智能车位锁允许匹配成功的车辆停入停车位；智能设备是为用户提供查询预约停车位的人机交互设备；云服务器实现用户管理、车位查询预约、高速道闸机控制、智能车位锁的开关控制、停车场和车位位置管理、自动分时分位计费、支付和结算功能。
如图2所示，是本发明车辆识别模块工作原理图。车辆识别模块安装在停车场入口处、出口处，停车场中的每一个停车位也安装车辆识别模块。载有电子标签的车辆驶入车辆识别模块识别范围时，车辆识别模块自动读取车载电子标签的数据信息，并将数据信息通过网络发送给云服务器，云服务器进行数据处理。入口处的车辆识别模块用来识别车辆是否预约了该停车场里面的停车位，如果车辆识别模块读取的数据与云服务器存储的相应数据匹配成功，云服务器通过网络发送指令到高速道闸机，闸杆自动抬起，允许车辆进入停车场，否则提示用户先要预约停车位，同时云服务器记录来到停车场的时间t0。停车位的车辆识别模块用来判断车辆是否预约了该停车位，如果车辆识别模块读取的数据与云服务器存储的相应数据匹配成功，云服务器通过网络发送“打开车位锁”的控制命令给智能车位锁，车位锁打开，允许停入停车位，否则提示用户找错了停车位。出口处的车辆识别模块用来识别车辆信息，同时云服务器记录该车辆离开停车场的时间t3。车辆识别模块和云服务器之间的通信可以用有线网络也可以用无线网络，车辆识别模块上有相应的通信接口。
如图3所示，是本发明停车位上车辆超声检测器工作示意图。在停车位的下方安装超声检测器，由下往上发送超声波，从墙面（无车时，即是该停车位处于空闲状态时）或车辆底（有车时，即是该停车位处于占用状态时）上回来的反射波出现的位置不同，从而做出无车或有车的判断。当停车位的车辆识别模块识别车辆信息成功后，云服务器通过网络发送“打开车位锁”的控制命令给智能车位锁，车位锁打开，允许车辆停入，同时发控制信息给超声检测器，超声检测器开始工作。车辆在停车位停好之后，超声检测器检测到有车停入，通过网络发送有车停入的信息给云服务器，云服务器记录车辆停入的时刻为t1，同时记录当前车位为占用状态。当车辆离开停车位，超声检测器做出无车判断后，通过网络发送车辆离开的信息给云服务器，云服务器记录车辆离开的时刻为t2，车辆的停车时间为（t2-t1），同时记录当前车位为空闲状态。根据停车场每个停车位超声检测器做出有车无车的判断，云服务器计算空置率（空置停车位/总的停车位*100%），实时进行更新，根据此调整收费标准，当车位空置率小的时候，提高收费标准，车位空置率大的时候，降低收费标准，从而实现停车位分时计价的收费模式。
如图4所示，是本发明用户查询预约车位界面图。用户打开智能设备，向云服务器发送预约停车位请求，云服务器返回用户附近停车场空闲的停车位信息。智能设备上的预约界面上停车位有三种状态标识，分别是不可选、可选、已选。当用户选择车位后，下方会显示已选车位的信息，同时也会给出所需费用的相关信息。当用户点击确认车位按钮后，就完成了车位的预约。同时，云服务器将停车场位置信息、停车位位置信息、收费信息等电子信息发送给智能设备，并将停车位状态信息更新为不可选。
如图5所示，是本发明分时计价共享停车位管理系统的工作流程图。
（1）用户打开智能设备，向云服务器发送预约停车位请求，云服务器返回用户附近停车场空闲的停车位信息，用户根据自己的需求筛选出特定的停车位，完成预约。云服务器将停车场位置信息、停车位位置信息、收费信息等电子信息并同时发送给用户智能设备，同时云服务器更新停车位状态信息为不可选。
（2）车辆到达目的停车场后，停车场入口处的车辆识别模块阅读车辆上的电子标签，上传给云服务器，云服务器对该信息进行匹配处理，如果车辆识别模块读取的数据与服务器存储的相应数据匹配成功，就允许车辆驶入停车场，同时云服务器记录来到停车场的时间t0，并向智能设备发送停车场内部的电子地图，引导用户到达预定的停车位。如果云服务器匹配失败就不允许车辆驶入停车场，并提示用户没有预约本停车场的停车位。
（3）车辆进入停车场驶入到预定的停车位前，停车位前的车辆识别模块阅读车辆的电子标签，上传给云服务器，云服务器对该信息进行匹配处理，如果车辆识别模块读取的数据与服务器存储的相应数据匹配成功，云服务器通过网络发送“打开车位锁”的控制命令给智能车位锁，打开车位锁，允许车辆停入预定停车位。同时，发送信息到超声检测器，超声检测器开始工作。如果匹配不成功，提示用户找错了停车位，继续引导用户到达预约的停车位。
（4）车辆停入停车位成功后，超声检测器检测到有车停入，通过网络发送有车停入的信息给云服务器，云服务器记录车辆停入的时刻为t1。
（5）车辆离开停车位后，超声检测模块检测到停车位上无车，通过网络发送有车离开的信息给云服务器，云服务器记录车辆离开的时刻为t2，车辆的停车时间为（t2-t1），同时记录当前车位为空闲状态。云服务器通过网络发送控制智能车位锁上锁，相应车位的超声检测器停止工作，同时更新停车位的信息，由不可选状态变为可选状态，并且更新停车场停车位的空置率。
（6）出口处的车辆识别模块用来识别车辆信息，同时云服务器记录该车辆离开停车场的时间t3。
（7）停车费用计算引入分时分位计价模型。其中“分时”是根据停车场的空置率来划分不同的时段，制定不同的收费标准，车位空置率小的时候，提高收费标准，车位空置率大的时候，降低收费标准。同时，云服务器记录了车辆进入停车场的时间t0，车辆停入停车位的时间t1,，车辆离开停车位的时间t2，车辆离开停车场的时间t3。（t1–t0）为车辆寻找停车位的时间，（t2-t1）为车辆在停车位停留的时间，（t3-t2）为车辆离开停车位出停车场的时间。每一个时间段根据需求制定不同的收费标准。其中“分位”是根据停车位的自身属性来灵活定价。最终的停车费是由分时和分位两部分的费用组成。
（8）云服务器自动计算停车费，且将停车费支付信息（账单）发送到智能设备上，用户完成支付。