一种基于物联网的停车收费云平台及方法与流程

本发明涉及汽车收费系统领域，更具体地说，它涉及一种基于物联网的停车收费云平台及方法。

背景技术：

1.停车费收入流失严重

传统停车收费系统，由于停车收费数据分散在各个停车场的服务器中，没有云平台统一监管，造成现场收费员私下收费等偷漏费问题。

现有基于云平台的停车管理系统，也只是将分散在各个停车场服务器中的数据汇集到云端，实现云平台统一监管。但数据源和控制还是在停车场服务器中。这样就会造成停车场线下的数据常常与云平台的数据不一致，甚至脱离云平台的监管，更甚者修改停车场服务器中的数据源欺骗云平台。

因此，我们提出基于物联网的停车收费云平台及方法，使停车场不安装任何控制主机和软件系统，没有本地数据服务器。道闸等设备直接与云平台连接，采集的数据源直接实时传输到云平台，由云平台完成停车费计算、实时控制道闸等工作。彻底杜绝上述问题。

2.系统建设及维护成本高

传统停车收费系统或现有的基于云平台的停车收管理系统，由于收费控制在停车场本地实现，因此停车场需要组建本地网络，安装服务器和系统软件，建设周期长、成本高。后期维护时，停车场中故障环节多，软件升级或维护需要去每个停车场现场操作，升级维护成本非常高。

我们提出的基于物联网的停车收费云平台及方法，由于道闸等设备直接与云平台通过4g/5g等物联网建立连接，因此设备之间不需要组建本地网络，停车场也不需要安装任何控制主机和服务器，因此建设快，成本低。升级维护也只需要在云端进行，不需要去停车场现场，升级维护成本非常低。

3.运营人工成本高

传统停车收费系统需要在停车场配置值班收费人员。现有的基于云平台的停车管理系统虽然实现了车主手机支付停车费，但对于需要人工控制道闸系统的情况必须在现场处理，因此仍然不能减少人员配置。

我们提出的基于物联网的停车收费云平台及方法，由于控制系统在云端实现，不仅可以实现车主手机支付停车费，减少人员工作量，对于需要人工控制道闸的异常情况，也可以在运营中心远程处理。因此停车场现场不需要配置值班收费人员，一个运营中心的一个值班员可以同时管理多个停车场，大大减少运营人工成本。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于物联网的停车收费云平台及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于物联网的停车收费云平台及方法，包括负载均衡、消息总线、对象存储、应用程序协调服务、分布式流式处理集群、分布式数据库；

所述分布式流式处理集群包括若干个入场处理节点、若干个出场处理节点、若干个终端会话节点；

所述负载均衡为所有停车设备或用户与云平台的连接；云平台与各个停车设备之间通过消息总线一对多的全双工实时通信；

所述停车设备，包括车牌识别摄像机，采集通行的车辆信息并实时发送到消息总线；

所述入场处理节点连接一个终端会话节点并进行数据传输，终端会话节点连接对应的道闸设备并推送开闸消息，终端会话节点连接对应用户的用户界面并推送出场事件消息，终端会话节点连接对应的收费显示屏设备并推送收费消息；

所述入场处理节点连接对象存储，数据存入分布式数据库；

第三方支付系统，用于根据云平台服务器发送的扣费指令，从车主的认证支付账号中扣除停车费，并根据云平台服务器发送的付费指令将停车费支付给停车场的收款银行账号。

作为本发明进一步的方案，所述负载均衡是基于ip地址和端口的四层负载均衡，所有停车设备或用户与云平台的连接，都通过负载均衡分摊到多个操作单元上进行执行，而对于每一个设备或用户只需要连接一个唯一的ip地址和端口即可。

作为本发明进一步的方案，所述消息总线采用mqtt、dds、amqp、xmpp、jms、rest/http、coap的物联网标准通信协议，各个停车设备连接到消息总线。

作为本发明进一步的方案，所述停车设备与云平台之间采用4g/5g无线连接。

作为本发明进一步的方案，所述停车设备与云平台之间采用有线网络线路连接。

所述的基于物联网的停车收费方法，包括以下步骤：

s1、注册：停车场和车主通过各自的终端设备预先在云平台注册各自信息；

s2、车辆入场：由设置在入口的车牌识别摄像机对通行的车辆信息采集后实时发送到消息总线，入场处理节点收到车辆入场信息后，首先判断车辆是否允许入场，若允许入场则将数据传递给一个终端会话节点；终端会话节点向对应的道闸设备推送开闸消息，或者向对应的用户界面推送入场事件消息，入场处理节点将车辆信息数据存入对象存储和分布式数据库；

s3、车辆出场：

由设置在出口的车牌识别摄像机对通行的车辆信息采集后实时发送到消息总线，出场处理节点收到车辆出场信息后，从分布式数据库中查询该车辆的入场信息，计算停车时长和停车费用，并将处理的数据传递给一个终端会话节点；若不需要收费，则终端会话节点向对应的道闸设备推送开闸消息，或者向对应的用户界面推送出场事件消息；若需要收费，则终端会话节点向对应的收费显示屏设备推送收费消息，或者向对应的用户界面推送缴费事件消息，用户app支付完停车费后，终端会话节点向对应的道闸设备推送开闸消息；在在终端会话节点处理的同时，出场处理节点将车辆信息存入对象存储和分布式数据库。

作为本发明进一步的方案，所述s2中存入对象存储的车辆信息为图片数据在内的非结构化数据，存入分布式数据库的车辆信息为通行时间和车牌号码在内的结构化数据；所述s3中存入对象存储的车辆信息为图片数据在内的非结构化数据，存入分布式数据库的车辆信息为通行时间和车牌号码在内的结构化数据。

作为本发明进一步的方案，在网络出现异常时，物联网设备自主工作，对车牌号码、通行时间在内的数据采集的车辆信息与命中条件进行匹配；然后按照匹配的处理规则或计算公式进行数据处理，最后再用对应的控制指令输出，控制停车设备，进行开闸操作，网络恢复后，物联网设备将缓存的车辆信息重新上传到云平台。

作为本发明进一步的方案，所述停车设备连接云平台的物理网络采用4g或5g无线网络，停车场增设有线网络，有线网络与无线网络组成双链路备份，并且通过vpn技术定向传输。

作为本发明进一步的方案，当用户需要人工服务时，用微信扫描停车场内二维码打开呼叫中心界面，呼叫中心界面与消息总线建立连接，通过消息总线与运营中心值班员界面进行实时语音视频通话，值班员根据现场情况远程控制停车设备，用户通过手机扫码与运营中心的值班员进行语音视频通话。

综上所述，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明的云平台控制停车设备，是由云平台生成控制指令，经由消息总线，推送到对应的物联网设备，并从对应的物理接口输出到其他停车设备上，停车设备与消息总线之间的连接采用mqtt、dds、amqp、xmpp、jms、rest/http、coap等标准的物联网通信协议，通过消息总线实现一对多的全双工实时通信；终端会话节点向道闸、收费显示屏等停车设备推送的控制消息具有透明传输特性，在网络出现异常时，物联网设备可以自主工作，网络恢复后，缓存的车辆信息可以重新上传到云平台，从而为用户提供了极大的便利，大大节约了车辆入场和出场所需的时间。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

参见图1，一种基于物联网的停车收费云平台，包括负载均衡、消息总线、对象存储、应用程序协调服务、分布式流式处理集群、分布式数据库。其中，分布式流式处理集群包括若干个入场处理节点、若干个出场处理节点、若干个终端会话节点。

所述负载均衡是基于ip地址和端口的四层负载均衡，所有停车设备或用户与云平台的连接，都通过负载均衡分摊到多个操作单元上进行执行，而对于每一个设备或用户只需要连接一个唯一的ip地址和端口即可。

所述消息总线采用mqtt、dds、amqp、xmpp、jms、rest/http、coap等物联网标准通信协议，各个停车设备连接到消息总线，云平台与各个停车设备之间通过消息总线实现一对多的全双工实时通信。

即：停车设备与消息总线之间的连接采用mqtt、dds、amqp、xmpp、jms、rest/http、coap等标准的物联网通信协议。

主要数据处理流程

停车设备，如车牌识别摄像机，采集到通行的车辆信息后实时发送到消息总线。应用程序协调服务根据分布式流式处理集群中工作节点的状态，选举一个工作节点来处理该消息。

入场处理节点收到车辆入场信息后，首先判断车辆是否允许入场，若允许入场则将数据传递给一个终端会话节点。终端会话节点向对应的道闸设备推送开闸消息，或者向对应的用户界面推送入场事件消息。同时，入场处理节点将车辆信息中的图片数据等非结构化数据存入对象存储，通行时间和车牌号码等结构化数据存入分布式数据库。

出场处理节点收到车辆出场信息后，从分布式数据库中查询该车辆的入场信息，计算停车时长和停车费用，并将处理的数据传递给一个终端会话节点。若不需要收费，则终端会话节点向对应的道闸设备推送开闸消息，或者向对应的用户界面推送出场事件消息；若需要收费，则终端会话节点向对应的收费显示屏设备推送收费消息，或者向对应的用户界面推送缴费事件消息，用户app支付完停车费后，终端会话节点向对应的道闸设备推送开闸消息。在终端会话节点处理的同时，出场处理节点将车辆信息中的图片数据等非结构化数据存入对象存储，通行时间和车牌号码等结构化数据存入分布式数据库。

所述终端会话节点向道闸、收费显示屏等停车设备推送的控制消息具有透明传输特性。终端会话节点根据停车设备的型号生成对应的控制指令，再与物理接口参数一起组成控制消息，经由消息总线透明传输到对应的物联网设备(如车牌识别摄像机)中，物联网设备不管控制指令内容，只需要将指令用对应的物理接口输出，物理接口连接着其他停车设备，从而实现对道闸、收费显示屏等停车设备的控制功能。

可靠性保障

云平台将入场处理节点和出场处理节点的业务逻辑、数据处理方法转换为命中条件、处理规则、计算公式和控制指令，并下发到物联网设备(如车牌识别摄像机)中；同时，云平台也会将车辆入场信息下发到对应出场的物联网设备中。

在网络出现异常时，物联网设备可以不管具体的业务逻辑而自主工作：对车牌号码、通行时间等采集的车辆信息与命中条件进行匹配；然后按照匹配的处理规则或计算公式进行数据处理，比如计算停车费用；最后再用对应的控制指令输出，控制其他停车设备，比如开闸。网络恢复后，物联网设备将缓存的车辆信息重新上传到云平台。

停车设备连接云平台的物理网络采用4g或5g无线网络，对于可靠性要求更高的停车场可增加有线网络，有线网络与无线网络组成双链路备份，并且通过vpn技术实现定向传输，保证网络不会出现长时间中断的情况。

即：停车设备与云平台之间通常采用4g/5g等无线连接方案。对于网络质量有更高要求的停车场可以增加有线网络线路，实现有线无线双链路备份。

当用户需要人工服务时，可以用微信扫描停车场内二维码打开呼叫中心界面，呼叫中心界面与消息总线建立连接，通过消息总线与运营中心值班员界面进行实时语音视频通话，值班员根据现场情况远程控制停车设备，用户可以通过手机扫码与运营中心的值班员实时语音视频通话。

云平台控制停车设备，是由云平台生成控制指令，经由消息总线，推送到对应的物联网设备，并从对应的物理接口输出到其他停车设备上。

a)该控制过程具有透明传输特性。

b)物联网设备是指停车场内具有网络接口，与云平台直接连接的停车设备。车牌识别摄像机是一种物联网设备。具有串口、io口等控制接口的网关设备也是一种物联网设备。

c)其他停车设备没有网络接口，通过与物联网设备连接而连接云平台。

云平台采用分布式流式处理框架保证数据处理和停车设备控制的实时性。

在网络出现异常时，物联网设备可以自主工作，网络恢复后，缓存的车辆信息可以重新上传到云平台。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。