一种基于物联网的智能停车系统及方法与流程

本发明涉及智能停车技术领域，具体涉及一种基于物联网的智能停车系统及方法。

背景技术：

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。物联网利用互联网等通信技术，将传感器、控制器、机器、人员和物等连接，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，应用层是物联网和用户(包括人、组织和其他系统)的接口。

我国的汽车产业发展迅速，而机动车保有量的迅速增长和城市停车场建设的滞后形成了鲜明的矛盾，尤其是在一线城市，“停车难”问题凸显，困扰民生。除了加快建设更多停车场外，研发一种智能停车系统，有效标识出目的地附近的空闲车位，能够大大节约用户寻找车位的成本，同时可提高已有车位资源的利用率。

目前，国内外很多公司(如德国西门子、以色列施特拉、中兴智能交通)的城市智能停车系统主要采取数据采集、数据传输、中央管理和数据发布的模式。该模式需要建设一个城市级的管理控制中心，该中心负责将采集来的数据进行综合处理然后发布给大众。期间数据采集和发布均产生一定的通信费用，加之管理控制中心本身的运营成本，这使得该系统的建设、运营和维护成本颇高。另外，该系统使得用户只能被动的接收发布的信息，缺乏与系统的交互体验。

在现有的文献中，申请日为2013年12月20日的中国发明专利：一种城市智能停车系统，包括：ZigBee网络车位状态监测管理子系统，用于监测和统计停车场或路边停车区域内停车位的使用状态信息；用户停车引导手持终端，与上述ZigBee网络车位状态监测管理子系统通过GPRS无线方式通信，用户可通过操作该用户停车引导手持终端获取目的停车场或路边停车区域及目的停车位的信息。该系统无需建设一个城市级的管理控制中心，也无需系统的运营部门长期缴纳通信费用，但是存在以下弊端：(1)ZigBee通信技术属于短距离的无线通信技术，只适用于小范围组网。(2)该系统根据车辆的当前位置为用户寻找车位，故其只适用于用户到达目的地后即时寻找车位的情况，无法满足用户在出发前就预定目的地附近的车位的需求；(3)用户在选择停车场和停车位时，该系统采用语音播报停车场和停车位搜索结果的方式，该方式无法使用户对路线状况进行直观形象地比较。

由此可见，现有的智能停车系统有待进一步地改进。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种基于物联网的智能停车系统及方法，以解决现有技术的不足。

本发明采用以下技术方案：

一种基于物联网的智能停车系统，包括：智能停车场子系统、云服务器和移动客户端；

所述智能停车场子系统包括停车场网关模块、安装在每个停车位上的车位管理模块和停车场道闸模块；

所述云服务器以城市为单位预先存储全部停车场的全部停车位的位置信息且分别赋予其唯一的编码，并以停车场为单位将这些编码信息传至相应的停车场网关模块；

所述移动客户端为安装在智能设备上的应用程序，用于定位使用移动客户端的用户的位置，并将用户所在城市的所有停车场的“空”停车位显示出来；

车位管理模块和停车场网关模块双向连接，停车场网关模块按设定时间向车位管理模块发出检测停车位状态指令，车位管理模块根据指令检测停车位状态，并将停车位状态检测结果传至停车场网关模块；停车场网关模块向车位管理模块发出“开锁”或“锁定”指令；

停车场网关模块和云服务器双向连接，停车场网关模块按设定时间将该停车场内的每个停车位的编码和状态数据上传至云服务器；云服务器将“开锁”或“锁定”指令传至相应的停车场网关模块；

云服务器和移动客户端双向连接，云服务器将状态数据为“空”的停车位的位置数据和计算的停车费用数据上传至移动客户端；移动客户端将被“占”的停车位的位置数据、开始“占”的时刻、“占”有该停车位的车辆的车牌号和“开锁”指令传至云服务器；

停车场道闸模块和云服务器双向连接，云服务器将开始“占”停车位的车辆的车牌号传至相应的停车场道闸模块；停车场道闸模块对进出场的车辆的车牌号进行扫描和识别；停车场道闸模块将出场车辆的车牌号及其出场时刻传至云服务器。

进一步地，所述停车场网关模块包括主芯片、通信单元、人机交互单元、呼吸灯、数据交换单元、存储单元、电源管理单元、时钟电路单元；所述主芯片调度其它各个单元的工作和处理数据；所述通信单元是连接车位管理模块和云服务器的数据通道；所述人机交互单元用于设置网关参数、查看停车位状态、显示时间和显示警报信息；所述呼吸灯用来指示停车场网关模块工作是否正常；所述数据交换单元用于各种不同的设备或移动设备间的联接，进行数据交换；所述存储单元用于存储；所述电源管理单元为其它单元提供工作电力；所述时钟电路单元用于统一各个单元的工作节拍。

进一步地，所述车位管理模块包括主控单元、车位状态检测传感器单元、通信单元、车位锁单元和电池单元；所述主控单元调度其它各个单元的工作；所述车位状态检测传感器单元用于监测车位是否为“空”状态；所述通信单元是连接所述停车场网关模块的数据通道；所述车位锁单元有两种状态即开锁和锁定，“开锁”后车辆即可驶进车位，“锁定”后车辆无法驶进车位；所述电池单元为其它单元提供工作电力。

进一步地，所述停车场道闸模块包括道闸主控单元、地感线圈、车牌识别单元、闸刀和电源管理单元；所述道闸主控单元调度其它各个单元的工作；所述地感线圈用于检测是否有车辆等待进闸或者出闸；所述车牌识别单元识别等待进闸或者出闸的车辆的车牌号码；所述电源管理单元用于为其它单元提供工作电力。

进一步地，车位管理模块和停车场网关模块通过Lora网络双向连接。

进一步地，停车场道闸模块通过硬识别技术识别车辆的车牌号。

一种基于物联网的智能停车方法，包括如下步骤：

步骤1.采集停车位状态数据：数据采集工作按照设定的频率自动进行，具体有两个步骤，如下：

1)停车场网关模块按设定时间向车位管理模块发出检测停车位状态指令，车位管理模块根据指令检测停车位状态，并将停车位状态检测结果传至停车场网关模块；

2)停车场网关模块按设定时间将该停车场内的每个停车位的编码和状态数据上传至云服务器；

步骤2.发布空闲车位：云服务器将状态数据为“空”的停车位的位置数据传至移动客户端；

步骤3.用户选定车位：

1)当用户使用移动客户端选择停车位，对某个停车位进行“占”操作后，移动客户端将被“占”的停车位的位置数据、开始“占”的时刻和“占”有该停车位的车辆的车牌号传至云服务器；

2)更新并发布现有空闲车位：一旦停车位被开始“占”，云服务器将该停车位状态更新为“非空”，并不再将该停车位的位置数据传至移动客户端；

3)云服务器将开始“占”停车位的车辆的车牌号传至相应的停车场道闸模块；

步骤4.车辆入场：根据移动客户端显示的路线，用户驾驶车辆至相应的停车场道闸处时，停车场道闸模块对车辆车牌进行扫描和识别，识别成功后，闸刀升起，车辆即可进入停车场；

步骤5.车辆入位：根据移动客户端显示的路线，用户驾驶车辆找到之前“占”的停车位后，点击移动客户端上的“开锁”按钮；移动客户端将“开锁”指令传至云服务器，云服务器将其传至相应的停车场网关模块，接着传至相应的车位管理模块；车位管理模块收到“开锁”指令后，打开车位锁，车辆即可驶入车位；

步骤6.车辆出场：

1)用户驾驶车辆出场时，在停车场道闸处再次进行车牌扫描和识别，识别成功后，道闸升起，车辆即可出场；此时停车场道闸模块将出场车辆的车牌号及其出场时刻传至云服务器；

2)云服务器依据该车辆开始“占”的时刻，结合收费标准计算出该车辆此次停车的费用，并将该数据传至相应的移动客户端；

3)云服务器同时将“锁定”指令传至停车场网关模块，继而停车场网关模块将“锁定”指令传至相应的车位管理模块，车位管理模块收到指令后，命令车位锁开启，“锁定”车位；

步骤7.更新并发布现有空闲车位。

进一步地，车位管理模块和停车场网关模块通过Lora网络双向连接。

进一步地，停车场道闸模块通过硬识别技术识别车辆的车牌号。

本发明的有益效果：

1.本发明的基于物联网的智能停车系统，可使停车场实现自动化管理和运营，不仅大大节省了人力管理成本，还大大提高了运营效率；可使用户提前预定目的地附近的空闲车位，或到达目的地后快速找到附近的空闲车位，大大减少了消费者停车和寻车所消耗的时间。

2.用户通过安装在智能设备如智能手机上的移动客户端，可以实时查看所在城市所有的停车场的“空”停车位的信息，可在出发前预定目的地附近合适的停车位，并且预定后可通过移动客户端看到到达停车位的行车路线，大幅度提高了人机互动体验的满足感。

3.停车场内采用Lora通信技术，相较于ZigBee通信技术，Lora通信技术具有传输距离远、功耗低、可接入终端节点数量多、成本低等优势，适用于大型、超大型停车场。

4.停车场道闸模块的车牌识别单元采用先进的硬识别的技术，在码流中直接提取车牌，提高了车牌拾取的准确度。

附图说明

图1为本发明系统示意图。

①检测停车位状态指令；②停车位状态检测结果；③停车场内的每个停车位的编码和状态数据；④状态数据为“空”的停车位的位置数据；⑤被“占”的停车位的位置数据、开始“占”的时刻和“占”有该停车位的车辆的车牌号；⑥开始“占”停车位的车辆的车牌号；⑦为“开锁”指令；⑧和⑨均为车位锁指令，有两种类型即“开锁”指令和“锁定”指令；⑩出场车辆的车牌号及其出场时刻。停车费用。

图2为停车场网关模块的示意图。

图3为车位管理模块的示意图。

图4为停车场道闸模块的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。

如图1所示，一种基于物联网的智能停车系统，包括：智能停车场子系统、云服务器和移动客户端；所述智能停车场子系统包括停车场网关模块、安装在每个停车位上的车位管理模块和停车场道闸模块；所述云服务器以城市为单位预先存储全部停车场的全部停车位的位置信息且分别赋予其唯一的编码，并以停车场为单位将这些编码信息传至相应的停车场网关模块；所述移动客户端指安装在智能设备如智能手机上的应用程序，用于定位使用移动客户端的用户的位置，并将用户所在城市的所有停车场的“空”停车位显示出来；

停车场网关模块与车位管理模块通过Lora网络双向连接，具体为停车场网关模块通过Lora通信方式按设定时间如每隔5s向车位管理模块发出检测停车位状态指令，车位管理模块根据指令检测停车位状态，通过Lora通信方式将停车位状态检测结果传至停车场网关模块；另外停车场网关模块也通过Lora通信方式向车位管理模块发出“开锁”或“锁定”指令；

停车场网关模块和云服务器通过网络双向连接，具体为停车场网关模块按设定时间如每隔5s将该停车场内的每个停车位的编码和状态数据通过网络通信方式上传至云服务器；云服务器将“开锁”或“锁定”指令通过网络通信方式传至相应的停车场网关模块；

云服务器和移动客户端通过无线网络双向连接，具体为云服务器将状态数据为“空”的停车位的位置数据和计算的停车费用数据通过无线通信方式上传至移动客户端；移动客户端将被“占”的停车位的位置数据、开始“占”的时刻、“占”有该停车位的车辆的车牌号和“开锁”指令传至云服务器；

云服务器和停车场道闸模块通过网络双向连接，具体为云服务器将开始“占”停车位的车辆的车牌号通过网络通信方式传至相应的停车场道闸模块；停车场道闸模块对进出场的车辆的车牌号进行扫描和识别；停车场道闸模块将出场车辆的车牌号及其出场时刻通过网络通信方式传至云服务器。

如图2所示，所述停车场网关模块包括主芯片、无线数据通信单元、人机交互单元、呼吸灯、呼吸灯、数据交换单元(USB OTG)、存储单元(SPI FLASH、TF CARD、MT41J256M16DDR III内存和H27UBG8T2BTR NAND FLASH)、电源管理单元、时钟电路单元；所述主芯片采用主流、处理能力强大、片上资源丰富的ARM A8内核的微处理器，并植入基于开源Linux 3.0.1操作系统开发的系统，主要调度其它各个单元的工作和处理数据；所述无线数据通信单元是连接车位管理模块和云服务器的数据通道，分为Lora和4G两种；所述人机交互单元用于设置网关参数、查看停车位状态、显示时间和显示警报信息等；所述呼吸灯用来指示停车场网关模块工作是否正常；所述数据交换单元(USB OTG)主要应用于各种不同的设备或移动设备间的联接，进行数据交换；所述存储单元(SPI FLASH、TF CARD、MT41J256M16DDR III内存和H27UBG8T2BTR NAND FLASH)主要用于存储；所述电源管理单元主要为其它单元提供工作电力；所述时钟电路单元用于统一各个单元的工作节拍。

如图3所示，所述车位管理模块包括主控单元、车位状态检测传感器单元、通信单元、车位锁单元和电池单元；所述主控单元主要调度其它各个单元的工作；所述车位状态检测传感器单元用于监测车位是否为“空”状态；所述通信单元是连接停车场网关模块的数据通道，为Lora通信类型；所述车位锁单元有两种状态即开锁和锁定，“开锁”后车辆即可驶进车位，“锁定”后车辆无法驶进车位；所述电池单元为其它单元提供工作电力。

如图4所示，所述停车场道闸模块包括道闸主控单元、地感线圈、车牌识别单元、闸刀和电源管理单元；所述道闸主控单元主要调度其它各个单元的工作；所述地感线圈用于检测是否有车辆等待进闸或者出闸；所述车牌识别单元采用先进的硬识别的技术，即通过独立的硬件设备对相机拍摄的图片进行文字处理，通过网络直接传输车牌号到道闸主控单元，识别等待进闸或者出闸的车辆的车牌号码；所述电源管理单元用于为其它单元提供工作电力。

一种基于物联网的智能停车方法，包括如下步骤：

步骤1.采集车位状态数据：数据采集工作自始至终按照设定的频率自动进行，具体有两个步骤，如下：

1)停车场网关模块通过Lora通信方式按设定的时间如每隔5s向车位管理模块发出检测停车位状态指令，车位管理模块根据指令检测停车位状态，并通过Lora通信方式将停车位状态检测结果传至停车场网关模块；

2)停车场网关模块按设定的时间如每隔5s将该停车场内的每个停车位的编码和状态数据通过网络通信方式上传至云服务器；

步骤2.发布空闲车位：云服务器将状态数据为“空”的停车位的位置数据通过无线通信方式传至移动客户端；

步骤3.用户选定车位：

1)当用户使用移动客户端选择停车位，对某个停车位进行“占”操作后，移动客户端将被“占”的停车位的位置数据、开始“占”的时刻和“占”有该停车位的车辆的车牌号传至云服务器；

2)更新并发布现有空闲车位：一旦停车位被开始“占”，云服务器将该停车位状态更新为“非空”，并不再将该停车位的位置数据传至移动客户端；

3)云服务器将开始“占”停车位的车辆的车牌号传至相应的停车场道闸模块；

步骤4.车辆入场：根据移动客户端显示的路线，用户驾驶车辆至相应的停车场道闸处时，停车场的车牌识别单元对车辆车牌进行扫描和识别，识别成功后，闸刀升起，车辆即可进入停车场；

步骤5.车辆入位：根据移动客户端显示的路线，用户驾驶车辆找到之前“占”的停车位后，点击移动客户端上的“开锁”按钮；移动客户端将“开锁”指令传至云服务器，云服务器将其传至相应的停车场网关模块，接着传至相应的车位管理模块；车位管理模块收到“开锁”指令后，打开车位锁，车辆即可驶入车位；

步骤6.车辆出场：

1)用户驾驶车辆出场时，在停车场道闸处再次进行车牌扫描和识别，识别成功后，道闸升起，车辆即可出场；此时停车场道闸模块将出场车辆的车牌号及其出场时刻传至云服务器，

2)云服务器依据该车辆开始“占”的时刻，结合收费标准计算出该车辆此次停车的费用，并将该数据传至相应的移动客户端；

3)云服务器同时将“锁定”指令通过网络通信方式传至停车场网关模块，继而停车场网关模块将“锁定”指令通过Lora通信方式传至相应的车位管理模块，车位管理模块收到指令后，命令车位锁开启，“锁定”车位；

步骤7.更新并发布现有空闲车位。

本发明中未述及部分采用或借鉴已有技术即可。

需要指明的是，以上实施例仅是对本发明的精神所作的举例说明。在不脱离本发明的精神的前提下，本发明还会有各种各样的修改和补充，这些修改和补充都被纳入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。