一种带有光伏发电的路侧可变面积停车位管理系统及其运行方法与流程

本发明属于公共停车位管理技术领域，涉及一种带有光伏发电的路侧可变面积停车位管理系统及其运行方法。

背景技术：

传统的路侧停车位均是按照标准面积提前画好，可停放机动车辆总数量已经定死；但随着汽车工业的发展，市场上出现了各种尺寸的机动车辆，有的小型车辆车尺寸大小仅为普通车辆的一半，在路边停车时却需要占一个标准的停车位，造成公共停车资源浪费；同时目前在停车管理上存在着混乱现象，抢车位、乱收费现象时有发生，且收费模式单一，不够公平、公正；在一些车辆密集区域，寻找车位时间过长、停车入库较慢等问题严重的影响了沿途交通状况和出行效率。因此需要设计一种复合多手段检测车辆信息状态的系统，能够根据检测到的车辆位置、长度尺寸信息自动划定停车面积，根据所占的停车面积和预留的标准停车面积两种模式分别进行计时收费，在有限的停车区域内尽量提高停车数量；并且集成预约停车、计时收费、停车辅助、定位导航、诱导停车、光伏发电功能，实现城市路边停车位的规范化管理，建设符合新时代智慧城市的管理方式。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种带有光伏发电的路侧可变面积停车位管理系统及其运行方法。系统包括停车区域、现场感知执行端、网络通信层及后台管理中心；停车区域未设固定面积的停车位，停车位的面积通过检测所需要停放车辆长度尺寸控制led光束灯进行划定，提高停车数量；采用预约锁定计费和车型尺寸计费两种计费模式进行计费，收费公平合理，在停车区域上方布置太阳能板进行发电，同时可避免停放车辆被阳光暴晒。此外，本停车位管理系统还集合了预约停车、停车辅助、定位导航、诱导停车功能，提高出行效率。

本发明的技术方案如下：

一种带有光伏发电的路侧可变面积停车位管理系统，其特征在于：包括停车区域、现场感知执行端、网络通信层及后台管理中心，所述停车区域设有外停车线和路缘石，所述外停车线固定画在停车区域外侧隔开马路与停车区域，并且长度与停车区域长度一致，所述路缘石设在停车区域内侧，并且与外停车线平行，所述外停车线与路缘石之间的距离为标准停车位宽度，且中间未隔断画出固定车位；所述路缘石后侧设有支撑杆，所述支撑杆底端固定在路缘石后侧地面上，所述支撑杆底部固定设有控制电柜；所述现场感知执行端端包括mcu微控制器及电源模块，所述mcu微控制器连接有地感线圈、地磁感应装置、智能摄像机、激光测距模块、激光扫描模块、语音喇叭、led显示屏、led光束灯带、计费模块、信号收发天线及光伏发电模块，所述地感线圈设在外停车线底部，所述地感线圈沿着外停车线呈矩形环绕埋在地下，所述地磁感应装置设在停车区域正中间位置，所述地磁感应装置旁设有两组激光测距模块，所述led光束灯带固定设在路缘石侧面底部位置上，所述激光扫描模块固定设在路缘石侧面中上部位置，所述led显示屏固定设在支撑杆中部，所述led显示屏顶部设有语音喇叭，所述语音喇叭固定在支撑杆上，所述信号收发天线固定设在支撑杆顶部位置，所述信号收发天线底部设有智能摄像机，所述智能摄像机为可360°旋转的全景球形摄像机，所述智能摄像机固定在支撑杆上，所述电源模块采用ups电源进行供电，所述mcu微控制器、计费模块及电源模块均安装在控制电柜中。所述路缘石为普通标准路缘石，所述地感线圈采用铁氟龙高温多股软导线绕成振荡电路，通过检测振荡频率的变化判断是否有车辆经过，所述地磁感应装置检测外部磁场变化判断上部是否存在车辆，所述激光测距模块通过发出激光照射车辆底盘然后根据反射回到模块的时间进行测量激光测距模块与车辆底盘的距离，从而判断顶部是否存在汽车，所述激光扫描模块通过连续扫描前方车辆，通过根据反射量变化测定车辆长度，所述收发天线使收发信号更加稳定，所述ups电源可以不间断连续供电，保证电源的稳定性。

进一步的，所述网络通信层包括nb-iot基站(3.1)及nb-iot通信模块，所述nb-iot基站(3.1)设在城市高层建筑上，所述nb-iot通信模块采用bc95进行无线数据传输通信，所述网络通信层通过nb-iot通信模块与移动终端、城市交管中心、现场感知执行端及后台管理中心进行无线连接交互通信，所述移动终端设有移动支付入口app。所述nb-iot基站(3.1)设在城市高层建筑上减少信号阻挡使传输信号更稳定，所述bc95数据收发性能更高，功耗更低。

进一步的，所述后台管理中心设有物联网服务系统，所述物联网服务系统设置在上级中心机房，所述物联网服务系统连接有导航定位系统，所述导航定位系统采用北斗+gps双模进行导航定位，所述物联网服务系统接入云服务平台。所述导航定位系统采用北斗+gps双模定位更迅速准确，所述物联网服务系统接入云服务平台计算能力更强，成本更低。

进一步的，所述光伏发电模块包括太阳能板和逆控一体机，所述太阳能板设在停车区域上方，底部固定有支撑架，所述支撑架底部中间位置铰接在支撑液压缸的一端，所述支撑液压缸的另一端铰接在主支撑柱上，形成三角支撑结构，所述支撑架端部固定在转动电机转轴上，所述转动电机固定在主支撑柱顶端，所述转动电机上设有逐日跟踪器，所述主支撑柱底端固定在路缘石后，所述主支撑柱底部设有逆控一体机，所述太阳能板通过电线与逆控一体机连接，所述逆控一体机连接到电源模块。所述转动电机为步进电机，所述逐日跟踪器能够跟踪太阳运行轨迹反馈信号给光伏发电模块调整太阳能板的阳光入射角度，提高发电效率。

进一步的，所述地磁感应装置两个之间的安装间隔为2米，所述地磁感应装置采用无线传输方式与mcu微控制器进行连接，所述激光测距模块两个之间的安装间隔为1米，并且与所述地磁感应装置正向对齐呈一条直线，所述led光束灯带底部距离地面高度为1-10cm，所述led光束灯带可射出红、黄、绿三种颜色的直线可见光束，并且光束平行贴近地面，所述激光扫描模块测量长度尺寸工作范围为120°扇形区域，所述激光扫描模块相邻两组的工作盲区顶端距离路缘石至多10cm；所述计费模块设有预约锁定车位计费和车型尺寸计费两种计费模式。所述激光测距模块两块为一组，一组同时进行测距，判断上方是汽车或者其他车辆，所述预约锁定车位计费触发条件为用户通过移动终端预约车位成功开始计时，所述车型尺寸计费触发条件为预约车辆根据划定的车位停车完成开始计时。

本发明的运行方法包括以下步骤：

1）当用户预约停车位时，移动终端发送请求信息通过nb-iot基站传送到物联网服务系统，物联网服务系统基于nb-iot网络发送停车位状态请求信息至mcu微控制器，mcu微控制器下达执行命令检测地磁感应装置信号变化，地磁感应装置信号有变化时触发两边的激光测距模块启动条件进行测距检测，两组激光测距模块同时检测上方10-35cm范围内有无障碍物，判断停车位是否空闲，并通过nb-iot网络反馈停车位状态信息至物联网服务系统，物联网服务系统根据反馈结果分配空闲停车位并通过nb-iot网络发送车位锁定请求信息至mcu微控制器，mcu微控制器下达车位锁定指令给led光束灯带和led显示屏，led光束灯带在锁定车位2米长的范围内照射出红色光束到地面进行锁定警示，并在led显示屏上显示锁定信息，计费模块2.9启动预约锁定计费模式；同时物联网服务系统根据锁定的停车位位置信息从导航定位系统导入导航路线并通过nb-iot网络发送到移动终端，并且通过nb-iot网络发送停车位变化信息至城市交管中心更新信息；

2）当用户驾驶车辆至停车位附近进行倒车入库时，车辆压过外停车线，检测到外停车线底部的地感线圈信号发生变化触发智能摄像机和语音喇叭启动条件，智能摄像机拍摄车辆牌照及位置图像信息并通过nb-iot网络发送回物联网服务系统，物联网服务系统对车辆的牌照信息进行识别并对位置图像进行解析，根据识别出的车牌号判断是否是已预约了停车位的车辆，如果不是，led光束灯带红色光束进行连续闪烁，语音喇叭进行驶离提醒；如果判断是预约车辆，led光束灯带变成绿色，同时物联网服务系统根据解析的图片规划倒车导航路径通过nb-iot网络发送到用户移动终端，引导用户进行倒车；

3）当用户倒车入库完成时，检测地磁感应装置信号变化，启动两组激光测距模块检测上方10-35cm范围内有障碍物，确认停车已完全入库后启动激光扫描模块对车辆的长度尺寸进行测量，测量数据通过nb-iot网络发送回物联网服务系统，物联网服务系统根据车辆长度尺寸计算规划好停车位置、面积后通过nb-iot网络发送规划数据到mcu微控制器，mcu微控制器控制led光束灯带在停车区域上射出两道黄色光束，与外停车线围成一个固定面积的停车位，并引导用户正确停放入位，同时计费模块切换为车型尺寸计费模式；

4）当用户驾驶车辆要驶离时，检测到地磁感应装置信号变化，启动两组激光测距模块检测上方10-35cm范围内无障碍物后，计费模块停止计费，并把两种计费模式合计起来的计费信息通过nb-iot网络发送回物联网服务系统，物联网服务系统通过nb-iot网络发送扣费请求信息至移动终端，移动终端采用移动支付自动完成停扣费，同时物联网服务系统形成扣费详情清单通过nb-iot网络发送到mcu微控制器控制在led显示屏上显示并使用语言喇叭进行播报；

5）当用户没有预约停车位但又想停车时，用户根据城市交管中心公布在各个路口的停车位数量指示牌引导来到停车区域附近，看到有空闲的车位没有预定后，按照步骤2）开始进行倒车停放。

6）光伏发电时，逐日跟踪器判断阳光入射到太阳能板的角度，反馈信号给mcu微控制器，mcu微控制器控制转动电机转动调整太能板旋转到适当的角度，太阳能板产生的直流电进入逆控一体机中进行逆变形成交流电后输出到电源模块供自身系统使用，剩余电量则输出到电网出售。

与现有技术相比，本发明的优点：

1、本发明未设固定面积的停车位，停车位的面积通过检测所需要停放车辆长度尺寸控制led光束灯进行划定，在有限的停车区域内有效提高了停车数量，加大空间利用率。

2、本发明通过预约锁定计费和车型尺寸计费两种计费模式进行计费，通过检测两种模式分别运行的时间进行计费，计费方式公平合理，减少公共资源浪费。

3、本发明不增加车载装备即可实现停车指挥，停车入位更加有效快捷，减少城市交通拥堵。

4、本发明通过移动终端设备即可对车位进行预约锁定，并定位导航到停车位附近，同时采用移动支付缴纳停车费用，无需人员看管，管理更加有序，更加高效。

5、本发明配置有光伏发电模块，通过在停车区域上方搭建光伏发电站进行发电，所发电量供系统自身使用同时剩余电量可出售，同时太阳能板架在车辆上方能够表面车辆被阳光暴晒以及挡雨的作用，保护车辆。

6、本发明基于nb-iot网络进行无线通讯连接，能耗更低、连接更高效、稳定，现场感知执行端设备采用ups不间断电源供电，并复合了多种检测手段，保证设备运行的准确性和稳定性；通过激光扫描测量车辆长度尺寸，计算出所需的停车面积，提高场地利用率，并根据所占停车资源的不同进行收费，更为人性化；整套系统集成了预约停车、计时收费、停车辅助、定位导航、停车诱导等功能，实现了城市路边停车位的规范化管理，符合新时代智慧城市管理要求。

附图说明

图1是停车位现场布置示意图。

图2是系统整体框图。

图3是计费模块框图。

图4是光伏发电示意图。

图中零部件名称及序号：

停车区域1、外停车线1.1、路缘石1.2、支撑杆1.3、控制电柜1.4、现场感知执行端2、地感线圈2.1、地磁感应装置2.2、激光测距模块2.3、激光扫描模块2.4、led光束灯带2.5、led显示屏2.6、语音喇叭2.7、智能摄像机2.8、计费模块2.9、预约锁定计费2.91、车型尺寸计费2.92、mcu微控制器2.10、电源模块2.11、信号收发天线2.12、光伏发电模块2.13太阳能板2.131、逆控一体机2.132、主支撑柱2.133、支撑液压缸2.134、转动电机2.135、逐日跟踪器（2.136）、支撑架2.137、网络通信层3、nb-iot基站3.1、nb-iot通信模块3.2、移动终端3.3、城市交管中心3.4、后台管理中心4、物联网服务系统4.1、导航定位系统4.2。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例1：

一种带有光伏发电的路侧可变面积停车位管理系统，其特征在于：包括停车区域1、现场感知执行端2、网络通信层3及后台管理中心4，所述停车区域1设有外停车线1.1和路缘石1.2，所述外停车线1.1固定画在停车区域1外侧隔开马路与停车区域1，并且长度与停车区域1长度一致，所述路缘石1.2设在停车区域1内侧，并且与外停车线1.1平行，所述外停车线1.1与路缘石1.2之间的距离为标准停车位宽度，且中间未隔断画出固定车位；所述路缘石1.2后侧设有支撑杆1.3，所述支撑杆1.3底端固定在路缘石1.2后侧地面上，所述支撑杆1.3底部固定设有控制电柜1.4；所述现场感知执行端端2包括mcu微控制器2.10及电源模块2.11，所述mcu微控制器2.10连接有地感线圈2.1、地磁感应装置2.2、智能摄像机2.8、激光测距模块2.3、激光扫描模块2.4、语音喇叭2.7、led显示屏2.6、led光束灯带2.5、计费模块2.9、信号收发天线2.12及光伏发电模块2.13，所述地感线圈2.1设在外停车线1.1底部，所述地感线圈2.1沿着外停车线1.1呈矩形环绕埋在地下，所述地磁感应装置2.2设在停车区域1正中间位置，所述地磁感应装置2.2旁设有一组激光测距模块2.3，所述led光束灯带2.5固定设在路缘石1.2侧面底部位置上，所述激光扫描模块2.4固定设在路缘石1.2侧面中上部位置，所述led显示屏2.6固定设在支撑杆1.3中部，所述led显示屏2.6顶部设有语音喇叭2.7，所述语音喇叭2.7固定在支撑杆1.3上，所述信号收发天线2.12固定设在支撑杆1.3顶部位置，所述信号收发天线2.12底部设有智能摄像机2.8，所述智能摄像机2.8为可360°旋转的全景球形摄像机，所述智能摄像机2.8固定在支撑杆上，所述电源模块2.11通过市政供电网络进行供电，所述mcu微控制器2.10、计费模块2.9及电源模块2.11均安装在控制电柜1.4中。

所述网络通信层3包括nb-iot基站(3.1)及nb-iot通信模块3.2，所述nb-iot基站(3.1)设在城市高层建筑上，所述nb-iot通信模块3.2采用bc95进行无线数据传输通信，所述网络通信层3通过nb-iot通信模块3.2与移动终端3.3、城市交管中心3.4、现场感知执行端2及后台管理中心4进行无线连接交互通信，所述移动终端3.3设有移动支付3.31入口app。

所述后台管理中心4设有物联网服务系统4.1，所述物联网服务系统4.1设置在上级中心机房，所述物联网服务系统4.1连接有导航定位系统4.2，所述导航定位系统4.2采用北斗+gps双模进行导航定位，所述物联网服务系统4.1接入云服务平台。

所述光伏发电模块2.13包括太阳能板2.131和逆控一体机2.132，所述太阳能板2.131设在停车区域上方，底部固定有支撑架2.137，所述支撑架2.137底部中间位置铰接在支撑液压缸2.134的一端，所述支撑液压缸2.134的另一端铰接在主支撑柱2.133上，形成三角支撑结构，所述支撑架2.137端部固定在转动电机2.135转轴上，所述转动电机2.135固定在主支撑柱2.133顶端，所述转动电机2.135上设有逐日跟踪器2.136，所述主支撑柱2.133底端固定在路缘石1.2后，所述主支撑柱2.133底部设有逆控一体机2.132，所述太阳能板2.131通过电线与逆控一体机2.132连接，所述逆控一体机2.132连接到电源模块2.11。

所述地磁感应装置2.2两个之间的安装间隔为2米，所述地磁感应装置2.2采用无线传输方式与mcu微控制器2.10进行连接，所述激光测距模块2.3两个之间的安装间隔为1米，并且与所述地磁感应装置2.2正向对齐呈一条直线，所述led光束灯带2.5底部距离地面高度为1-10cm，所述led光束灯带2.5可射出红、黄、绿三种颜色的直线可见光束，并且光束平行贴近地面，所述激光扫描模块2.4测量长度尺寸工作范围为120°扇形区域，所述激光扫描模块2.4相邻两组的工作盲区顶端距离路缘石1.2至多10cm；所述计费模块2.9设有预约锁定计费2.91和车型尺寸计费2.92两种计费模式。

本发明包括以下步骤：

当用户预约停车位时，移动终端3.3发送请求信息通过nb-iot基站3.1传送到物联网服务系统4.1，物联网服务系统4.1基于nb-iot网络发送停车位状态请求信息至mcu微控制器2.10，mcu微控制器2.10下达执行命令检测地磁感应装置2.2信号变化，地磁感应装置2.2信号有变化时触发激光测距模块2.3启动条件进行测距检测，激光测距模块2.3检测上方10-35cm范围内有无障碍物，判断停车位是否空闲，并通过nb-iot网络反馈停车位状态信息至物联网服务系统4.1，物联网服务系统4.1根据反馈结果分配空闲停车位并通过nb-iot网络发送车位锁定请求信息至mcu微控制器2.10，mcu微控制器2.10下达车位锁定指令给led光束灯带2.5和led显示屏2.6，led光束灯带2.5在锁定车位2米长的范围内照射出红色光束到地面进行锁定警示，并在led显示屏2.6上显示锁定信息，计费模块2.9启动预约锁定计费2.91模式；同时物联网服务系统4.1根据锁定的停车位位置信息从导航定位系统4.2导入导航路线并通过nb-iot网络发送到移动终端3.3，并且通过nb-iot网络发送停车位变化信息至城市交管中心3.4更新信息；当用户驾驶车辆至停车位附近进行倒车入库时，车辆压过外停车线1.1，检测到外停车线1.1底部的地感线圈2.1信号发生变化触发智能摄像机2.8和语音喇叭2.7启动条件，智能摄像机2.8拍摄车辆牌照及位置图像信息并通过nb-iot网络发送回物联网服务系统4.1，物联网服务系统4.1对车辆的牌照信息进行识别并对位置图像进行解析，根据识别出的车牌号判断是否是已预约了停车位的车辆，如果不是，led光束灯带2.5红色光束进行连续闪烁，语音喇叭2.7进行驶离提醒；如果判断是预约车辆，led光束灯带2.5变成绿色，同时物联网服务系统4.1根据解析的图片规划倒车导航路径通过nb-iot网络发送到用户移动终端3.3，引导用户进行倒车；当用户倒车入库完成时，检测地磁感应装置2.2信号变化，启动激光测距模块2.3检测上方10-35cm范围内有障碍物，确认停车已完全入库后启动激光扫描模块2.4对车辆的长度尺寸进行测量，测量数据通过nb-iot网络发送回物联网服务系统4.1，物联网服务系统4.1根据车辆长度尺寸计算规划好停车位置、面积后通过nb-iot网络发送规划数据到mcu微控制器2.10，mcu微控制器2.10控制led光束灯带2.5在停车区域1上射出两道黄色光束，与外停车线1.1围成一个固定面积的停车位，并引导用户正确停放入位，同时计费模块2.9切换为车型尺寸计费模式；当用户驾驶车辆要驶离时，检测到地磁感应装置2.2信号变化，启动两组激光测距模块2.3检测上方10-35cm范围内无障碍物后，计费模块2.9停止计费，并把两种计费模式合计起来的计费信息通过nb-iot网络发送回物联网服务系统4.1，物联网服务系统4.1通过nb-iot网络发送扣费请求信息至移动终端3.3，移动终端3.3采用移动支付3.31自动完成停扣费，同时物联网服务系统4.1形成扣费详情清单通过nb-iot网络发送到mcu微控制器2.10控制在led显示屏2.6上显示并使用语言喇叭2.7进行播报；当用户没有预约停车位但又想停车时，用户根据城市交管中心3.4公布在各个路口的停车位数量指示牌引导来到停车区域1附近，看到有空闲的车位没有预定后，按照步骤2开始进行倒车停放；光伏发电时，逐日跟踪器2.136判断阳光入射到太阳能板2.131的角度，反馈信号给mcu微控制器2.10，mcu微控制器2.10控制转动电机2.135转动调整太能板2.131旋转到适当的角度，太阳能板2.131产生的直流电进入逆控一体机2.132中进行逆变形成交流电后输出到电源模块2.11供自身系统使用，剩余电量则输出到电网出售。

实施例2：

本实施例2同实施例1结构及原理基本相同，不同的是所述地磁感应装置2.2旁设有两组激光测距模块2.3，两组激光测距模块2.3同时进行测距，验证上方挡住的是否是汽车，双重验证更加准确。

实施例3：

本实施例3同实施例1结构及原理基本相同，不同的是所述电源模块2.11连接有ups电源，当市政供电出现断电时，ups可以持续不间断供电，确保系统能够正常、稳定使用。

实施例4：

本实施例4同实施例1结构及原理基本相同，不同的是所述地磁感应装置2.2旁设有两组激光测距模块2.3，两组激光测距模块2.3同时进行测距，验证上方挡住的是否是汽车，双重验证更加准确；所述电源模块2.11连接有ups电源，当市政供电出现断电时，ups可以持续不间断供电，确保系统能够正常、稳定使用。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。