一体化智慧停车引导系统

马宿林　黄静月　丁鸿韬　陈干回　谢沛余

摘 要：近年来，城市汽车保有量快速增长，停车位需求量持续增加，停车难已经成为阻碍城市发展的主要问题之一。因此本文设计了一种基于物联网、移动互联网以及云计算与大数据分析等相关技术智能停车场引导系统。该系统以大范围、全方位、数据聚合的云服务平台数据库为支撑，通过获取相应区域停车场车位信息，为用户智能匹配停车位，实现停车诱导、反向寻车、移动支付等功能。管理员终端可以快速采集各项车库信息、有效监控并管理停车场相关设备。该系统高效、便捷且维护简单，有效地解决了城市停车困难、停车场管理效率低等问题。

关键词：互联网 云计算 大数据 数据库

中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（c）-0132-03

Abstract： In recent years， with the rapid growth of urban car ownership and the continuous increase of parking space demand， parking difficulty has become one of the major problems hindering the development of urban transportation. Therefore， this paper designs an intelligent parking guidance system based on Internet of Things， mobile Internet， cloud computing and big data analysis. Supported by a large-scale， omni-directional， data aggregation cloud service platform database， the system intelligently matches parking spaces for users by acquiring parking space information in corresponding areas， and realizes parking guidance， reverse car search， mobile payment and other functions. Administrator terminal can also quickly collect the garage information， effective monitoring and management of parking related equipment the system is efficient， convenient and easy to maintain. It effectively solves the problems of urban parking difficulties and low efficiency of parking management.

Key Words：Internet； Cloud computing； Big data； Database

近年来，我国汽车行业发展飞快，但停车场的建设却相对迟缓，停车场利用率偏低等问题也随之显现。虽然在个别大城市里建了一部分自动化停车场，但是停车场信息不开放、车位难找、成本高等问题仍然存在[1]。由于移动智能终端的广泛应用以及现代人无纸化的消费习惯，研究并设计一种基于智能手机的停车场引导系统，是解决当前城市停车困难的关键[2]。

根据整个智慧停车导引系统的定位本系统将采用多层体系架构设计：服务器端采用J2EE企业级技术框架，该框架具有高性能，高稳定性与高可移植性的特点；以 android 为例的移动端系统，采用了最新的SDK4.4，在保证新功能的同时还可以向下兼容低版本，以确保市面上大部分 android手机稳定运行。而微信公众号平台端的页面，则采用最新的html5标准，提高界面效果，给用户带来更好的体验[3]。

1 系统总体设计方案

该一体化智慧停车引导系统主要包括云端、停车场、终端三个部分。云端是停车场信息汇集处及信息发布处，包括服务器、数据库以及管理界面；停车场由一个或者多个车库组成，包括无线定位基站、进出口闸机；终端包括用户终端和车库管理员终端[4]。本系统与传统车库系统的差别在于将分散的车库资源信息整合到统一的网络平台，并使用智能手机代替IC卡完成包括进出口控制、计费、诱导在内多种业务。用户可以通过智能手机搜索目的地附近的所有停车场和车位数量；并由用户选择停车目的，手机将自动匹配行车路径；当车主到达停车场入口时，闸机对汽车信息和手机号进行验证，验证成功后停车场服务器给手机发送车位号和停车场内布局图，并在布局图上标明停车场入口到停车位的路径；当车辆通过语音提示到达车位后服务器自动记录当前时间；当用户取车时，服务器自动计算停车时间和停车费用，并更新数据库，停车引导完成[5]。引导系统的流程图，如图1所示。

根据该系统的停车引导流程，设计内容主要包括以下几个方面：

（1）设计一个整合并发布附近停车场信息的车库系统架构；

（2）实现用户与多个车库信息交流，整理并发布车库相关信息的云端服务器；

（3）设计停车场车辆管理系统，实现监控并管理车辆以及车库车位状态；

（4）实现室内停车场定位诱导以及反向寻车功能；

（5）设计用户与车辆管理系统的智能终端应用软件；

（6）实现移动支付。

2 系统工作原理

云端是整个智慧停车引导系统的桥梁，连接着智能终端、管理系统以及停车场闸机，其核心部分为服务器。用户智能端和管理员终端的各种请求通过云端实现对数据库的读写操作；管理人员经过服务器对数据库进行操作，當终端请求到来时，服务器则将命令发出，停车场的无线定位基站收到指令后，引导车辆行进；停车场二维码与闸机关联，承载着停车场信息和用户的车辆信息等，用于确定车辆和停车场的对应性。用户的智能终端则整合了车辆和停车场的信息，作为实现定位、支付的工具。该系统的整体框架如图2所示。

2.1 无线定位技术

无线定位技术是整个系统的关键，目前无线网络几乎成为各种大型服务性建筑的必备基础服务设施，借助已有的无线网络环境来构建室内定位服务具有一定的使用价值。该系统的定位分为四种类型：寻找停车库时的室外定位、寻找停车位时对运动车辆的室内定位、停车后在车内或者车外实现室外定位、反向寻车时对人员进行室内定位。

2.2 入库出库与反向寻车系统

停车诱导和反向寻车是该系统的主要功能，以下将具体阐述如何实现。入库和出库都是通过扫描二维码通知服务器，服务器收到相应的指令以控制闸机的开合。出入库时系统将记录下车辆信息，并根据停车定位功能触发时间的计算程序，计算车辆在车库中停放的时间，最后根据时间计算所需费用，并由用户选择相应的支付软件提交费用。

当用户停车完毕后可进行停车定位功能，本功能主要为反向寻车提供服务。客户端运用无线扫描将定位点上传服务器，等待服务器完成定位。当用户反向寻车时，根据定位匹配路径，用户使用指纹定位不断更新自身位置，以实现连续定位。

2.3 云计算与大数据处理

云计算是提取大数据的前提，在如今的信息社会，信息往往体现在各种各样的数据中，许多企业都在通过大数据进行分析或者筛选对自己有益的信息，以做好营销方向，获得利益。但在海量数据面前，假若提取、处理和利用数据的成本超过了数据价值本身，那么有价值也将相当于没价值。这时，来自公有云、私有云以及混合云之上的强大的云计算能力，对于降低数据提取过程的成本变得至关重要。在本系统中，通过云计算收集停车场的位置信息、空位率以及空位位置信息等数据，存于云端数据库。

而大数据处理则是利用云端多个数据库来接收客户端或发送至客户端的数据，并且用户可以通过这些数据库来进行简单的查询和处理。传统的关系型数据库MySQL和Oracle存储着每一笔数据，不仅如此，像Redis和MongoDB这样的MySQL数据库也常用于采集数据。而在采集过程中，其主要特点和挑战是可能会同时有成千上万的用户来进行访问和操作，并发数高得令人发指。例如出行高峰的节假日、周末以及上下班时段等，它们并发的访问量达到上百万，故需要在采集端部署大量数据库才能支撑这样庞大的并发数。必须经过深入的思考和设计才能解决如何在这些数据库之间进行负载均衡和分片的问题。

2.4 数据库安全技术

数据库的安全技术是指通过一定的手段确保数据库的数据安全，以防止非法使用或由环境因素的改变而致的数据篡改、丢失和破坏。本系统的数据安全由数据库的安全和服务器的安全两部分组成。数据库安全采用用户的账号密码以及系统验证来确保，用户在登录数据库时，系统将通过用户提供的手机号以及动态密码来核实。而服务器的安全问题则由服务器维护人员安装工具以及日常维护来解决。

3 结语

该系统旨在建立集物联网、移动互联网和云计算等先进技术一体化的智慧停车全智能数字方案，使用Android手机应用软件或微信公众号与用户进行互动，采用WI-FI定位技术，结合移动互联网技术，多层体系MVC架构设计并利用Mysql数据库为系统的稳定高效运行提供软件技术基础，实现完全自动化，可以提升区域内停车场及其周边交通综合管理水平，缓解城市交通道路拥堵程度，增加管理效益和社会效益，可以更积极的促进城市交通政策的制定，对交通政策的实施也有一定的参考价值。

参考文献

[1] 丁一.基于智能手机的停车场引导系统的研究与设计[D].延边大学，2015.

[2] 张宇.基于“互联网+”模式的室内停车场系统设计与核心技术研究[D].浙江大学，2016.

[3] 邓广森.一体化智慧停车场系统设计与实现[D].华南理工大学，2015.

[4] 陈婷.基于RFID定位的停車场智能移动终端设计[D].南京邮电大学，2016.

[5] 陈晨.智能停车场管理系统的研究与设计[D].青岛科技大学，2017.