CN104900060A - 城市区域便捷停车智能管理监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市区域便捷停车智能管理监控系统，该包括安装于停车场的传感感应系统、安装于车辆上的感应系统和大数据服务器；所述大数据服务器实现对整个城市区域内的停车位信息的存储与分析，车辆与车主信息的存储与分析；为停车信息与地图导航相结合提供数据接口；以及停车支付时为银行扣款提供数据与接口；城市区域内的车库、停车场信息通过传感感应系统收集并通过网络反馈给大数据服务器，进而获得城市区域内所有停车场的车位信息，结合地图导航，将城市区内的停车信息推送到地图导航上，有助于驾驶员快速的找到合适的停车场所；借助车辆上的感应系统使车位与车辆之间一一对应绑定，实现车辆停车的自动收费功能。

Description

城市区域便捷停车智能管理监控系统

技术领域

本发明涉及智能停车技术领域，具体涉及一种城市区域便捷停车智能管理监控系统。

背景技术

道路交通是由动态交通和静态交通组成的。所谓“静态交通”是指车辆在道路、停车场、车站、货场等停放或暂时停留的交通现象。虽然停车目的各异、时间长短不同，但他们都是静态交通，是动态交通的继续。静态交通是相对于动态交通而言的，是整个交通体系中的重要组成部分。静态交通不解决好，动态交通是没有办法解决好的。比如到了目的地找不到停车场，就必须转来转去，这就在无形中增加了无效交通流量。

但是，目前国内大多数停车场的管理功能还只是单个停车场的收费、引导等功能，不具备城市联网能力，不能实现城市停车诱导功能。另一方面，部分城市投巨资建设的停车诱导系统，一般都是通过停车一级、二级、三级诱导屏宋诱导，由于诱导形式单一、造价昂贵、建设困难、使用不便等原因，难以普及。

解决交通安全、拥堵和停车难问题成为了近期城市智能交通系统发展的主要目标。实现智能交通系统的关键在于建设由传感网络、通信设施、网络超算、智能软件构成的智能基础设施，按照可靠、低成本信息化的要求，构建泛在的信息网络体系，使基于数据和知识的产业成为重要的新兴支柱产业。

全面的信息采集手段和丰富的信息内容是提供完善的信息服务的前提，如何获取原始交通数据并处理成精准的交通信息是关键。对于实时交通数据的采集，目前主要有两种方式：一种是静态交通探测方式，主要是利用位置固定的定点检测器或摄像机；另一种是动态交通探测方式，通常，用来采集交通流数据的定点检测器有感应线圈检测器、超声波检测器、雷达检测器、光电检测器、红外线检测器等。动态交通探测方式是指基于位置不断变化的车辆或手机来获得实时行车速度和旅行时间等交通信息的数据采集方式。动态交通探测的典型方式包括异频雷达收发机、车辆自动检测、全球定位系统(GPS)装置及手机通信等。

线圈和摄像机(视频监控)是定点检测的典型手段。线圈是磁性检测器的一种变形，它依靠埋在路面下的一个或一组感应线圈产生的电磁感应变化，来检测通过的车辆的状况。该技术非常成熟，且精度较高，适用于交通量较大的道路。然而，其缺点也非常明显，即采集范围有限、损坏率高、施工成本昂贵、施工周期长。视频监控则是利用摄像机作为记录设备，通过对一定时间段内的图像进行分析得出交通流的详细资料。对于交叉口交通状况的调查，常采用这种方法。这种方法的优点是比较直观，可以得到最完全的交通资料信息；缺点是成本高、数据整理工作量大(需要大量的图像处理工作)、有时可靠度较低(如大型车辆可能遮挡随行的小型车辆等)。

作为动态交通流信息采集的主要手段，GPS技术在国外得到了广泛的应用，国内也有优途、美慧等公司已经开发出可商用的产品。GPS是一种全球性、全天候的卫星无线电定位系统，可实时提供三维坐标、速度等空间信息，其特点是精度高，速度快，但实际应用中也有很多问题，主要表现在存在采集盲区(如高架下的道路采集不到GPS信号)、样本容量小、建设和运营成本高等。

随着传感器技术、通信技术、GIS技术(地理信息系统)、3S技术(遥感技术、地理信息系统、全球定位系统三种技术)和计算机技术的不断发展，交通信息的采集经历了从人工、单一的磁性检测器采集到多源、多种采集方式组合的发展过程，同时随着国内外对交通信息处理研究的逐步深入，统计分析技术、人工智能技术、数据融合技术、并行计算技术等逐步被应用于交通信息的处理中，使得交通信息的处理也得到不断的发展和革新。

信息采集与处理设备作为智能交通系统的核心构成部分，在智能交通行业整体快速发展的带动下，近年来呈现高速增长态势。2009年投资额达到82亿元，2010年达到99亿元，同比增长21％。预计2010-2015年行业增速将继续保持稳定增长，年复合增长率约为19.4％。

随着经济的发展，汽车成为新的消费热点和经济增长点，数量飞速增长，当前，我国私人汽车拥有量已突破1000万辆，随着汽车大批量进入个人家庭，而城市规划普遍相对滞后，人均土地不足，令停车难的问题出现在大中城市甚至中小城市，并日益尖锐。

仔细对目前国内城市的停车库系统进行分析，不难发现：一方面，道路行车数量的激增，停车难，行车难的问题日益突出；另一方面，由于没有统一的管理、分配和指导，各停车库系统由各单位部门自行管理，并缺乏信息沟通，使停车场基本信息不够公开化，往往出现车库系统有库无车，大量车库车位浪费的现象严重。这导致了驾车者在找停车泊位时存在很大的盲目性，带来了绕行车流，增加了道路交通的压力。

很多人有过这样的经历，驾车到市内某些区域时，经常找不到合适的车位，对此引起的交通拥挤深恶痛绝又无可奈何，这就是因为我们缺乏足够的信息来及时做出正确的判断和诱导。同时，乱收停车费等问题也日益严重，影响了道路的使用，给城市交通管理带来压力。

停车大致分为路边停车和停车场(库)停车，停车场(库)一般实行包月制，以月为单位交纳一定费用，路边停车一般没有固定的使用规律只是在使用停车位时按次或按时交纳费用；这都主要通过车位管理人员乱收取停车费用，容易产生费用纠纷，而且效率低，管理成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种城市区域便捷停车智能管理监控系统，集停车信息、管理和支付为一体化的管理系统。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种城市区域便捷停车智能管理监控系统，其特征在于：该系统包括安装于停车场的传感感应系统、安装于车辆上的感应系统和大数据服务器；所述大数据服务器实现对整个城市区域内的停车位信息的存储与分析，车辆与车主信息的存储与分析；为停车信息与地图导航相结合提供数据接口；以及停车支付时为银行扣款提供数据与接口；城市区域内的车库、停车场信息通过传感感应系统收集并通过网络反馈给大数据服务器，进而获得城市区域内所有停车场的车位信息，结合地图导航，将城市区内的停车信息推送到地图导航上，有助于驾驶员快速的找到合适的停车场所；借助车辆上的感应系统使车位与车辆之间一一对应绑定，实现车辆停车的自动收费功能(假定车辆与车主信息绑定，并授权支付)。

所述传感感应系统包括安装于车位上的地磁传感器，和安装于墙面或者固定在空中的基站；所述地磁传感器能精准的识别车位上车辆的有无，并将该信息通过无线技术反馈给基站，单个基站能同时与多个车位上的传感器进行通信，基站在获得车位上地磁传感器反馈过来的信息后，进行处理后通过公网(GPRS、GSM、英特网等)反馈给大数据服务器，服务器端对分布在全市不同区域的传感感应系统(不同区域内的传感感应系统有各自的地理位置信息，一同上报给服务器)上报上来的停车场和车位信息进行整理，可获得整个城市区域内的停车信息；

其中后大数据服务器将服务器端的城市区域内的停车信息与地图导航相整合，车主在城市域内行车时，借助导航即可获得目的地附近的停车场信息和空位信息，以方便停车，除此之外，还可以通过定制短信服务、电话咨询等多种方式或者目的地的停车信息。

利用车辆上的感应系统，实现与车库上的传感感应系统一一对应，并获取车辆信息，我们假定，车主信息，包括银行卡支付授权都已经与车辆绑定。通过根据传感感应系统获得的车辆在该车库停放时间的信息，结合停车场的停车计费方式，可直接该次停车的费用通过银行卡进行扣费，同时将费用短信推送给车主，可实现整个停车场的无人工操作，大幅提高停车收费的效率。

系统工作的流程是：

1、车主利用导航或者短信方式获得目的地的停车信息；

2、车辆进入停车位，地磁传感器判断车辆进入，并记录停车起始时间，同时与车辆上的感应系统进行通信，获得车辆与车主信息；

3、基站将获取的信息交由后台大数据服务器进行分析；

4、车主驾驶车辆离开停车位，地磁传感器记录车辆离开的时间，并经基站基站报给后台服务器；

5、后台服务器经过分析计算出本次停车所产生的费用，并报银行进行扣款，同时以短信方式推送给车主。

其中传感感应系统利用地磁传感器和无线技术实现车辆信息的检测，包括车辆的有无、车速等信息。所述的地磁传感器与基站之间的通信方式采用TDMA方式实现，每个地磁传感器与基站之间的通信占用一个时隙，两者之间的数据通信根据约定的数据协议进行，时隙的分配与基站进行控制与分配。系统无线通信所采用的工作频率可以是433MHz、900MHz、2.4GHz和5.8GHz等常用免费频段。

所述的地磁传感器还包括处理控制电路(含模数转换电路)、射频收发电路、天线和电源电路几大块，所述地磁传感器接处理控制电路，所述处理控制电路接射频收发电路，所述天线接在射频收发电路上；所述电源电路完成整个节点的供电功能，由于在室外环境应用，采用电池供电方式，电池容量的选择需要考虑到传感器节点与基站之间的数据通信频率、传感器的采用频率等因素。

所述地磁传感器采用各向异性(AMR)的地磁场、固态型传感器，永远检测车辆的有无，或者不同运动状态对地磁场扰动引起的变化，如采用honeywell的HMC104x和HMC105x系列，因而可根据地磁传感器获得的检测数据，设定车辆的响应阀值来判断车辆的状态信息，其中事件检测阀值、无事件监测阀值和事件保持时间三个参数可以根据实际使用场合来优化设置，从而提高监测的可靠性。

所述天线用于与基站之间的无线通信，因传感器节点埋在地下，考虑到周围环境的相对复杂，传感器端的天线采用陶瓷天线实现，用于提高天线的抗干扰能力。

所述射频收发电路完成对基带信号的调制、解调、放大和滤波等功能，考虑到与接入端的无线通信，同时由于工作频率处于免费频带，存在大量的同频干扰信号，射频收发电路可以选用现成的带无线通信协议的芯片，如选用支持ZigBee技术的芯片(TI的CC2420等)。

所述处理控制电路用于实现对整个传感器的工作时序的控制，以及控制模数转换电路实现对地磁传感器的信号的采用。

所述传感器节点端对采用的数据只进行简单的预处理，因而对处理控制电路的性能要求不高，可采用MSP430单片机完成。

所述的基站用于接收并处理地磁传感器发送过来的数据、对地磁传感器进行时序同步与控制、与后台服务进行通信并进行数据上报等工作；整个基站包括天线、射频收发电路、中央处理器、储存单元和网络通信单元，所述网络通信单元实现基站到公网的接入口，同时整个基站供电采用POE供电的方式实现。

由于需要对地磁传感器过来的采样数据进行处理和分析，并同时并行与后台进行通信，因此基站采用性能较强的中央处理器(cpu)实现，配以外部存储器，并移植实时操作系统。本基站中采用移植实时Linux系统用于中央处理器，射频收发电路与传感器节点配对，可选用相同的芯片实现，基站上的天线与传感器节点上天线不同，基站需要实时与多个地磁传感器机型通信，在增益、方向图和极化特性方面有更高的要求。

本发明的有益效果是：

1)利用车辆通过时对地球磁场的影响来完成车辆检测的传感器与目前常用的地感线圈检测器相比，具有安装尺寸小、灵敏度高、施工量小、使用寿命长，对路面的破坏小等优点，在智能交通系统的信息采集中有广阔的应用前景。

2)能快速有效的检测车辆信息，不受天气和光线等因素影响。同时检测到的车辆信息能通过公网返回到控制中心，有助于道路交通的优化。

3)可以自动监控车辆类型、车辆行驶速度等核心基础数据，这些基础数据通过无线方式发送到路边的基站(AP)，再由基站通过有线或无线的方式传送到远端的远程服务器或交通管理中心。

附图说明

图1为本发明停车时系统工作流程图；

图2为本发明地磁传感器架构图；

图3为本发明基站架构图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1：一种城市区域便捷停车智能管理监控系统，该系统包括安装于停车场的传感感应系统10、安装于车辆上的感应系统20和大数据服务器30；大数据服务器30实现对整个城市区域内的停车位信息的存储与分析，车辆与车主信息的存储与分析；为停车信息与地图导航相结合提供数据接口；以及停车支付时为银行扣款提供数据与接口；城市区域内的车库、停车场信息通过传感感应系统10收集并通过公共网络40反馈给大数据服务器30，进而获得城市区域内所有停车场的车位信息，结合地图导航，将城市区内的停车信息推送到地图导航上，有助于驾驶员快速的找到合适的停车场所；借助车辆上的感应系统20使车位与车辆之间一一对应绑定，实现车辆停车的自动收费功能(假定车辆与车主信息绑定，并授权支付)。

传感感应系统10包括安装于车位上的地磁传感器101，和安装于墙面或者固定在空中的基站102；地磁传感器102能精准的识别车位上车辆的有无，主要通过读取车辆上的电子标签103，获取车辆信息，并将该信息通过无线技术反馈给基站102，单个基站102能同时与多个车位上的地磁传感器101进行通信，基站102在获得车位上地磁传感器101反馈过来的信息后，进行处理后通过公共网络40(GPRS、GSM、英特网等)反馈给大数据服务器30，服务器端对分布在全市不同区域的传感感应系统10(不同区域内的传感感应系统有各自的地理位置信息，一同上报给服务器)上报上来的停车场和车位信息进行整理，可获得整个城市区域内的停车信息；

其中大数据服务器30将服务器端的城市区域内的停车信息与地图导航相整合，车主在城市域内行车时，借助导航即可获得目的地附近的停车场信息和空位信息，以方便停车，除此之外，还可以通过定制短信服务、电话咨询等多种方式或者目的地的停车信息。

利用车辆上的感应系统20，实现与车库上的传感感应系统10一一对应，并获取车辆信息，我们假定，车主信息，包括银行卡支付授权都已经与车辆绑定。通过根据传感感应系统10获得的车辆在该车库停放时间的信息，结合停车场的停车计费方式，可直接该次停车的费用通过银行卡进行扣费，同时将费用短信推送给车主，可实现整个停车场的无人工操作，大幅提高停车收费的效率。

系统工作的流程是：

1、车主利用导航或者短信方式获得目的地的停车信息；

2、车辆进入停车位，地磁传感器101判断车辆进入，并记录停车起始时间，同时与车辆上的感应系统进行通信，获得车辆与车主信息；

3、基站102将获取的信息交由后台大数据服务器30进行分析；

4、车主驾驶车辆离开停车位，地磁传感器101记录车辆离开的时间，并经基站基站报给后台服务器；

5、后台服务器经过分析计算出本次停车所产生的费用，并报银行进行扣款，同时以短信方式推送给车主。

其中传感感应系统10利用地磁传感器101和无线技术实现车辆信息的检测，包括车辆的有无、车速等信息。地磁传感器101与基站102之间的通信方式采用TDMA方式实现，每个地磁传感器101与基站102之间的通信占用一个时隙，两者之间的数据通信根据约定的数据协议进行，时隙的分配与基站进行控制与分配。系统无线通信所采用的工作频率可以是433MHz、900MHz、2.4GHz和5.8GHz等常用免费频段。

如图2：地磁传感器101还包括处理控制电路(含模数转换电路)、射频收发电路、天线和电源电路几大块，地磁传感器接处理控制电路，处理控制电路接射频收发电路，所述天线接在射频收发电路上；所述电源电路完成整个节点的供电功能，由于在室外环境应用，采用电池供电方式，电池容量的选择需要考虑到传感器节点与基站之间的数据通信频率、传感器的采用频率等因素。

地磁传感器采用各向异性(AMR)的地磁场、固态型传感器，永远检测车辆的有无，或者不同运动状态对地磁场扰动引起的变化，如采用honeywell的HMC104x和HMC105x系列，因而可根据地磁传感器获得的检测数据，设定车辆的响应阀值来判断车辆的状态信息，其中事件检测阀值、无事件监测阀值和事件保持时间三个参数可以根据实际使用场合来优化设置，从而提高监测的可靠性。天线用于与基站之间的无线通信，因传感器节点埋在地下，考虑到周围环境的相对复杂，传感器端的天线采用陶瓷天线实现，用于提高天线的抗干扰能力。射频收发电路完成对基带信号的调制、解调、放大和滤波等功能，考虑到与接入端的无线通信，同时由于工作频率处于免费频带，存在大量的同频干扰信号，射频收发电路可以选用现成的带无线通信协议的芯片，如选用支持ZigBee技术的芯片(TI的CC2420等)。处理控制电路用于实现对整个传感器的工作时序的控制，以及控制模数转换电路实现对地磁传感器的信号的采用。传感器节点端对采用的数据只进行简单的预处理，因而对处理控制电路的性能要求不高，可采用MSP430单片机完成。

如图3：基站用于接收并处理地磁传感器发送过来的数据、对地磁传感器进行时序同步与控制、与后台服务进行通信并进行数据上报等工作；整个基站包括天线、射频收发电路、中央处理器、储存单元和网络通信单元，所述网络通信单元实现基站到公网的接入口，同时整个基站供电采用POE供电的方式实现。

由于需要对地磁传感器过来的采样数据进行处理和分析，并同时并行与后台进行通信，因此基站采用性能较强的中央处理器(cpu)实现，配以外部存储器，并移植实时操作系统。本基站中采用移植实时Linux系统用于中央处理器，射频收发电路与传感器节点配对，可选用相同的芯片实现，基站上的天线与传感器节点上天线不同，基站需要实时与多个地磁传感器机型通信，在增益、方向图和极化特性方面有更高的要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落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。

Claims (5)

1.一种城市区域便捷停车智能管理监控系统，其特征在于：该系统包括安装于停车场的传感感应系统、安装于车辆上的感应系统和大数据服务器；所述大数据服务器实现对整个城市区域内的停车位信息的存储与分析，车辆与车主信息的存储与分析；为停车信息与地图导航相结合提供数据接口；以及停车支付时为银行扣款提供数据与接口；城市区域内的车库、停车场信息通过传感感应系统收集并通过网络反馈给大数据服务器，进而获得城市区域内所有停车场的车位信息，结合地图导航，将城市区内的停车信息推送到地图导航上，有助于驾驶员快速的找到合适的停车场所；借助车辆上的感应系统使车位与车辆之间一一对应绑定，实现车辆停车的自动收费功能。

2.根据权利要求1所述的基于地磁传感器的智能无线车辆检测系统，其特征在于：所述传感感应系统包括安装于车位上的地磁传感器，和安装于墙面或者固定在空中的基站；所述地磁传感器能精准的识别车位上车辆的有无，并将该信息通过无线技术反馈给基站，单个基站能同时与多个车位上的传感器进行通信，基站在获得车位上地磁传感器反馈过来的信息后，进行处理后通过公网馈给大数据服务器，服务器端对分布在全市不同区域的传感感应系统上报上来的停车场和车位信息进行整理，可获得整个城市区域内的停车信息；

其中后大数据服务器将服务器端的城市区域内的停车信息与地图导航相整合，车主在城市域内行车时，借助导航即可获得目的地附近的停车场信息和空位信息，以方便停车。

3.根据权利要求1所述的基于地磁传感器的智能无线车辆检测系统，其特征在于：所述的地磁传感器还包括处理控制电路、射频收发电路、天线和电源电路几大块，所述地磁传感器接处理控制电路，所述处理控制电路接射频收发电路，所述天线接在射频收发电路上；所述电源电路完成整个节点的供电功能；

所述地磁传感器采用各向异性的地磁场、固态型传感器，永远检测车辆的有无，或者不同运动状态对地磁场扰动引起的变化，所述天线用于与基站之间的无线通信，所述射频收发电路完成对基带信号的调制、解调、放大和滤波等功能，考虑到与接入端的无线通信，所述处理控制电路用于实现对整个传感器的工作时序的控制。

4.根据权利要求1所述的基于地磁传感器的智能无线车辆检测系统，其特征在于：所述的基站用于接收并处理地磁传感器发送过来的数据、对地磁传感器进行时序同步与控制、与后台服务进行通信并进行数据上报工作；整个基站包括天线、射频收发电路、中央处理器、储存单元和网络通信单元，所述网络通信单元实现基站到公网的接入口，同时整个基站供电采用POE供电的方式实现。

5.一种权利要求4所述系统的操作方法，其特征在于：

1)车主利用导航或者短信方式获得目的地的停车信息；

2)车辆进入停车位，地磁传感器判断车辆进入，并记录停车起始时间，同时与车辆上的感应系统进行通信，获得车辆与车主信息；

3)基站将获取的信息交由后台大数据服务器进行分析；

4)车主驾驶车辆离开停车位，地磁传感器记录车辆离开的时间，并经基站基站报给后台服务器；

5)后台服务器经过分析计算出本次停车所产生的费用，并报银行进行扣款，同时以短信方式推送给车主。