基于物联网技术的车位检测系统

摘要：提出了一种基于物联网技术的车位检测系统的设计方法。该系统通过物联网技术的应用，扩展了停车资源监管的范围和深度，摆脱了时间和空间束缚，使监管触角直接延伸到企业，从而实现了对停车资源的全方位动态监管，有利于政府和管理单位根据情况做出科学的决策。
关键词：车位检测；物联网；停车；资源监管

0 引言
    车位检测系统是通过读取安装在车位地面下的车位探测器所采集的信号来判断停车位状态，并将各停车位的实时状态信息通过网络上传到数据中心，以实现物联管理对象(车位)、物联感知设备终端采集管理，提供车位状态信息的采集与传输功能，实现车位状态远程监控的一种系统。该系统能够大幅提高寻找车位的效率，减轻停车管理员的工作强度，有利于加强停车场的科学化管理。
    车位检测系统依据车位探测器通信方式的不同，可分为有线车位检测系统和无线车位检测系统。

1 有线车位检测系统
    有线地磁车位检测系统主要由有线车位探测器、网关和数据中心组成。
    有线地磁车位检测系统可通过预埋在路侧停车位地面下的有线车位探测器来实时动态监测该停车位的状态，并通过CAN总线将信息传至网关，网关再采用无线方式(GPRS、3G、4G可选)将汇聚的信息发送到数据中心以供进一步统计分析。授权用户可通过远程Web或手机访问后台，实时查看停车位的状态信息。
    该系统中的有线车位探测器采取有线供电方式，在路面开槽铺设CAN总线时同槽铺设供电电缆。每个网关有2个CAN总线接口，在理论上，每条CAN总线上可接100个地磁车位探测器，而其实际连接数量则应依据现场情况而定。

    图1所示是一个有线车位检测系统的设备组网示意图。有线车位探测器通过CAN总线将采集的车位状态信息传至网关，网关则采用无线方式(GPRS、3G、4G)将汇聚的信息发送到数据中心进行分析和处理。
1．1 有线车位探测器
    有线车位探测器主要由磁敏传感器模块组成。磁敏传感器主要利用车辆经过时会引起传感器周围的磁场变化来进行车辆检测，不受光线和天气的影响。
    有线车位探测器是专门为停车场诱导、开放式停车场车位探测而设计的车位探测装置。该装置识读快速，灵敏度高，并具有极好的防串扰特性和故障检测恢复功能，可实现100％的准确识别。环境适应能力强，可满足高温、低温、雨雪等恶劣天气条件下的信息采集和处理，使用寿命达到8年以上。
    有线车位探测器以CAN总线连接网关来进行通信。理论上每条CAN总线上可接100个有线车位探测器，实际连接数量可依据现场情况而定。它采取有线供电方式，供电电缆可与CAN总线同槽铺设。
1．2 网关
    网关是物联网架构中的关键设备，融合了多种有线及无线的通信技术和接口技术，通过它可以实现各种终端设备的合法接入，以及不同类型数据的聚合、处理和分发功能。
    网关可接收与其相连的CAN总线上所有有线车位探测器的数据，并将其发送至数据中心。网关的主要功能模块包含GPRS／3G／4G(可选)模块以及CAN总线接口。网关则通过无线收发模块实现与数据中心的常态通信，主要包括心跳包等常态数据的上传。通过CAN总线接口与有线车位探测器连接，实现车位信息的实时上传。
    网关的供电方式一般采用太阳能供电或市政供电。
1．3 有线车位检测系统的安装
    有线车位检测系统的数据中心包括计算机、数据库服务器等相关硬件和系统应用的相关软件，主要是对数据进行统计分析。图2所示是有线车位检测系统的现场安装效果图。

    其中，有线车位探测器在安装时，可在每个车位中心地面钻孔(约直径10 cm，深20 cm)，然后将有线车位探测器安装在孔中。
    网关一般可内置于停车指示牌中。
    CAN总线与供电电缆的安装可沿马路牙子平行方向在地面上开主槽(约深10 cm，宽4 cm)，再沿每个安装地磁车位探测器的孔向主槽方向垂直开支槽(约深20 cm，宽4 cm)。把CAN总线和供电电缆铺设在槽内，最后将一端与有线车位探测器连接，另一端与网关相连接。

2 无线车位检测系统
    无线车位检测系统主要由无线车位探测器、无线传感器网络中继、网关和数据中心组成。预埋在地下的无线车位探测器可以定时将采集的车位状态信息通过无线的方式发送，由中继接收无线车位探测器上传的数据，并将数据转发到网关，网关汇集所有数据信息并上传到数据中心。

    图3所示是无线车位检测系统设备组网示意图。无线车位检测系统由多个无线局域网构成，每个无线局域网都是一个三级设备的架构。在每个无线局域网中，一个中继可以接收五六个车位探测器的数据，中继与无线车位探测器之间为星状网络结构。一个网关可连接5个中继，中继与网关的最远距离不超过100 m。网关以GPRS／3G／4G(可选)等无线传输链路的通信方式将数据上传到数据中心。
2．1 无线车位探测器
    无线车位探测器主要由两部分构成：磁敏传感器模块和无线模块。无线模块主要实现数据收发功能，它通过半双工的方式和中继进行通信，具体技术指标可参考《无线模块技术要求》。供电多采用电池供电，电池一般可持续工作6年。
2．2 中继
    中继主要起数据传输及中继的作用，用于接收地磁传感器节点的上传数据，并将数据转发到网关。中继主要包含433 MHz通信模块，可与无线车位探测器和网关通信。
    供电方式为电池供电，电池可持续工作1年并可更换。
2．3 网关
    该系统的网关主要实现无线局域网与广域网的接入。网关接收来自本局域网下设的所有无线车位探测器终端节点的数据，并将其发送至数据中心。网关的主要功能模块包含433 MHz、GPRS／3G／4G(可选)2种收发模块。433 MHz无线模块与中继或者无线车位探测器进行通信；通过GPRS／3G／4G(可选)收发模块实现与数据中心的常态通信，主要包括心跳包等常态数据的上传。供电方式可采用太阳能或市政供电。
2．4 数据中心及其安装
    无线车位检测系统的数据中心有计算机、数据库服务器等相关硬件和系统应用的相关软件，可对数据进行统计分析。
    无线车位检测系统现场安装效果如图4所示。

    安装无线车位探测器时，可在每个车位中心地面钻孔(约直径6 cm，深12 cm)，并将无线车位探测器安装在孔中，然后用填料(沥青或水泥)将钻孔填平。
    中继可在防水箱内放置中继、外挂天线，挂在路灯杆(或重新立杆)上，防水箱抱杆，安装在4．5m高度处。
    至于网关，若采用太阳能取电方式，可内置于太阳能停车指示牌中，使用太阳能停车指示牌采集的电能供电；若采用市政取电方式，可依据现场情况，通过电缆与路灯或摄像头配电箱相连，就近取电，将网关放在防水箱内，挂在路灯杆(或重新立杆)或摄像头杆上，防水箱抱杆。

3 结语
    本文所提出的基于物联网技术的车位检测系统已在北京市朝阳区、东城区、西城区等多个区域试点应用，可对上述区域的路侧停车位进行统一监管，对于提升北京市路侧停车场收费监管能力，促进路侧停车规范化，全面推进北京市停车管理工作具有重要意义。
    本文的创新点是：将物联网技术引入停车位监管领域，可根据实际情况选择有线、无线两种车位检测方式，开展物联网应用建设，提升停车管理的技术水平。