基于物聯(lián)網技術的系統(tǒng)集成破解社區(qū)機動車管理的難題

沈 科

上海理想信息產業(yè)（集團）有限公司 上海 200000

目前，居民社區(qū)機動車管理基本上采用的是車牌識別，車輛道閘控制車輛進出，非月租車的收費人工登記，以及特種車輛的人工引導等。外來車輛進入小區(qū)的行駛是依靠地面指引線或特保人員引導。車位編號通過油漆指示，地面油漆框線顯示車位識別。這樣的機動車停車管理方式對初始投資成本不很高，運行成本較高。可是，如果想預知小區(qū)停車狀況，特別是社會車輛想?？啃^(qū)也是帶有很大的盲目性，小區(qū)的車位?？啃畔ν＼囉脩魜碚f是不對稱的，即使進入小區(qū)后，空車位搜索十分困難，這不僅加劇了小區(qū)居民的停車難度也大大增加了社會車輛運行停車的困難程度。如果引入目前高檔寫字樓實行的基于視頻監(jiān)控的停車引導系統(tǒng)，這個系統(tǒng)在停車庫安裝了停車引導屏、停車位空/占指示燈、道口道閘、車牌識別和收費系統(tǒng)、包括在公共街道發(fā)布這些寫字樓的停車信息系統(tǒng)等，雖然這些都由中心控制方便了機動車管理，但是，這個系統(tǒng)價格昂貴，運行成本很大，又是僅在室內適用，基本在居民小區(qū)沒有推廣?；谖锫?lián)網技術的智能停車應運而生，其基本功能是指示停車位有無占位，并且把這個數(shù)據通過NB-IOT傳送到專業(yè)的管理平臺，平臺對這些數(shù)據處理后，發(fā)布給需要這些數(shù)據的管理部門或個人，缺陷是無法直觀引導外來車輛。

一、地磁的一般介紹

（一）地磁的構成

地磁是由處理器、電磁傳感器、NB-IOT通訊模塊、電源模塊、調試接口和增強尼龍外殼組成。地磁檢測器內的零件全部經過抗氧化、耐高低溫、高濕度測試，同時采用無磁抗干擾優(yōu)質材料。增強尼龍外殼耐高壓抗沖擊且具有良好的密封性，另外還具備耐高溫防酸堿防水抗紫外線。

地磁的CPU——處理系統(tǒng)數(shù)據；

電磁傳感器——工業(yè)級三軸磁場傳感器，探測是否有車輛的?？?；

NB-IOT通訊模塊——負責物聯(lián)網數(shù)據傳輸；

電源模塊——對電池的工作狀態(tài)進行有效管理，負責電池電量數(shù)據處理和上報；

調試接口——安裝完成以后初始化數(shù)據。

（二）地磁的使用和基本工作原理

1.地磁的使用?；贜B-IOT物聯(lián)網技術的地磁，應用到居民小區(qū)時，是當有車輛?？客＼囄唬ɑ蜻`章停車位）時，地磁探測到了車輛停車信息，它會發(fā)出有車輛?？客＼囄坏男畔?。當車輛離開停車位時，地磁會探測到所在區(qū)域沒有車輛停靠，它會發(fā)出沒有車輛?？康男畔ⅰ７奖懔诵^(qū)機動車的管理。地磁的應用減少了原來傳統(tǒng)的機動車管理的開路挖管布線的麻煩和投資。維護方便、安全可靠、實用性強、性價比高和壽命系數(shù)高。

2.地磁的基本工作原理。首先，所選用的三軸地磁傳感器是通過探測車輛?？繀^(qū)域時，車輛對地球磁場產生的擾動來探測車輛的存在的?；陔x地球上空幾公里以上的磁場基本是一個恒定值。當有較大的鐵磁性物體?？勘惶綔y區(qū)域時，這個物體會對地球磁場產生很大的擾動，地球磁場只要有五千至六千分之一的變化，地磁傳感器就立即可以分辨出來。實際上車輛停靠的區(qū)域對地磁的影響達到地磁強度的十分之一不到。所以，使用地磁傳感器來探測車輛，它具有顯著的優(yōu)點，即極高的靈敏度，很好地檢測精度和穩(wěn)定性。

實際應用中，是通過對模型水平軸（X軸）地磁場強當前值與基礎值之差的絕對值的計算、以及通過對模型垂直軸（Z軸）地磁場強當前值與基礎值之差的絕對值的計算，最后，將這兩個絕對值進行計數(shù)累加，如果累加值小于限定值時，確定車輛不在地磁所在區(qū)域。同樣，模型垂直軸方向（Z軸）地磁場強度也可以檢測是否有車輛?？俊?/p>

3.信息安全：應采用安全設計技術、加密傳輸技術，確保設備、信息等的安全，嚴防非授權用戶的侵入和機密信息的泄漏；應采取必要的冗余技術、異地災備等技術手段保證系統(tǒng)及信息的安全性。

（三）地磁安裝

1.鉆孔。按照地磁的基本尺寸，確定鉆孔大小和深淺，用水鉆完成。

2.預埋：封閉待安裝的車位，選擇在停車位正中間用打孔機打一個深度略大于120mm，直徑為100mm的圓洞，打孔情況可以根據實際情況選擇，填料可以使用砂和水泥按比例配備、瀝青等。

3.調試：對安裝預埋完成的地磁數(shù)據初始化。

二、系統(tǒng)介紹

（一）系統(tǒng)架構

1.地磁檢測器檢測車位狀態(tài)（占用/空閑）信息；

2.地磁檢測器將檢測到的車位狀態(tài)信息發(fā)送至平臺。（1）基于SAAS解決方案

系統(tǒng)為不同類型停車場管理提供了一個穩(wěn)定的、功能齊全的服務性平臺；

各業(yè)務應用系統(tǒng)均架構在統(tǒng)一的服務平臺上，各子系統(tǒng)為基于平臺的業(yè)務模塊，通過平臺集成。（2）完善的系統(tǒng)災備管理機制

當業(yè)務系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以在極短的時間內熱切換到備份系統(tǒng)，使得系統(tǒng)可以提供24小時不間斷服務；

完善的數(shù)據維護和備份機制，保障數(shù)據的安全性；

平臺采用多點異地的部署方式，保障服務在某一點網絡出現(xiàn)故障的時候可以切換到異地服務。

（3）采用當前最先進的軟件開發(fā)

核心業(yè)務系統(tǒng)采用JAVA開發(fā)，支持跨平臺部署；

多數(shù)據庫平臺支持，支持當前主流的關系型數(shù)據庫；采用成熟的系統(tǒng)架構，系統(tǒng)可擴展性穩(wěn)定性佳；采用當前主流的安全加密技術，保障數(shù)據安全性；用戶交互UI采用充分考慮了用戶的使用習慣和美觀與簡潔性；

支持業(yè)務層集群方式擴展。（4）數(shù)據中心可以分布式集群部署支持數(shù)據存儲設備橫向擴展

容錯存儲海量數(shù)據；

采用HADOOP分布式文件系統(tǒng)，支持文件系統(tǒng)的可擴展性；

支持用戶高可靠性和高并發(fā)處理的文件存儲訪問。

（5）后臺可對海量的停車歷史記錄、車主信息等數(shù)據進行多維度的數(shù)據挖掘分析及處理，幫助管理人員做出正確的決策、預警等。

（二）系統(tǒng)的應用

1.利用系統(tǒng)平臺提供的數(shù)據，管理人員對停車車輛實行計時，收費、違停處理、停車記錄查詢、報表生成和催繳跟蹤。

2.通過平臺推送到微信用戶，可以查看車輛可以停靠區(qū)域的信息，可以預約，停車付費，停車費用結算和停車的業(yè)務辦理。

3.地磁的受限：由于地磁安裝實現(xiàn)智能停車管理還是在初步的啟動階段，受安裝進度的影響，社會對此新生事物認識的局限性，手機安裝智能停車APP很有限。所以駕駛員臨時搜索空車位?；蜻M入停車小區(qū)搜索停車位缺少直觀性。不能被有效快速地指引到停車位置。造成車輛的社會盲目流動，增加交通壓力，浪費停車時間。所以，感知停車信息完成后，引導停車顯得尤其重要！

三、智能停車引導問題的解決方案

（一）智能停車信息發(fā)布

除了微信停車信息發(fā)布，網站停車信息發(fā)布，停車小區(qū)附近的信息發(fā)布是快速有效的解決方法。

（二）現(xiàn)場信息發(fā)布形式的選擇

選擇戶外型LED顯示屏，這個顯示方式就目前市場情況來看，價廉物美，能耗低，質量好，維護簡單，技術成熟，性能穩(wěn)定，防水防酸堿腐蝕措施相當完善,亮度高,耐寒、耐高溫、透光均勻、配光效果佳。數(shù)據傳輸選用4G，節(jié)約了繁重的開挖埋管的成本，節(jié)約了有線網絡資源，節(jié)約了場地，使網絡維護更簡單。安裝地點的選擇更靈活，只要預埋一根電源線，就能實現(xiàn)遠程控制。

（三）LED顯示屏

青浦二聯(lián)馨苑美麗家園選用的是一款PH10紅綠雙色模組的顯示屏。表面采用環(huán)氧樹脂包封，抗UV、抗老化、抗腐蝕性。選擇紅色波長627nm和綠色波長522nm的管芯，配色對LED發(fā)光的亮度有嚴格要求，其中各種顏色亮度的配色比例為R：G=1：1,無馬賽克現(xiàn)象出現(xiàn)。水平視角≥120°,垂直視角≥60°。單元板模組尺寸：320mm×160mm。這次采用的顯示屏尺寸大小是960mm×320mm的顯示屏。模組分辨率：32點×16點。

（四）文字顯示與4G信號

多媒體終端播放器用4G信號播放是比較常見的。這種方式必須配置微機聯(lián)網，網絡成本和設備成本都很高，不適合社區(qū)推廣使用。而我們這次是把顯示屏納入物聯(lián)網平臺，推送停車位信息問題就容易解決，設備成本和維護費用相對較低。但是，接口問題，通訊協(xié)議問題都是需要先期解決才能實現(xiàn)信息播放的。

小區(qū)有多個大屏。當停車信息發(fā)布時需要通過云平臺，遠程下發(fā)控制指令到大屏，以控制大屏顯示的信息。

方案是在大屏中安裝4G智能模塊。作為中間件，起到兩個作用：

大屏控制器型號：6K1（控制器內容部分使用字庫協(xié)議，GBK編碼，更便于協(xié)議開發(fā)）；

1.連接到大屏控制器

物理鏈路：以太網

通訊協(xié)議：《BX-5(M)K字庫控制器通訊協(xié)議用戶版（語音版）》

2.連接到A公司云平臺軟件

物理鏈路：電信4G

通訊協(xié)議：平臺下發(fā)指令基于《BX-5(M)K字庫控制器通訊協(xié)議用戶版（語音版）》實現(xiàn)大屏控制，添加心跳部分用于維護鏈路和識別4G模塊對應的大屏位置。

控制屏命令下發(fā)：使用控制器專業(yè)開發(fā)軟件，監(jiān)聽報文獲取命令幀(具體可參看轉為定制的協(xié)議：發(fā)送實時顯示信息部分，此處只標注本項目主要用到的)：

平臺-〉4G 模塊

空車位數(shù)值：

A5 A5 A5 A5 A5 A5 A5 A5 FEFF 00 80 00 00 00 00 00 00 61 02 26 00 A3 06 01 00 00 00 01 1D 00 00 00 00 00 00 0C 00 20 00 00 00 00 0A 00 00 00 00 01 01 01 00 02 00 02 00 00 00 38 38 A8 C3 5A

02 00 00 00：為顯示內容長度，即紅色部分字節(jié)個數(shù)；

38 38（88）：內容部分為GBK2312編碼的字符；

26 00：為動態(tài)區(qū)數(shù)據長度；固定為06000000+36（十進制）；

1D 00：長度，固定為 02 00 00 00+27（十進制）；

0000：區(qū)域開始X坐標，單位8像素,0*8=0，為X軸起始坐標；

00 00：Y坐標，單位為1像素。

基于物聯(lián)網技術的智能停車引導系統(tǒng)的應用，使用安裝工程環(huán)境要求低，節(jié)省了開支，便于進一步推廣使用，維護簡單，升級容易，理論穩(wěn)定運行壽命3年以上。我們在青浦的二聯(lián)馨苑、電信信息園區(qū)和青浦的西郊家園試用，車輛停位率高，無盲流車輛，無違停車輛長期占位，僵尸車輛處理迅速及時，車位利用率上升，收費，欠費和繳費問題基本解決。