基于NB-IoT 通信方案的智慧停車(chē)系統(tǒng)發(fā)展應(yīng)用＊

叢順，董藝

（中國(guó)建筑第四工程局有限公司，廣東 廣州 510665）

智慧停車(chē)系統(tǒng)以停車(chē)位為基礎(chǔ)，結(jié)合無(wú)線(xiàn)通信、移動(dòng)終端、物聯(lián)網(wǎng)IoT、GPS 定位、GIS 等技術(shù)打造城市停車(chē)位的采集、管理、查詢(xún)、預(yù)定及導(dǎo)航等服務(wù)[1]。近年來(lái)，隨著工業(yè)4.0 時(shí)代的不斷推進(jìn)，城市汽車(chē)數(shù)量不斷攀升，然而城市土地資源有限，直接導(dǎo)致車(chē)位數(shù)量供不應(yīng)求，車(chē)多位少矛盾日益突出，城市停車(chē)位數(shù)量存在巨大缺口?，F(xiàn)階段，城鎮(zhèn)道路車(chē)輛亂停，早晚高峰車(chē)流擁堵問(wèn)題頻發(fā)，在繁華商業(yè)區(qū)以及醫(yī)院、學(xué)校附近等人流較大街道區(qū)域，由于車(chē)位緊張導(dǎo)致?lián)矶露l(fā)的交通事故屢見(jiàn)不鮮。停車(chē)難問(wèn)題越來(lái)越成為制約城市發(fā)展的關(guān)鍵因素。

傳統(tǒng)的停車(chē)場(chǎng)占地面積較大，相應(yīng)投資運(yùn)營(yíng)成本較高，對(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)講建設(shè)投入高是主要的限制因素，非常不利于解決現(xiàn)有的停車(chē)問(wèn)題。智慧停車(chē)的興起，是實(shí)現(xiàn)智慧城市和智慧交通的關(guān)鍵一環(huán)，其智慧化的先進(jìn)服務(wù)和強(qiáng)大的大數(shù)據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)能力，未來(lái)在緩解城市交通問(wèn)題、改善城市綜合服務(wù)業(yè)、整合城市資源規(guī)劃、迎合城市綠色發(fā)展等方面將發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值[2]。

1 智慧停車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀

停車(chē)場(chǎng)為車(chē)輛提供停放的車(chē)位，并為車(chē)主提供車(chē)輛保管服務(wù)，車(chē)主開(kāi)車(chē)離場(chǎng)時(shí)需向車(chē)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商支付相應(yīng)的停車(chē)費(fèi)用。傳統(tǒng)停車(chē)場(chǎng)由車(chē)場(chǎng)工作人員、停車(chē)場(chǎng)所及簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)設(shè)備組成，全程由車(chē)場(chǎng)工作人員協(xié)助車(chē)主進(jìn)出停車(chē)場(chǎng)及泊車(chē)，其數(shù)據(jù)系統(tǒng)不能與其他停車(chē)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)共享。傳統(tǒng)智慧停車(chē)系統(tǒng)包括停車(chē)場(chǎng)管理計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、車(chē)位引導(dǎo)及反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)等。而近年來(lái)新興的智慧停車(chē)技術(shù)也在崛起，包括自動(dòng)泊車(chē)機(jī)器人、共享與預(yù)約停車(chē)位、室內(nèi)導(dǎo)航、大數(shù)據(jù)分析等，同時(shí)還可與智慧城市、智慧交通等聯(lián)動(dòng)，未來(lái)發(fā)展?jié)摿薮?。智慧停?chē)是機(jī)械自動(dòng)化+信息管控化+大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)資本運(yùn)營(yíng)化的新型城市停車(chē)模式，它將大大提升停車(chē)的時(shí)間效率、空間效率、人力效率、環(huán)保效率、信息管控效率以及大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用效率、產(chǎn)業(yè)化運(yùn)營(yíng)效率、資本運(yùn)作效率。

智慧停車(chē)自提出以來(lái)，經(jīng)過(guò)十幾年的不斷進(jìn)步與演變，已經(jīng)在眾多一、二線(xiàn)城市得以推廣和應(yīng)用，伴隨著市場(chǎng)示范效應(yīng)的良好反饋，目前正以迅猛的態(tài)勢(shì)向全國(guó)范圍內(nèi)的大中小城市持續(xù)輻射，智慧停車(chē)行業(yè)正駛?cè)敫咚侔l(fā)展的快車(chē)道。數(shù)據(jù)顯示，2016—2020 年中國(guó)智慧停車(chē)市場(chǎng)規(guī)模不斷增長(zhǎng)，2020 年中國(guó)智慧停車(chē)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)154 億元。相關(guān)分析預(yù)測(cè)顯示，2022 年中國(guó)智慧停車(chē)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)200 億元[3]。

2 智慧停車(chē)制約因素

通過(guò)實(shí)際運(yùn)營(yíng)，觀(guān)察、記錄與分析互聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)與實(shí)體車(chē)庫(kù)、無(wú)人停泊與有人停泊、大數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)收益與實(shí)際停泊收益等方面在城市停車(chē)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的占比與實(shí)效，同時(shí)綜合分析現(xiàn)有的通信解決方案和停車(chē)現(xiàn)狀，目前智慧停車(chē)行業(yè)發(fā)展的制約因素主要聚焦于以下3 個(gè)方面：停車(chē)位信息的互通、停車(chē)場(chǎng)數(shù)據(jù)的集成、云端大數(shù)據(jù)的分析處理[4]。在上述的3 個(gè)方面制約因素中，停車(chē)位信息的互通是智慧停車(chē)所有通信解決方案的基礎(chǔ)與關(guān)鍵，將各個(gè)停車(chē)場(chǎng)的停車(chē)數(shù)據(jù)信息有效連接并實(shí)時(shí)匯總是解決后續(xù)數(shù)據(jù)資源融合和大數(shù)據(jù)分析的重中之重。停車(chē)位信息經(jīng)過(guò)有效的通信方案連通后，通過(guò)智慧停車(chē)系統(tǒng)內(nèi)各停車(chē)場(chǎng)數(shù)據(jù)的集成和云端大數(shù)據(jù)的處理分析才可以順利開(kāi)展，從而形成真正意義上的智慧停車(chē)。

3 智慧停車(chē)NB-IoT 通信解決方案

3.1 現(xiàn)有停車(chē)通信方案

在室內(nèi)停車(chē)場(chǎng)，由于現(xiàn)場(chǎng)封閉，環(huán)境影響較小，多采用有線(xiàn)連接傳輸方案，信號(hào)傳輸無(wú)障礙時(shí)也可采用無(wú)線(xiàn)傳輸方案。相反，室外停車(chē)場(chǎng)因?yàn)榄h(huán)境復(fù)雜，多數(shù)情況布線(xiàn)困難，大都采用無(wú)線(xiàn)連接傳輸方案?，F(xiàn)階段智慧停車(chē)無(wú)線(xiàn)連接傳輸方案主要由以下4 個(gè)部分組成：終端、網(wǎng)關(guān)、回傳設(shè)備（有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)）、數(shù)據(jù)平臺(tái)[5]。其中兩跳小無(wú)線(xiàn)技術(shù)普遍采用的是地接入方式，在終端與網(wǎng)關(guān)之間首先通過(guò)LoRa、RF、Zigbee 等無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)泊車(chē)位的互聯(lián)互通，然后通過(guò)有線(xiàn)/無(wú)線(xiàn)回傳設(shè)備實(shí)現(xiàn)網(wǎng)關(guān)與云端數(shù)據(jù)平臺(tái)的連接。

現(xiàn)有的無(wú)線(xiàn)停車(chē)通信解決方案可以很好地實(shí)現(xiàn)停車(chē)泊位與網(wǎng)關(guān)的聯(lián)接互通，但仍滿(mǎn)足不了高可靠、廣覆蓋、低成本的實(shí)際需求。一方面，傳輸范圍受限，例如無(wú)線(xiàn)LoRa 技術(shù)在理想條件下的可傳輸范圍半徑可達(dá)1～2 km，然而現(xiàn)實(shí)當(dāng)中由于環(huán)境因素停車(chē)場(chǎng)內(nèi)覆蓋范圍僅150～200 m；另外一方面，Zigbee、LoRa、RF 等傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較差，可靠性不高，同時(shí)LoRa、Zigbee 等使用的輻射為非授信頻段，其傳輸信號(hào)容易受到周?chē)蛩馗蓴_，傳輸成功率低[6-8]。目前，應(yīng)用較多的無(wú)線(xiàn)通信方案還有Sigfox、Telensa 等，但相比其他技術(shù)其市場(chǎng)占有率相對(duì)較小，且同樣存在上述頻段非授權(quán)、信號(hào)易受干擾等問(wèn)題，應(yīng)用可靠性受到影響。

基于現(xiàn)有停車(chē)通信方案的劣勢(shì)，互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商提供的授信可靠、廣泛覆蓋、低延時(shí)的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以彌補(bǔ)上述不足，實(shí)現(xiàn)停車(chē)位信息的實(shí)時(shí)共享功能。

3.2 NB-IoT 通信方案

基于NB-IoT 的智慧停車(chē)通信解決方案不同于以往的無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，它的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)終端采集后不用通過(guò)網(wǎng)關(guān)，直接傳輸?shù)絅B-IoT 網(wǎng)絡(luò)，然后傳送到IoT 平臺(tái)。IoT 云平臺(tái)通過(guò)對(duì)收集到的終端動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理，并同時(shí)向數(shù)據(jù)平臺(tái)提供對(duì)應(yīng)的服務(wù)端口[9-10]?；贜B-IoT 的通信解決方案可以解決停車(chē)場(chǎng)數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)聯(lián)通問(wèn)題，并且還具備延時(shí)率低、可靠性高、覆蓋范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。首先，NB-IoT 通信解決方案由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，建設(shè)部署相對(duì)簡(jiǎn)單方便，節(jié)省了中間過(guò)渡網(wǎng)關(guān)的安裝、供電以及維護(hù)，停車(chē)場(chǎng)內(nèi)只需在各個(gè)車(chē)位設(shè)置具備N(xiāo)B-IoT 功能的智能裝置終端即可。另一方面，傳輸范圍較遠(yuǎn)，NB-loT 無(wú)線(xiàn)通信方案采用長(zhǎng)距離無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，同時(shí)基站在各區(qū)域布置相對(duì)密集，覆蓋范圍廣，根據(jù)通信運(yùn)營(yíng)商提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，其在城市區(qū)域內(nèi)的輻射范圍半徑在2 km 以上，在一些空曠地區(qū)甚至可以覆蓋地下室場(chǎng)景。除了以上2 個(gè)方面，基于NB-IoT 的通信解決方案可靠性較高，其無(wú)線(xiàn)傳輸協(xié)議在可授信頻段范圍內(nèi)，相比其他無(wú)線(xiàn)傳輸方案受到外界干擾的程度大大降低，這種情況下通信供應(yīng)商可以為智慧停車(chē)的數(shù)據(jù)傳輸提供電信級(jí)別的保障。

3.3 NB-IoT 通信方案優(yōu)勢(shì)

智慧停車(chē)NB-IoT 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在智慧停車(chē)行業(yè)發(fā)展中有獨(dú)特的先天優(yōu)勢(shì)，并助推停車(chē)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。對(duì)于車(chē)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商來(lái)講，NB-IoT 技術(shù)有效解決了車(chē)位終端數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)膯?wèn)題，通過(guò)無(wú)線(xiàn)地磁監(jiān)測(cè)使得信號(hào)傳輸具備明顯的通信級(jí)別保障，無(wú)需布設(shè)網(wǎng)關(guān)，免去了中間過(guò)渡層的安裝和維護(hù)成本，車(chē)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商只需布設(shè)簡(jiǎn)易的NB-IoT 傳輸設(shè)備就可運(yùn)營(yíng)停車(chē)場(chǎng)，使得智慧停車(chē)業(yè)務(wù)能夠更好地推廣與應(yīng)用，減少了管理者的前期投入和后期維護(hù)成本[11]。從政府管理者層面來(lái)講，NB-IoT 無(wú)線(xiàn)技術(shù)依托于廣泛應(yīng)用且技術(shù)較為成熟的移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化，不同于以往停車(chē)場(chǎng)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)各自為政的不利局面，更加方便政府部門(mén)集成后建立統(tǒng)一的城市級(jí)智慧停車(chē)管理平臺(tái)，集成整合各自數(shù)據(jù)并進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范化管理。NB-IoT 智慧停車(chē)通信技術(shù)在給企業(yè)和政府帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也產(chǎn)生了巨大社會(huì)效益和環(huán)境效益。通過(guò)全方位整合各個(gè)停車(chē)場(chǎng)的停車(chē)數(shù)據(jù)，做到停車(chē)資源的合理利用和調(diào)配，最大限度地緩解了城市交通壓力，減少了車(chē)主停車(chē)等待時(shí)間，提高了公共資源的利用率，同時(shí)減少了碳排，降低了污染，符合綠色發(fā)展的低碳城市理念。

3.4 城市級(jí)停車(chē)信息共享

NB-IoT 技術(shù)作為移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的新興產(chǎn)物，目前在物料跟蹤、智慧路燈、智慧農(nóng)業(yè)、安防警報(bào)、智慧井蓋等眾多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。該通信技術(shù)不僅性?xún)r(jià)比高、傳輸范圍廣，且兼具低延時(shí)和高保真的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于智慧停車(chē)場(chǎng)的建設(shè)和維護(hù)來(lái)講，具有安裝簡(jiǎn)單、可靠性高的特點(diǎn)。這種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)保證了強(qiáng)有力的穿透力和覆蓋程度，能夠確保在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的環(huán)境中精準(zhǔn)地傳輸信號(hào)，保證網(wǎng)絡(luò)連接的穩(wěn)定性與可靠性[12]。截至2018 年4 月，將近40 萬(wàn)個(gè)NB-IoT 通信基站已基本完成，實(shí)現(xiàn)全國(guó)全網(wǎng)各地覆蓋?；贜B-IoT 技術(shù)的無(wú)線(xiàn)地磁車(chē)檢器具有安裝簡(jiǎn)便快捷、可靠性高、傳輸穩(wěn)定以及低能耗等諸多優(yōu)點(diǎn)，在無(wú)線(xiàn)停車(chē)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)部署中非常實(shí)用。NB-IoT 定位車(chē)檢器終端和相關(guān)的智能化系統(tǒng)集成起來(lái)形成智慧停車(chē)系統(tǒng)高效解決方案。通過(guò)定位車(chē)檢器感應(yīng)停車(chē)場(chǎng)內(nèi)車(chē)輛的停放位置，實(shí)時(shí)同步車(chē)輛信息至互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)端，在大數(shù)據(jù)分析和集成下，實(shí)現(xiàn)停車(chē)場(chǎng)泊位信息的狀態(tài)管理、數(shù)據(jù)共享、資源調(diào)配、在線(xiàn)繳費(fèi)等功能[13]；另外通過(guò)收費(fèi)巡檢PDA 系統(tǒng)端也可同步獲取車(chē)輛進(jìn)出泊位的提醒，這使得車(chē)位信息的準(zhǔn)確性和停車(chē)效率都得到有效的提升。

4 智慧停車(chē)市場(chǎng)前景

智慧停車(chē)集成了智能終端設(shè)備、移動(dòng)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)等眾多先進(jìn)技術(shù)，方便停車(chē)場(chǎng)管理者運(yùn)營(yíng)與管理。中國(guó)現(xiàn)階段城市規(guī)劃中智慧停車(chē)普及率不高，在一線(xiàn)城市以及眾多二線(xiàn)城市中，整體覆蓋率也不足30%。隨著移動(dòng)通信和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，NB-IoT 通信技術(shù)將全面商用，停車(chē)泊位智能化在全國(guó)范圍內(nèi)將廣泛覆蓋，預(yù)測(cè)2025 年前，智慧停車(chē)系統(tǒng)的市場(chǎng)年份額可達(dá)50 億～60 億。接下來(lái)將會(huì)吸引更多的企業(yè)涉足智慧停車(chē)領(lǐng)域，各方運(yùn)營(yíng)方案解決商會(huì)圍繞其核心技術(shù)打造各具特色的智慧停車(chē)運(yùn)營(yíng)和服務(wù)。

智慧停車(chē)的推廣應(yīng)用也為智能終端設(shè)備、移動(dòng)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)等提供商和運(yùn)營(yíng)商提供了前所未有的巨大商機(jī)，主要涵蓋移動(dòng)通信企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)公司及其相關(guān)垂直行業(yè)和企業(yè)。前端的智能終端設(shè)備公司可以憑借其精準(zhǔn)和相對(duì)成熟的傳感技術(shù)快速搶占市場(chǎng)。NB-loT、Lora、Wi-Fi、Zigbee 或RF 等無(wú)線(xiàn)連接方式為其他行業(yè)的并入提供“接入”機(jī)會(huì)?；ヂ?lián)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)端集成海量終端上傳的數(shù)據(jù)，統(tǒng)一進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與處理，深入挖掘停車(chē)數(shù)據(jù)潛在價(jià)值，拓展至洗車(chē)、養(yǎng)車(chē)、充電等一系列增值服務(wù)，并可為用戶(hù)量身定做提供可定制的個(gè)性化服務(wù)?，F(xiàn)階段智慧停車(chē)市場(chǎng)發(fā)展前景巨大，從硬件終端、網(wǎng)絡(luò)傳輸、軟件平臺(tái)和運(yùn)營(yíng)服務(wù)等多維度來(lái)看，其所涵蓋的市場(chǎng)規(guī)模會(huì)達(dá)到萬(wàn)億級(jí)別。隨著未來(lái)智能化和信息化的爆發(fā)式增長(zhǎng)，智慧停車(chē)將迎來(lái)進(jìn)一步的發(fā)展，對(duì)國(guó)家、企業(yè)和個(gè)人來(lái)講，智慧停車(chē)的廣泛普及和應(yīng)用，也將創(chuàng)造出更多商業(yè)機(jī)會(huì)。

5 NB-IoT 下智慧停車(chē)發(fā)展趨勢(shì)

在NB-IoT 通信技術(shù)的助推下，車(chē)輛地磁檢測(cè)器、車(chē)位誘導(dǎo)屏、充電樁、車(chē)位鎖等智能化終端設(shè)備可獲得更便捷的連接體驗(yàn)，移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)必定會(huì)推動(dòng)智慧停車(chē)市場(chǎng)的快速發(fā)展。未來(lái)智慧停車(chē)將有以下發(fā)展態(tài)勢(shì)：停車(chē)誘導(dǎo)系統(tǒng)會(huì)引導(dǎo)車(chē)主便捷停車(chē)，將停車(chē)場(chǎng)信息實(shí)時(shí)進(jìn)行反饋；車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)幫助用戶(hù)不停車(chē)、不取卡，快速進(jìn)出車(chē)場(chǎng)；車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)通過(guò)引導(dǎo)提示屏告知車(chē)主停車(chē)位信息，引導(dǎo)車(chē)主快速尋找車(chē)位；反向?qū)ぼ?chē)系統(tǒng)可以快速定位車(chē)輛停放位置；移動(dòng)無(wú)感支付將提高車(chē)場(chǎng)收費(fèi)效率；智能地鎖可以提供車(chē)位預(yù)留服務(wù)；無(wú)人自動(dòng)充電樁可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的快速充電。

6 結(jié)束語(yǔ)

智慧停車(chē)集成無(wú)線(xiàn)通信、移動(dòng)支付和GPS 定位等技術(shù)優(yōu)化停車(chē)流程，利用NB-IoT 等通信方案搭建停車(chē)場(chǎng)數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的連接通道，同步反饋實(shí)時(shí)停車(chē)信息，在運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、管理、繳費(fèi)等方面提升了工作效率，做到了資源利用率的最優(yōu)化，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)停車(chē)信息的在線(xiàn)管理，對(duì)外實(shí)現(xiàn)停車(chē)資源的信息共享。未來(lái)智慧停車(chē)與智慧城市的融合度將會(huì)更高，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化手段搭建實(shí)體城市與數(shù)字城市的橋梁，使得城市建設(shè)和管理可在大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)上完成決策和分析，并對(duì)城市交通設(shè)施進(jìn)行自主規(guī)劃與控制，實(shí)現(xiàn)真正意義上的智慧交通統(tǒng)一管理，打破傳統(tǒng)智慧停車(chē)行業(yè)的數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，提高停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位利用率和服務(wù)質(zhì)量。