王 浩 錢 峰 沈永夤 （鹽城工學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院 224051）

基于IOT情境下的城市室內(nèi)停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王 浩 錢 峰 沈永夤 （鹽城工學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院 224051）

隨著人們生活品質(zhì)的大幅度提高，越來越多的家用汽車進(jìn)入到人們的生活中，而伴隨著汽車數(shù)量的猛增，城市停車的問題也愈加突顯。相對(duì)于室外停車，室內(nèi)停車的信息化和智能化的運(yùn)用，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后室外停車智能系統(tǒng)，室內(nèi)停車場(chǎng)由于信號(hào)接收不穩(wěn)定，環(huán)境辨識(shí)度低等原因，導(dǎo)致室內(nèi)停車場(chǎng)的資源利用和開發(fā)不足，以及信息匹配不準(zhǔn)確等問題。基于此，為了緩解城市停車難的問題，以及室內(nèi)停車資源利用的最大化和最實(shí)效，提出室內(nèi)停車智能化系統(tǒng)服務(wù)設(shè)計(jì)的理念。通過分布在室內(nèi)停車場(chǎng)的藍(lán)牙信標(biāo)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)精確定位，憑借手機(jī)程序作為載體來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)車位預(yù)定、空車位引導(dǎo)、反向?qū)ぼ?、網(wǎng)上支付等主要功能。大大提高了都市室內(nèi)泊車的使用效率，完善了城市室內(nèi)停車場(chǎng)的服務(wù)流程。

手機(jī)程序；預(yù)定車位；空車位引導(dǎo)與反向?qū)ぼ?；網(wǎng)上支付；停車場(chǎng)管理系統(tǒng)

本文為江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練省級(jí)指導(dǎo)項(xiàng)目，項(xiàng)目為《基于物聯(lián)網(wǎng)視角下的城市室內(nèi)公共停車系統(tǒng)設(shè)計(jì)》階段性成果。項(xiàng)目標(biāo)號(hào)為：2017077

一、引言

近年，百姓的生活質(zhì)量都有了極速的提升，家用汽車的擁有量在逐年遞增。而伴隨著家用汽車的普及，“停車難”的問題也就尤為突顯，主要體現(xiàn)為找停車場(chǎng)難，停車場(chǎng)車位數(shù)量信息無(wú)法及時(shí)獲取，停車場(chǎng)內(nèi)部辨識(shí)度不高，付費(fèi)方式過于落后等問題。

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與遍及，互聯(lián)網(wǎng)+已經(jīng)在不知不覺中融入到我們生活的方方面面。據(jù)《中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告》報(bào)告顯示，截至2016年12月，我國(guó)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)7.31億。其中，手機(jī)網(wǎng)民6.95億，手機(jī)上網(wǎng)用戶要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電腦上網(wǎng)用戶，智能手機(jī)開發(fā)的各種類型的手機(jī)服務(wù)軟件更是層出不窮，為我們的生活帶了極大的改善1。與此同時(shí)，我國(guó)在IOT（ Internet of Things的縮寫）方面的研究也取得巨大進(jìn)展，傳感器技術(shù)、無(wú)線傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)處理等技術(shù)越來越多的被應(yīng)用到我國(guó)智能發(fā)展的各行各業(yè)中?；谥悄苁謾C(jī)普遍應(yīng)用與IOT（物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)發(fā)展迅速的背景下，本文提出了手機(jī)服務(wù)系統(tǒng)與停車場(chǎng)硬件設(shè)施結(jié)合的方式來解決當(dāng)下城市室內(nèi)停車的問題。

二、IOT技術(shù)

IOT是Internet of Things的縮寫，字面翻譯是“物體組成的因特網(wǎng)”，準(zhǔn)確的翻譯應(yīng)該為“物聯(lián)網(wǎng)”，其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理2。IOT正在逐漸改善人們的生活方式、生產(chǎn)方式，為人們帶來方方面面的便捷。IOT正在以不可想象的方式，推動(dòng)一種新的創(chuàng)新，建立全新的商業(yè)模式，推進(jìn)智慧城市建設(shè)進(jìn)程。

三、城市室內(nèi)停車問題

1.城市車輛與停車位數(shù)量的矛盾

在過去擁有一輛汽車是一件極其奢侈的生活，而今汽車出行幾乎成為家家戶戶都具備的一種出行方式。據(jù)公安部交管局公布數(shù)據(jù)顯示，截至 2016 年底，我國(guó)私家車總量達(dá)1.46億輛，每百戶家庭擁有36輛，小型載客汽車（私家車）達(dá)1.6億輛3。家用汽車擁有量的提升在給我們出行生活帶來便利的同時(shí)，也造成我國(guó)城市交通車輛與車位的矛盾，從而帶來系列隱患。

目前，我國(guó)大城市小汽車與停車位的平均比例約為1：0.8，中小城市約為1：0.5，與發(fā)達(dá)國(guó)家1：1.3相比，我國(guó)停車位比例嚴(yán)重偏低。從全國(guó)主要城市來看，北京市停車位缺口量已經(jīng)超過 250萬(wàn)個(gè)，深圳、上海、廣州、南京等城市的停車位缺口均超過 150萬(wàn)個(gè)，停車難已經(jīng)成為困擾一線城市交通規(guī)劃發(fā)展的普遍問題4。

停車位缺口問題尚未解決，而家用汽車數(shù)量又在以迅猛的速度發(fā)展。根據(jù)實(shí)際情況比較，停車位的增長(zhǎng)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及家用汽車數(shù)量的增長(zhǎng)，導(dǎo)致中國(guó)的停車位缺口只會(huì)越來越大。而對(duì)于大城市來說，停車缺口的問題比調(diào)研數(shù)據(jù)顯示的還要嚴(yán)重，具體表現(xiàn)為室內(nèi)停車數(shù)比室外停車的使用率低，人們寧愿選擇室外擁擠停車，也不在相對(duì)空敞的室內(nèi)來停車。所以，加大室內(nèi)停車的使用率是緩解城市停車的有效方法。

2.城市室內(nèi)停車現(xiàn)狀

室內(nèi)停車位相當(dāng)于室外停車場(chǎng)最大的好處就是避免日曬，淋雨。日曬和淋雨對(duì)汽車漆面的損壞，會(huì)導(dǎo)致油漆的裂縫和塑料內(nèi)部的老化。長(zhǎng)時(shí)間的淋雨也會(huì)導(dǎo)致汽車內(nèi)部發(fā)霉，減少汽車的使用壽命。

雖然室內(nèi)停車對(duì)于室外停車有優(yōu)勢(shì)，但是還會(huì)有很多車停在路邊或露天停車場(chǎng)。對(duì)用戶而言，在停車場(chǎng)外，車主不能實(shí)時(shí)地了解周圍室內(nèi)停車場(chǎng)內(nèi)的車位信息，不知道是否還有空余車位。只能在主要的路口用LED路牌標(biāo)識(shí)出附近幾個(gè)停車場(chǎng)的空位狀態(tài)，既不能滿足整個(gè)城市的停車要求，也不能保證空位的有效時(shí)間，往往到達(dá)停車場(chǎng)后才被告知已經(jīng)剛剛停滿了，造成以后對(duì)該類LED區(qū)域引導(dǎo)牌的不信任5。入場(chǎng)后,雖然知道有可用停車位,但在一個(gè)巨大的停車場(chǎng),沒有停車引導(dǎo)，車主們也不能快速找到空的停車位。只能在無(wú)序流動(dòng)的領(lǐng)域搜索空車位,不但占用了車道資源的進(jìn)口,而且造成了交通堵塞。種種原因，最終導(dǎo)致人們寧愿在室外停車也不選擇在室內(nèi)停車。

3.城市室內(nèi)停車問題解決構(gòu)思

從用戶與服務(wù)流程的角度，提出一種手機(jī)程序與室內(nèi)停車場(chǎng)硬件設(shè)施結(jié)合的方式來解決室內(nèi)停車問題，增大室內(nèi)停車場(chǎng)的使用率，來達(dá)到資源可利用的最大化。將智能硬件設(shè)施應(yīng)用在室內(nèi)停車場(chǎng)，做到每一個(gè)車位的精確定位與停車狀態(tài)感應(yīng)，上傳到服務(wù)器云端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。手機(jī)用戶可以通過安裝手機(jī)軟件來了解服務(wù)器云端的數(shù)據(jù)，掌控室內(nèi)停車場(chǎng)剩余空車位數(shù)。利用IOT技術(shù)與室內(nèi)定位技術(shù)，手機(jī)軟件還能做到車位引導(dǎo)與反向引導(dǎo)，減少了駕駛員找車位帶來的時(shí)間成本、油耗成本。手機(jī)軟件還擁有預(yù)約車位的功能，改變傳統(tǒng)“先抵達(dá)地點(diǎn)，后停車”的被動(dòng)停車方式，為用戶提供更好的服務(wù)。通過此方式來解決室內(nèi)停車問題，室內(nèi)停車場(chǎng)再也不會(huì)是一個(gè)“迷宮”，大大增加了停車場(chǎng)的使用率，緩解了室外停車擁擠的問題。

圖1 服務(wù)流程構(gòu)建方式

四、室內(nèi)停車場(chǎng)再設(shè)計(jì)

1.停車場(chǎng)內(nèi)部的改造

基于IOT的“應(yīng)道停車”系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)停車場(chǎng)的情況將藍(lán)牙信標(biāo)和車位鎖布置在停車場(chǎng)內(nèi)，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使手機(jī)軟件能預(yù)約車位，顯示空車位數(shù)量，自動(dòng)導(dǎo)航到空車位，返回導(dǎo)航找車。技術(shù)原理主要基于三個(gè)方面：停車場(chǎng)的數(shù)據(jù)信息采集、藍(lán)牙室內(nèi)精準(zhǔn)定位技術(shù)和車位鎖約束車位。

第一，在每一個(gè)車位都安裝車位鎖，同時(shí)把監(jiān)測(cè)器安置在車位鎖上，車位鎖起到約束車的作用，讓停車場(chǎng)服務(wù)器能控制每一個(gè)車位的使用。探測(cè)設(shè)備安裝在車位鎖上用來檢測(cè)汽車是否已經(jīng)離開，工作原理通過是從下到上發(fā)出的聲波來進(jìn)行對(duì)汽車或者墻頂?shù)姆瓷鋸亩M(jìn)行數(shù)據(jù)分析，十分準(zhǔn)確的丈量出反射面到設(shè)備的距離，從而可以判斷出這個(gè)車位是否有車輛停放。

第二，便是停車場(chǎng)藍(lán)牙室內(nèi)定位技術(shù)，由于民用GPS在阻隔物較多的室內(nèi)失靈，無(wú)法實(shí)現(xiàn)室內(nèi)導(dǎo)航，而且定位并不精確，因此提出通過藍(lán)牙信標(biāo)來解決室內(nèi)精確定位的問題。

圖2 停車場(chǎng)內(nèi)部改造

2.車位鎖

通常情況下車位鎖都是應(yīng)用在家用車輛停車上,原本作用是防止其他車輛停占私家車位。而改造設(shè)計(jì)的車位鎖是約束了城市室內(nèi)停車場(chǎng)上的每一個(gè)車位。目的就是為了達(dá)到一車一車位，規(guī)范停車，方便停車場(chǎng)系統(tǒng)安排車位。只有通過手機(jī)安排的固定車位，才能打開固定的車位鎖，在車輛離開后，車位鎖上的探測(cè)器就會(huì)檢測(cè)到車已經(jīng)離開，把信息反應(yīng)給停車場(chǎng)服務(wù)器，服務(wù)器再做出反應(yīng)關(guān)閉此車位的車位鎖，同時(shí)，把賬單發(fā)送給乘客。

表1 車位鎖參數(shù)

圖3 車位鎖狀態(tài)圖

3.藍(lán)牙信標(biāo)

藍(lán)牙信標(biāo)的工作原理很簡(jiǎn)單，就是利用低功率消耗裝置的藍(lán)牙通信功能向周圍擁有藍(lán)牙技術(shù)的裝置傳輸。藍(lán)牙定位是一個(gè)公開的協(xié)議,允許支持藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備使用。而藍(lán)牙是智能手機(jī)都擁有的一個(gè)功能，所以能得到迅速推廣。

表2 藍(lán)牙信標(biāo)參數(shù)

廣播頻率 1000 m s 100～2000 m s可調(diào)適合系統(tǒng) i OS 7.0+/An d r i o d 4.3升級(jí) 支持空中升級(jí)傳輸距離 5-100米 有效距離30-50米

藍(lán)牙信標(biāo)的有效距離是30-50米，所以在布局停車場(chǎng)時(shí)，要注意藍(lán)牙信標(biāo)的位置，最優(yōu)是每隔20米就安裝一個(gè)藍(lán)牙信標(biāo)。安裝位置就在停車位附近的支撐柱上，不僅便于工作人員安裝藍(lán)牙信標(biāo)，而且利于信號(hào)無(wú)障礙物遮擋便于傳輸信號(hào)。當(dāng)車主駕駛車輛進(jìn)入停車場(chǎng)區(qū)域內(nèi)時(shí)，手機(jī)接收藍(lán)牙信標(biāo)發(fā)送的UUID號(hào)及RSSI值，來計(jì)算出手機(jī)距離藍(lán)牙信標(biāo)的距離，常用三圓定位法。

圖4 藍(lán)牙信標(biāo)安裝位置

圖5 三圓定位原理

五、手機(jī)APP設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用了手機(jī)程序與停車場(chǎng)系統(tǒng)結(jié)合的方式來解決室內(nèi)停車的問題，手機(jī)程序可以是微信程序也可以是手機(jī)APP。微信程序優(yōu)點(diǎn)是推廣快，制作成本低，群眾更易接受。而手機(jī)APP的優(yōu)點(diǎn)在于更加全面，更加系統(tǒng)，有自己的服務(wù)平臺(tái)與推廣平臺(tái)。為了更加清晰地了解想要解決的問題，暫且以手機(jī)APP為載體。

圖6 手機(jī)軟件功能

在APP主界面中的功能欄中，有三個(gè)主要功能：“尋找停車場(chǎng) 車位預(yù)定 停車場(chǎng)導(dǎo)航”、 “場(chǎng)內(nèi)找車位”和“我的賬單”，這是APP最核心的停車服務(wù)，此外，車主還以可以獲取配件店、加油站、違章查詢等多種全面的車主服務(wù)，同時(shí)APP中也預(yù)留了廣告區(qū)域，為APP帶來收益。

圖7 APP啟始頁(yè)與首頁(yè)

1.“尋找停車場(chǎng) 車位預(yù)定 停車場(chǎng)導(dǎo)航”的使用方法

首先是確認(rèn)停車場(chǎng)。車主點(diǎn)擊選擇“尋找停車場(chǎng) 車位預(yù)定停車場(chǎng)導(dǎo)航”圖標(biāo)，跳轉(zhuǎn)至地圖界面，在地圖上方，輸入目的地或者直接在地圖中點(diǎn)選，地圖上會(huì)自動(dòng)標(biāo)示出目的地周邊停車場(chǎng)及剩余空車位數(shù)量?？梢渣c(diǎn)擊停車場(chǎng)的圖標(biāo)，在跳出的小窗口中，車主可以查看停車場(chǎng)與車主的距離、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、是否可預(yù)約等信息。車主確定相關(guān)信息后，就可以直接導(dǎo)航至停車場(chǎng)。

若車主需要進(jìn)行車位預(yù)約，則只需點(diǎn)選“預(yù)約”（注意：一旦選擇車位預(yù)定系統(tǒng)立即開始計(jì)費(fèi)）。為了保證車位的利用率，不會(huì)因?yàn)檫^早的預(yù)約而導(dǎo)致車位長(zhǎng)時(shí)間閑置，車主需要預(yù)約后2小時(shí)內(nèi)到達(dá)停車場(chǎng)。

圖8 輸入目的地

圖9 顯示停車場(chǎng)剩余車位數(shù)量與是否可預(yù)約

2.“場(chǎng)內(nèi)找車位”的使用方法

當(dāng)?shù)竭_(dá)停車場(chǎng)時(shí)，可以選擇“場(chǎng)內(nèi)找車位”功能（沒使用前面的導(dǎo)航停車場(chǎng)功能也可以直接使用此功能），系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)給車主安排一個(gè)車位，按下“導(dǎo)航至我的車位”按鈕，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)車位的位置，計(jì)算出最優(yōu)路線進(jìn)行導(dǎo)航。解決到達(dá)停車場(chǎng)后找車位困難的煩惱。若已預(yù)約車位，當(dāng)室內(nèi)停車場(chǎng)內(nèi)部的藍(lán)牙信標(biāo)檢測(cè)到已經(jīng)進(jìn)入停車場(chǎng)范圍內(nèi)，導(dǎo)航頁(yè)面會(huì)進(jìn)入更精確的室內(nèi)導(dǎo)航界面，進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航。當(dāng)車行駛到系統(tǒng)安排的空車位之后，按下“打開我的車位鎖”，便可停車。

圖10 匹配空車位與車位導(dǎo)航

此外，在車主在辦完事情之后，還可以打開“場(chǎng)內(nèi)找車位”功能，按下“導(dǎo)航至我的車位”系統(tǒng)會(huì)根據(jù)車主位置，計(jì)算出最優(yōu)路線進(jìn)行導(dǎo)航，讓車主快速尋找到自己的汽車，來實(shí)現(xiàn)“反向?qū)ぼ嚒钡姆?wù)。

圖11 反向?qū)ぼ?/p>

3.“我的賬單”方法說明

當(dāng)車主駕車駛離后，車位將會(huì)恢復(fù)為空車位狀態(tài)，車位鎖自動(dòng)鎖合。系統(tǒng)會(huì)記錄此次停車的時(shí)間，并根據(jù)不同停車場(chǎng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，為車主顯示停車賬單，車主可通過APP進(jìn)行在線支付，若車主綁定支付寶，微信等自動(dòng)支付軟件，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)扣款。當(dāng)然，車主也一樣可以使用傳統(tǒng)的付費(fèi)方式，依據(jù)不同的停車場(chǎng)狀況而定。但為了鼓勵(lì)車主對(duì)APP的使用，希望給予進(jìn)行在線支付的車主一定的優(yōu)惠，從而推廣這一方案的普及使用。（參照“滴滴出行”乘客支付方式）。

圖12 網(wǎng)上支付

系統(tǒng)設(shè)計(jì)以停車服務(wù)為核心，為車主提供全新的舒適的高效的城市室內(nèi)停車服務(wù)，同時(shí)，設(shè)計(jì)的目標(biāo)不局限于此，希望對(duì)其功能進(jìn)行拓展，構(gòu)建一個(gè)以停車服務(wù)為核心的、功能齊備的車主服務(wù)平臺(tái)。

六、結(jié)語(yǔ)

這個(gè)時(shí)代是現(xiàn)代化的時(shí)代，因此室內(nèi)停車場(chǎng)的管理方式也與以前大相徑庭,所以利用IOT技術(shù)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)來構(gòu)建停車場(chǎng),這樣可以讓泊車更加智能化而且服務(wù)更周到。我一直都堅(jiān)信再過幾年室內(nèi)停車場(chǎng)的停車方式可以達(dá)到這些要求：

1.家用車輛的車主可以隨時(shí)隨地的利用手機(jī)軟件查詢停車場(chǎng)空車位信息,可以預(yù)約車位，然后引導(dǎo)車輛到達(dá)停車場(chǎng)的預(yù)約車位。

2.進(jìn)入停車場(chǎng)，通過手機(jī)軟件能自動(dòng)匹配一個(gè)空車位給車主，并且擁有導(dǎo)航系統(tǒng)，大大節(jié)省了車主室內(nèi)找空車位的時(shí)間，同時(shí)還避免了室內(nèi)交通擁擠。

3.不管走在何處，只要用手機(jī)按下車位導(dǎo)航，系統(tǒng)就可以自動(dòng)導(dǎo)航空車位的位置，來達(dá)到反向?qū)ぼ嚨哪康?，讓室?nèi)停車場(chǎng)不再成為“迷宮”。

4. 車輛能很便利的進(jìn)入收費(fèi)停車場(chǎng)并且很便利的出去,停車的費(fèi)用會(huì)自動(dòng)扣除,不用在停車場(chǎng)出入口逗留大量時(shí)間,導(dǎo)致車輛擁擠，這樣可以很好的提高服務(wù)水平和工作效率。

5.無(wú)人化管理將被逐漸推廣，大大減少停車場(chǎng)內(nèi)管理人員數(shù)量，使停車場(chǎng)運(yùn)行更快捷。

[1]張玲玉.2016年中國(guó)網(wǎng)民規(guī)模調(diào)查[N]. 新京報(bào)，2017-01-23（A 8）.

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王浩，鹽城工學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，學(xué)士，產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

錢峰，講師，碩士，鹽城工學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系主任，研究方向產(chǎn)品設(shè)計(jì)及理論研究。

沈永夤，鹽城工學(xué)院設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，學(xué)士，工業(yè)設(shè)計(jì)。