主办单位:中国物品编码中心 | 中国自动识别技术协会 | 《中国自动识别技术》杂志社

设为首页 | 加入收藏 | 关于我们

  汽修服务  正文

智慧路边停车关键技术与标准化研究

发布时间:2017年03月07日 来源:中国自动识别网

随着物联网技术日渐广泛的真正落地应用,智能交通的建设和推广取得显著实效,继高速公路ETC不停车收费实现全国联网后,深圳采用“车位检测器+手机支付”新型技术手段,在全国范围内率先开启了无人职守的智慧路边停车收费新模式。

 

从2014年7月开始,深圳市南山区、福田区、罗湖区和盐田区四个片区的1708个停车泊位启动智慧停车收费,目前,上述四个区内1.2万个已启动收费,车主通过宜停车APP或微信实现自助缴费,无需人工职守,非常便利。深圳智慧路边停车系统的实施也产生了显著的行业示范带动效应。

 

智慧路边停车系统架构

智慧路边停车系统由前端的数据采集系统以及后端的业务管理系统两大部分组成,系统架构见图1。

业务管理系统即道路停车管理的指挥中枢,主要负责停车设备管理、交易处理、费用结算、客户服务等功能,还可与政府交通部门交通管理平台对接,实现数据互换与共享,为交通诱导、停车信息发布等提供数据支撑。

数据采集系统主要由无线地磁车位检测器(简称车位检测器)、中继器和网关构成,功能分别如下:

车位检测器:利用磁传感器实时检测车辆对地磁的影响,以判断停车泊位上是否有车辆停放,并将检测数据通过无线方式传送给无线网关/中继器。每个车位安装一个车位检测器。车位检测器与网关/中继器通信距离可达100米以上。

网关:车位检测器自组无线网的数据网关。连结车位检测器网络与后台数据中心,将车位检测数据传输至后台数据中心。网关通过移动运营商提供的通信网络(如3G、4G、 GPRS等)与后台数据中心通信。

中继器:无线信号中继,扩展自组无线网的覆盖范围。

车位检测器、中继器和网关三者之间通过无线自组网技术自主组网,网关实时汇总车位检测器数据,并通过公网将数据传输到后台业务管理系统。

 

关键技术

数据采集系统是业务管理系统的数据之源,数据采集的准确性、实时性、稳定性在智慧路边停车业务实现中起着非常重要的作用。车位检测器是数据采集系统的关键部分,检测器的性能对数据采集系统的准确性起决定作用;车位检测器、网关、中继器三者自组网的性能直接影响到数据采集系统的实时性、稳定性,因此,智慧路便停车的关键技术其一是无线地磁车位检测技术,其二是无线自组网技术。

 

无线地磁车位检测技术

车位检测器的原理是通过磁传感器测量周边地球磁场的变化来发现铁磁物体是否存在。当车辆在检测器附近出现时,周围的地球磁力线会发生弯曲和密度的变化,传感器检测到该变化进而判断有无车辆。当然地球磁场也会受到摩托车,自行车等的干扰,需通过长期的数据采集和分析,建立数学模型,设计针对于某些干扰的算法,进而保证检测的高准确率。

车位检测器主要由微处理器、磁传感器模块、射频模块和电源模块四部分组成,设备硬件组成如图2(见下页)。微处理器负责传感器数据的处理、射频模块的无线传输与控制等;磁传感器模块负责路边停车泊位周围地磁场变化的检测与数据采集;射频模块负责数据的收发;电源模块负责为微处理器和射频模块提供稳定电压。车位检测器的工作流程如图3。

 

无线自组网技术

无线自组网络是由一组自主的无线节点或终端相互合作而形成的,独立于固定的基础设施,并且采用分布式管理的网络,是一种自动创建、自动组织和自我管理的网络。与传统的蜂窝网络相比,无线自主网络没有基站,所有节点分布式运行,具有路由器的功能,负责发现和维护到其他节点的路由,向邻居节点发射或转发分组。这种网络既可以单独运行,又可以通过网关接入到有线骨干网络。其基本思想起源于20世纪70年代,研究的重点主要放在国防项目上,随着移动通信和移动终端技术的高速发展,该技术不但在军事领域中得到了充分发展,而且也在民用移动通信中得到了应用。

无线自组网的典型特征如下:

网络具有灵活机动、组网迅速、适应环境能力强的特点,其自组性提供了廉价而且快速部署网络的可能;

网络具有多跳路由和中间节点进行转发的特性,可以在不减小自组网覆盖范围的条件下减小每个终端的发射范围,从而降低设计天线和相关发射和接收部分的难度,也降低了设备的功耗,从而为终端的小型化、低功耗提供了可能;

网络的鲁棒性、抗毁性也满足了某些特定应用需求。

无线自组网可以在任何时刻、任何地点快速构建起一个通信网络,并且不需要现有信息基础网络设施的支持。根据节点是否移动,可以将无线自组网络分为传感器网络和移动无线自组网络。

在传感器网络中,各个无线节点静态地随机分布在某一区域。传感器负责收集区域内的声音、电磁或地震信号等多种信息,将它们发送到网关节点。网关具有更大的处理能力,能够进一步处理信息,或有更大的发送范围,可以将信息送往某个大型网络,是远程用户能够检索到该信息。智慧路边停车数据采集系统是一个典型的传感器网络,车位检测器负责收集车位区域地磁信息,据此判定车位状态,并将相关信息发送到网关,网关通过公网将数据传输到后台业务管理系统。

 

智慧路边停车系统的标准化

在智慧路边停车工程实现中,车位检测器是核心技术设备,且数量最多、费用占比最大,其性能是决定数据采集准确性的关键。同时不同厂家的数据采集系统传给后台业务管理系统的数据必须统一、规范,业务管理系统才能正确识别和使用。因此,智慧路边停车系统标准化的关键,一是数据采集系统关键设备技术性能要求的规范化,二是数据采集系统数据内容和数据格式的统一化。

基于此,确定智慧路边停车系统标准化的总体目标:以标准化为支撑,保障系统稳定性,从而实现系统可持续性运维。保障系统的稳定性,就需要规定明确、合理、全面的功能性能指标;保障系统运行的可持续性,就需要统一通讯协议,实现设备的兼容互换。

数据采集系统关键设备,车位检测器是核心,其次是网关和中继器,关键设备的功能要求是基本,性能是数据采集可靠性的关键。综合技术标准的研究和调研分析,标准规范的内容主要包括: 车位检测器基本的功能要求包括信息采集功能、组网与无线通信功能、固件无线升级功能、无线配置和维护功能等,关键的性能指标包括工作寿命、通信距离、检测准确率、传输延时、工作温湿度、IP防护等级、耐候性、抗压性、电磁兼容性等。

网关基本的功能要求包括数据通信功能、数据缓存功能、设备管理功能、时间同步功能、固件无线升级功能等,关键的性能要求包括通信距离、通信延时、接入容量、时间同步精度、安全性,以及环境适应性、电磁兼容性等。

中继器基本的功能包括数据接收和转发功能、无线组网通信功能、无线管理功能等,关键的性能要求包括通信距离、通信延时、接入容量,以及环境适应性、电磁兼容性等。

当前通信协议主要规范网关与路边停车业务管理系统之间的通信协议栈、数据传输流程、数据格式及编码规则等,确保前端数据采集系统提供给后台业务管理系统之间的数据标准化。

深圳率先推出的智慧路边停车系统开展了关键技术和标准化需求的分析研究,提出了标准化的思路和建议。希望能借助标准化的手段规范和简化智慧路边停车系统的实施以及日常使用维护,从而推动其更广泛应用,让物联网技术真正惠及民生。遗憾的是目前智慧路边停车数据采集系统自组网并没有形成统一的标准,但是标准的制定对于自组网的推广使用有着重要的作用,有了标准,来自不同厂商的移动终端之间才有互联组网的基础。相信随着物联网专用网络技术(如LoRa、NBIoT等)的日益发展和成熟,车位检测器、中继器和网关之间也有望形成统一的通信协议,实现设备级的通用互换。

(作者单位:深圳市标准技术研究院)

参考文献
 [1] 郑相全 无线自组网技术实用教程  清华大学出版社  2004年6月第1版
 [2] 马建程 无线低功耗地磁车辆检测传感器的设计  电子产品世界  2014.5

《中国自动识别技术》2017年第1期总第64期

延伸阅读:

声明:

    凡本网注明“来源:中国自动识别网、《中国自动识别技术》、《条码与信息系统》”的所有作品,版权均属于中国自动识别网、《中国自动识别技术》、《条码与信息系统》, 未经本网授权不得转载、摘编或利用其他方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明“来源:中国自动识别网、《中国自动识别技术》或《条码与信息系统》”。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
    凡本网注明“来源:XXX(非中国自动识别网、《中国自动识别技术》、《条码与信息系统》)”的作品,均转载自其他媒体,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。文章内容仅供参考。 如因作品内容、版权和其他问题需要同本网联系的,请将内容传真至010-84295675,以便本网尽快处理。

高端访谈 更多>>
威派格:智慧水务的“实战...
杨峰,上海威派格智慧水务股份有限公司董事副总经理、中国工业互联网联盟理事、中国水系统智能化联盟副理事长。
国产品牌的时代价值
庄华强,现任福建新大陆自动识别技术有限公司国内营销事业部副总经理。曾以主要工程师的身份参加“某金融业务网络化”...
标准前提下 创新零售物联
我查查信息技术(上海)有限公司(以下简称我查查)副总裁,负责产品追溯、彩虹码研发及推广等业务
信息联通 供应链“智慧”...
唯智信息技术(上海)股份有限公司总裁、创始人
杂志专区 更多>>

《2017第4期》

《2017第5期》