基于ZigBee和GPRS的智慧停车场管控平台及停车场数据分析方法与流程

基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台及停车场数据分析方法
技术领域
1.本发明涉及智慧停车场管理系统技术领域，尤其涉及一种基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台及停车场数据分析方法。


背景技术：

2.随着我国经济发展和人民生活水平的提高，机动车数量日益增多，停车难的问题越来越严重。对现有停车位进行合理有效的管理，能够提高停车位周转率，减少巡泊车辆，环节城市交通压力。目前的停车场管理系统仅支持显示余位数量和自动收费功能，不能为车主提供个性化服务，信息孤岛现象严重，还有很大的性能提升空间。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台及停车场数据分析方法，通过智慧停车场管控平台能够进行车位管理、停车场运维和停取车服务，实现车位预约、引导泊车，提高存取车效率。同时，能够对停车场的运行数据进行分析，提升停车场性能、降低运营成本。
4.为了实现上述目的，本发明提供了一种基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，包括：
5.车位管理子系统，用于统计车位占用情况，并通过zigbee组网为停车场运维管理系统提供数据；停车场运维管理子系统，用于分析停车场运行情况，并通过gprs网络为停取车服务系统提供数据；停取车服务子系统，为车主提供停取车服务。
6.所述车位管理子系统包括车位检测模块、车牌识别模块和上位机；所述车位检测模块用于获取车位状态，车位检测模块通过zigbee网络与车牌识别模块和上位机连接，所述车牌识别模块用于识别车位上所泊车辆的车牌号，并通过zigbee网络与上位机连接，所述上位机通过socket通讯将数据传输至停车场运维管理子系统；
7.所述停车场运维管理子系统包括动态车位统计模块、停车时长分析模块、故障诊断模块；所述动态车位统计模块用于对停车内的车位使用情况进行统计和展示，所述停车时长分析模块用于对不停车时长行为进行分析，所述故障诊断模块用于对硬件设备数据异常、统计分析数据异常进行报警处理；
8.所述停取车服务子系统包括停车预约模块、停取车诱导模块和收费模块；所述停车预约模块为用户提供停车预约服务，所述停取车诱导模块用于引导车主驱车至空余车位进行停车，所述收费模块用于对驶出停车场的车辆进行收费。
9.优选的，所述车位检测模块包括stm32l15单片机、地磁传感器、电源和zigbee网络模块；所述stm32l15单片机是车位检测模块的主控单元，控制地磁传感器检测车位上是否停有车辆，所述zigbee网络模块在主控单元的驱动下唤醒，将数据传输至协调器，所述协调器将数据转发至上位机。
10.优选的，所述车牌识别模块包括stm32f103rct6单片机、ov7670摄像头、电源、led灯和zigbee网络模块；所述stm32f103rct6单片机控制ov7670摄像头进行车牌识别，所述zigbee网络模块在主控单元的驱动下唤醒，将数据传输至协调器，所述协调器将数据转发至上位机，所述led灯可在光线较弱时进行补光。
11.优选的，所述zigbee网络模块通过mesh组网方式进行数据传输，所述协调器是一个td-scdma无线传输网络基站，能够满足停车场传输距离的需要。
12.优选的，所述停车预约模块包括服务器、webapi接口、手机app；所述服务器通过gprs网络通讯采集各停车场数据，所述webapi在服务器上进行发布，所述手机app通过webapi接口获取各停车场的车位占用情况等数据；车主在手机app查询附近停车场并进行车位预约，手机app跳转至第三方地图软件导航至该停车场，停车场的诱导系统指引车主驱车至空余车位泊车。
13.优选的，所述停取车诱导模块采用第三方地图sdk、传统停车场三级诱导显示屏和取车诱导模块；第三方地图sdk根据所述手机app请求，跳转至相应地图软件，从当前所在地导航至目标停车场；车主驱车至停车场后，跟随停车场三级诱导显示屏指引至空余车位进行泊车；取车诱导模块用于查询车辆停放位置，用户在手机app上根据停车场平面图指引步行至相应车位取车。
14.预约停车时，手机app发出预约请求至服务器，服务器向相应停车场发出指令，停车场会保留所预约的车位数，并对入场车辆进行车牌识别，与预约车牌号相符则允许进入；如果预约车辆未在规定时间到达停车场，则取消预约。
15.本发明还涉及一种停车场数据分析方法，使用了上述基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，其各步骤统计计算的结果均在停车场运维管理子系统界面上进行展示，具体步骤如下：
16.步骤s1：车位管理子系统启动时先进行初始数据复位，确保停车场内没有巡泊车辆；
17.步骤s2：计算某一时刻停车场内巡泊车辆的数目，即已通过入口道闸，还未在车位上泊车的数量；
18.步骤s3：车位检测模块检测所有停车位的占用情况，计算当前时刻停车场的车位使用率：
[0019][0020]
其中n1为当前已占用的车位数量，n为停车场总车位数；
[0021]
步骤s4：计算连续时间的车位使用率，绘制车位使用率曲线；
[0022]
步骤s5：选取车位使用率曲线任意时间段区间，可计算该时间段内停车场的平均停车时间：
[0023][0024]
其中为平均停车时间，n
t
为t时间段内的实际停车数量，ti为t时间段内第i辆车的停车时间；
[0025]
步骤s6：选取车位使用率曲线任意时间段区间，统计该时间段内的新增停车总数、
新增取车总数，用以评价停车场高、低峰运行情况；
[0026]
步骤s7：计算每一个车辆的巡泊时间，即车辆通过停车场入口道闸到车辆在停车位泊车之间的时间，并计算平均值以评价停车诱导系统；
[0027]
步骤s8：进一步提取数据库中的数据，对不同时间段、不同停车位、不同车主的停车时长进行统计。
[0028]
优选的，所述收费模块可使用常用的支付接口，如微信或支付宝的接口，平台获得缴费成功反馈后放行；也可通过手机app绑定车牌号进行会员充值，平台自动扣费后放行。
[0029]
本发明中的有益效果：
[0030]
该智慧停车场管控平台采用基于mesh组网的zigbee网络与gprs网络相结合的通讯方式，具有成本低、覆盖范围广、组网与维护方便、可靠性高、实时性高等优点。
[0031]
该智慧停车场管控平台打破了不同停车场之间的信息壁垒，通过云端服务器对多个停车场进行信息整合，车主可通过手机app查看停车场车位使用情况并预约停车，解决了停车用户寻找空车位的困难，减轻了城市交通压力。
[0032]
该停车场数据分析方法是智慧停车场管控平台的有力补充，运维人员可深层次掌握停车场的运行状况，可在低运行效率时段关闭部分停车场或者停车位，以降低运行成本；该智慧停车场管控平台采用统一数据标准，向外公开数据接口，可实现不同停车场数据的快速接入。
附图说明
[0033]
图1为智慧停车场管控平台的系统架构。
[0034]
图2为车位检测模块结构图。
[0035]
图3为车牌识别模块结构图。
[0036]
图4为智慧停车场管控平台的停车流程图。
具体实施方式
[0037]
下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038]
实施例1：一种基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，参阅附图1中的智慧停车运维管控平台系统架构，包括：
[0039]
车位管理子系统，用于统计车位占用情况，并通过zigbee组网为停车场运维管理系统提供数据；停车场运维管理子系统，用于分析停车场运行情况，并通过gprs网络为停取车服务系统提供数据；停取车服务子系统，为车主提供停取车服务。
[0040]
车位管理子系统包括车位检测模块、车牌识别模块和上位机。车位检测模块获取车位状态，车位检测模块通过zigbee网络与车牌识别模块和上位机连接，车牌识别模块识别车位上所泊车辆的车牌号，并通过zigbee网络与上位机连接，上位机通过socket通讯将数据传输至停车场运维管理子系统。
[0041]
参阅附图2，车位检测模块包括stm32l15单片机、地磁传感器、电源和zigbee网络模块。stm32l15单片机是车位检测模块的主控单元，控制地磁传感器检测车位上是否停有
车辆，zigbee网络模块在主控单元的驱动下唤醒，将数据传输至协调器，协调器将数据转发至上位机。
[0042]
参阅附图3，车牌识别模块包括stm32f103rct6单片机、ov7670摄像头、电源、led灯和zigbee网络模块。stm32f103rct6单片机控制ov7670摄像头进行车牌识别，zigbee网络模块在主控单元的驱动下唤醒，将数据传输至协调器，协调器将数据转发至上位机，led灯可在光线较弱时进行补光。
[0043]
具体而言，zigbee网络模块通过mesh组网方式进行数据传输，协调器是一个td-scdma无线传输网络基站，能够满足停车场传输距离的需要。
[0044]
停车场运维管理子系统包括动态车位统计模块、停车时长分析模块、故障诊断模块。动态车位统计模块对停车内的车位使用情况进行统计和展示，停车时长分析模块对不停车时长行为进行分析，故障诊断模块对硬件设备数据异常、统计分析数据异常进行报警处理。
[0045]
停取车服务子系统包括停车预约模块、停取车诱导模块和收费模块。停车预约模块为用户提供停车预约服务，停取车诱导模块引导车主驱车至空余车位进行停车，收费模块对驶出停车场的车辆进行收费。
[0046]
具体的，停车预约模块包括服务器、webapi接口、手机app。服务器通过gprs网络通讯采集各停车场数据，webapi在服务器上进行发布，手机app通过webapi接口获取各停车场的车位占用情况等数据。
[0047]
参与附图4，车主可在手机app查询附近停车场并进行车位预约，手机app可跳转至第三方地图软件导航至该停车场，停车场的诱导系统可指引车主驱车至空余车位泊车。
[0048]
具体的，停取车诱导模块采用第三方地图sdk、传统停车场三级诱导显示屏和取车诱导服务。第三方sdk可根据手机app请求，跳转至相应地图软件，从当前所在地导航至目标停车场。停车场三级诱导显示屏为目前较为成熟的停车诱导方式，车主驱车至停车场后，跟随停车场三级诱导显示屏指引至空余车位进行泊车。取车诱导服务可查询车辆停放位置，用户可在手机app上根据停车场平面图指引步行至相应车位取车。
[0049]
具体的，手机app发出预约请求至服务器，服务器向相应停车场发出指令，停车场会保留所预约的车位数，并对入场车辆进行车牌识别，与预约车牌号相符则允许进入。如果预约车辆未在规定时间到达停车场，则取消预约。
[0050]
具体的，收费模块可使用微信或支付宝的接口，平台获得缴费成功反馈后放行；也可通过手机app绑定车牌号进行会员充值，平台自动扣费后放行。
[0051]
实施例2：一种停车场数据分析方法，其各步骤统计计算的结果均在停车场运维管理子系统界面上进行展示，具体步骤如下：
[0052]
步骤s1：车位管理子系统启动时需进行初始数据复位，应确保停车场内没有巡泊车辆；
[0053]
步骤s2：计算某一时刻停车场内巡泊车辆的数目，即已通过入口道闸，还未在车位上泊车的数量；
[0054]
步骤s3：车位检测模块检测所有停车位的占用情况，计算当前时刻停车场的车位使用率：
[0055][0056]
其中n1为当前已占用的车位数量，n为停车场总车位数。
[0057]
步骤s4：计算连续时间的车位使用率，绘制车位使用率曲线；
[0058]
步骤s5：选取车位使用率曲线任意时间段区间，可计算该时间段内停车场的平均停车时间：
[0059][0060]
其中为平均停车时间，n
t
为t时间段内的实际停车数量，ti为t时间段内第i辆车的停车时间。
[0061]
步骤s6：选取车位使用率曲线任意时间段区间，统计该时间段内的新增停车总数、新增取车总数，用以评价停车场高、低峰运行情况；
[0062]
步骤s7：计算每一个车辆的巡泊时间，即车辆通过停车场入口道闸到车辆在停车位泊车之间的时间，并计算平均值以评价停车诱导系统；
[0063]
步骤s8：可进一步提取数据库中的数据，对不同时间段、不同停车位、不同车主的停车时长进行统计。
[0064]
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
[0065]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，其特征在于，包括：车位管理子系统，用于统计车位占用情况，并通过zigbee组网为停车场运维管理系统提供数据；停车场运维管理子系统，用于分析停车场运行情况，并通过gprs网络为停取车服务系统提供数据；停取车服务子系统，为车主提供停取车服务。所述车位管理子系统包括车位检测模块、车牌识别模块和上位机；所述车位检测模块用于获取车位状态，车位检测模块通过zigbee网络与车牌识别模块和上位机连接，所述车牌识别模块用于识别车位上所泊车辆的车牌号，并通过zigbee网络与上位机连接，所述上位机通过socket通讯将数据传输至停车场运维管理子系统；所述停车场运维管理子系统包括动态车位统计模块、停车时长分析模块、故障诊断模块；所述动态车位统计模块用于对停车内的车位使用情况进行统计和展示，所述停车时长分析模块用于对不停车时长行为进行分析，所述故障诊断模块用于对硬件设备数据异常、统计分析数据异常进行报警处理；所述停取车服务子系统包括停车预约模块、停取车诱导模块和收费模块；所述停车预约模块为用户提供停车预约服务，所述停取车诱导模块用于引导车主驱车至空余车位进行停车，所述收费模块用于对驶出停车场的车辆进行收费。2.根据权利要求1所述的基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，其特征在于，所述车位检测模块包括stm32l15单片机、地磁传感器、电源和zigbee网络模块；所述stm32l15单片机是车位检测模块的主控单元，控制地磁传感器检测车位上是否停有车辆，所述zigbee网络模块在主控单元的驱动下唤醒，将数据传输至协调器，所述协调器将数据转发至上位机。3.根据权利要求1所述的基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，其特征在于，所述车牌识别模块包括stm32f103rct6单片机、ov7670摄像头、电源、led灯和zigbee网络模块；所述stm32f103rct6单片机控制ov7670摄像头进行车牌识别，所述zigbee网络模块在主控单元的驱动下唤醒，将数据传输至协调器，所述协调器将数据转发至上位机，所述led灯可在光线较弱时进行补光。4.根据权利要求1所述的基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，其特征在于，所述zigbee网络模块通过mesh组网方式进行数据传输，所述协调器是一个td-scdma无线传输网络基站。5.根据权利要求1所述的基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，其特征在于，所述停车预约模块包括服务器、webapi接口、手机app；所述服务器通过gprs网络通讯采集各停车场数据，所述webapi在服务器上进行发布，所述手机app通过webapi接口获取各停车场的车位占用情况等数据；车主在手机app查询附近停车场并进行车位预约，手机app跳转至第三方地图软件导航至该停车场，停车场的诱导系统指引车主驱车至空余车位泊车。6.根据权利要求5所述的基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，其特征在于，所述停取车诱导模块采用第三方地图sdk、传统停车场三级诱导显示屏和取车诱导模块；第三方地图sdk根据所述手机app请求，跳转至相应地图软件，从当前所在地导航至目标停车场；车主驱车至停车场后，跟随停车场三级诱导显示屏指引至空余车位进行泊车；取车诱导模块用于查询车辆停放位置，用户在手机app上根据停车场平面图指引步行至相应车位取车。
7.根据权利要求5所述的基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，其特征在于，预约停车时，手机app发出预约请求至服务器，服务器向相应停车场发出指令，停车场会保留所预约的车位数，并对入场车辆进行车牌识别，与预约车牌号相符则允许进入；如果预约车辆未在规定时间到达停车场，则取消预约。8.一种停车场数据分析方法，其特征在于，使用了权利要求1-7中任一项基于zigbee和gprs的智慧停车场管控平台，其各步骤统计计算的结果均在停车场运维管理子系统界面上进行展示，具体步骤如下：步骤s1：车位管理子系统启动时先进行初始数据复位，确保停车场内没有巡泊车辆；步骤s2：计算某一时刻停车场内巡泊车辆的数目，即已通过入口道闸，还未在车位上泊车的数量；步骤s3：车位检测模块检测所有停车位的占用情况，计算当前时刻停车场的车位使用率：其中n1为当前已占用的车位数量，n为停车场总车位数；步骤s4：计算连续时间的车位使用率，绘制车位使用率曲线；步骤s5：选取车位使用率曲线任意时间段区间，可计算该时间段内停车场的平均停车时间：其中为平均停车时间，n
t
为t时间段内的实际停车数量，t
i
为t时间段内第i辆车的停车时间；步骤s6：选取车位使用率曲线任意时间段区间，统计该时间段内的新增停车总数、新增取车总数，用以评价停车场高、低峰运行情况；步骤s7：计算每一个车辆的巡泊时间，即车辆通过停车场入口道闸到车辆在停车位泊车之间的时间，并计算平均值以评价停车诱导系统；步骤s8：进一步提取数据库中的数据，对不同时间段、不同停车位、不同车主的停车时长进行统计。

技术总结
本发明公开了一种基于ZigBee和GPRS的智慧停车场管控平台及停车场数据分析方法，该智慧停车场管控平台包括车位管理子系统，用于统计车位占用情况，并通过ZigBee组网为停车场运维管理系统提供数据；停车场运维管理子系统，用于分析停车场运行情况，并通过GPRS网络为停取车服务系统提供数据；停取车服务子系统，为车主提供停取车服务，其包括停车预约模块、停取车诱导模块、收费模块。本发明基于Mesh组网的ZigBee网络与GPRS网络相结合的通讯方式，具有成本低、覆盖范围广、组网与维护方便、可靠性高、实时性高等优点，打破了不同停车场之间的信息壁垒，车主可通过手机APP预约停车，减轻了城市交通压力。城市交通压力。城市交通压力。


技术研发人员：刘家俊 王超峰 盛永清 李凤远 韩伟锋 蒙先君 杨彬 代传奇 张恒 张应辉 田永 王俊杰 杨光
受保护的技术使用者：中铁隧道局集团有限公司 中铁隧道局集团有限公司设备分公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/5