张苑，姚杰

（河北软件职业技术学院网络工程系，河北保定,071001）

0 引言

在社会经济的快速发展下， 城市范围内的汽车数量增多，停车位数量也随之增加。当前的停车方式主要包含室内停车、场内停车、路边停车等，其中，路边停车对车辆检测器的要求比较严格，很受环境影响。和车辆检测器相比，地磁车辆检测器就很符合要求，但常见的地磁检测器需要基站等传输工具，急需要简化系统，降低成本。因此Nb-Iot技术便应运而生。Nb-Iot技术是基于蜂窝的窄带物联网，为规模连接而生。

1 Nb-lot技术原理分析

Nb-Iot技术是基于蜂窝的窄带物联网，是万物互通互联的一个重要分支，也是IoT领域出现的一个新兴技术形式。Nb-IOT的发展基础如图1所示。Nb-Iot技术最早是从2G通讯技术逐渐发展起来的。Nb-Iot技术在使用的时候体现出以下四个特点：第一，覆盖范围广泛。Nb-Iot技术会提供改进的室内覆盖，在同样的频段下，Nb-Iot技术会比现有 网络增益20db，在使用的时候会提升100倍覆盖区域的能力。第二，大连接。Nb-Iot技术具备支撑海量数据信息的连接能力，该技术支持下的一个扇区能够支持十万个连接，在使用的时候能够支持各个设备的运行，且各个设备之间的连接成本比较低。第三，较低功耗。Nb-Iot技术支持下终端模块待机时间长度会达到十年。第四，成本低廉。企业预期的单个连接模块成本较低。

图1 Nb-IOT的发展基础

2 地磁传感器的工作原理

大的铁磁物体的扰动可以被看做是多个双极磁铁模型，这些模型具备南北方向，在运动的时候会引起磁场的扰动，且这种扰动会发生在发动机和车轮上。扰动情况还会受车辆内部、车顶、后备箱是否存在铁磁物体的影响。总体上来看，铁磁物体的综合影响是对地球磁场磁力线的一种扭曲和畸变，这种扭曲可以被看做是车辆硬铁影响或者硬铁干扰。

3 基于NB-loT和地磁传感器的车位检测系统设计

3.1 总体架构设计

基于NB-IoT和地磁传感器的车位检测系统按照从下到上的布置形式，整个系统牵扯到数据传感采集层、数据通信交互层、数据信息应用和管理层。在整个系统中最下层的是数据传感采集层。在数据信息系统运作的时候智能云平台图像传感器会将收集上来的信息传递到主系统中，在信息传递之后会使用专门的传感器来测试这些数据信息，通过对信息的处理分析来了解车辆的停放情况，为车辆的摆放做出科学合理的规划。对待收集上来的信息可以将这些信息绘制到专门的核心网络系统中，基于NB-IoT和地磁传感器的车位检测系统如图2所示。

图2 基于NB-IoT和地磁传感器的车位检测系统

3.1.1 感知设备层的设计

设备感知层是停留在停车场内部各个车位上的设备，整个系统设备牵扯到设备控制、数据信息收集。设备感知层会借助各个超声波感知设备来全面的检测到车位上的车辆分布情况，并在检测车辆的过程中通过升降地锁来实现对车位停车信息的精准计算分析。

在这个过程中所收集到的数据信息会通过NB-IoT模组的AT指令进行通信。第一，车位空闲检测。车位空闲检测方式包含地磁检测、超声波检测。为了降低成本，会选择使用HCSR04的超声波传感器来完成检测。HC-SR04超声波传感器共有4个引脚，有效距离为0.4cm-400 cm，能够充分满足人们对于车位精准检测的需求。第二，地锁设备。地锁设备会为车位能否停车做出检测，在地磁传感器车辆上方系统发出信号指令的时候，系统会按照指令的要求来完成升起或者降落的操作，通过升降判断来决定这个时候停车是否需要收取费用。第三，MCU主控。MCU主控采用了性能较高的内核控制器，系统在运作的时候会显示出较强的稳定性、较高的性能和减少的消耗，通过配置这种内核处理器能够为传感器之间的信息接收和传递提供重要支持，由此来确保系统之间数据信息的顺利传递。

3.1.2 中间件设计

中间件特指信号基站和IoT联接管理平台，在这个平台上会将设备层收集到的数据信息以及业务层下发的命令转发，在对各个设备实施管理的过程中会保障数据信息传输安全性和设备使用的可拓展性。

3.1.3 业务逻辑层设计

业务逻辑层主要包含了对各个停车场的设备管理，所牵扯到的设备包含处理设备、数据整合系统、数据控制系统和支付管理操作系统。经过处理会实现对上方控制端用户发布信息的有效管控，并将设备层的数据信息整理后发送给前端用户，最终实现对停车场的智能化管理。整个系统操作管理打破了以往人工操作的局限，提升了管理效率。

3.2 功能设计

第一，用户注册车辆的绑定。基于NB-IoT的智能停车管理系统会对用户实施实名制管理，所有车辆的运行都会被绑定处理，用户停车管理控制更为方便，在有需要的情况下会快速查看个人历史停车信息。第二，停车场车位的实时性管理。基于NB-IoT的智能停车管理系统会利用检测技术来对装有停车终端实时性的检测，检测到的信息会被发送到远端服务器，经过一系列的逻辑处理，数据信息会被存储到云端，而后通过小程序、网页的形式展示给用户。第三，车位导航。在用户停车的时候通过微信小程序地图就能够查看最近距离的停车场，用户预约选定好的停车场，程序会指导用户导航到停车场。第四，停车终端设备的管理。安排专门的人员维护管理停车设备，维护人员会综合统计分析车位设备的电量、故障情况等信息，目的是方便维护人员的维护。第五，停车费的支付。基于先进技术的停车场实施无人收费管理模式，用户可以根据需要在网络系统上进行车辆的出入缴费。

3.3 硬件设计

基于NB-IoT的智能停车管理系统的硬件设计由嵌入控制单片机、电源模块、传感器模块、NB-IoT模块、NB-IoT基站共同组成。在具体实施操作的时候，嵌入式单片机使用了半导体集团的增强型芯片，这类芯片在使用的时候具备超低功率、多类型通信接口的特点，在使用的的过程中能够满足不同设计要求。

电源控制模块的打造会为智能停车管理系统的稳定运行提供持续的电压支持。电源系统所输出的电压还会根据各个模块的运行需要来为其提供电压支持，在电压的支持下来为模块的顺利运行提供保障。三轴磁场传感器磁场暴露的分辨率会达到2mG，方位角的分辨率能够精准到1%。智能停车管理系统的传感器是一种贴面传感器，使用者能够根据实际需要来对安装、维护、管理传感器。智能停车管理系统上的传感器还会按照集成电路总线通信协议来将数据信息传递到模块组上处理使用。超声波系统在接受到信息之后会为汽车的运行状况进行全面的分析。智能停车管理系统的各个模块小组是系统运作的硬件核心，能够根据需要被安装在不同频谱的移动网络上，能够满足物联网的运行需要。智能停车管理系统NB-IoT模块具备待机时间长、运行高效的特点。NB-IoT基站负责移动通信网络之间的协议通信管理，且NB-IoT基站的覆盖能力强。

3.4 软件设计

车位实时地理位置定位模块。通过实时性的定位分析能够自动搜索周围的空置车位，找到空置车位的编号来停车。为了能够更快速的找到停车位，在寻找车位的过程中会使用到大数据技术、数据仓库技术，在技术的支持下会将搜集到的信息实时性的展示出来。第二， 人机移动互联网交互模块。在人机互动互联网交互模块使用的过程中需要充分考虑微信小程序的设定情况，根据智能停车监督控制系统的规模大小来制定出对应的平板设备APP。第三，车辆引导接口模块。借助车辆引导接口会将智能停车管理系统和整个城市的智慧引导系统密切结合在一起，在停车监测系统的作用下能够密切检车各个车辆的行驶信息，在有车辆经过的地区做好必要的疏散工作，从而为车辆的安全行驶提供重要支持，由此来提升车位的周转率。第四，智能停车收费模块。智能停车收费模块在整合多个移动支付方式和小程序的情况下会为用户提供更为方便、快捷的智能停车监测系统服务。第五，车辆监测算法模块。车辆监测算法模块的打造离不开地磁传感器和智能车位管理模块，在这几个模块的综合使用下会精准的确定车辆所在位置，为车辆的安全、稳定行驶提供重要支持。同时，在这个系统的支持下还会了解车辆周围是否存在空白的位置，乳沟有空白的位置选择将车辆停放在这样的位置上。

3.5 智能停车监测公有云平台框架

智能停车监测控制系统如果想要更好的在智慧城市建设中应用，需要借助公有云平台来将城市停车位大数据信息和城市停车需求大数据结合在一起，通过对停车位的错峰调度管理来平衡停车位空置和停车难之间的矛盾冲突。在具体运作的时候，公有云平台的打造离不开停车场内部数据信息的共享应用，并在整合信息的情况下打造出方便、快捷的停车信用系统。同时，在智能停车监测公有云平台框架的支持下还能够鼓励私家车位将空置的车位实施有偿租赁，在这个过程中不仅可以让车位的拥有者通过利用车位的空置时间来获得更多的收益，而且还会解决周围上班族停车难的问题。各个停车时会将实时性的将停车位的使用频率发送到NB-IoT技术支持下的基站，整合基站信息后将信息发送到云平台上，用户可以通过云用户端或者小程序来查询平台信息，根据计算结果来选择适合的路径。私家车位的使用者也可以在自家车位安装智能锁，结合实际情况设定车位空闲时间，为用户提供闲租赁服务。