一种具有停车指数分析功能的车位状态检测器和方法

摘要

本发明公开了一种具有停车指数分析功能的车位状态检测器及其车位状态分析方法，通过周期性地对单个车位状态检测和分析，获得实时车位空满状态；将状态信息与时间配对形成时间—车位状态数据集，存于存储器中；对状态信息进行深层次加工，获得该车位的停车指数；通过数据传输单元，主动或被动地提供具有时间标签的车位状态与停车指数信息。本发明扩展了检测器的应用功能，在满足基本功能的同时能计算分析停车指数，提高了检测的智能分析水平，降低车位检测系统复杂性。

说明书

技术领域

本发明涉及物联网停车场车位检测器领域的车位状态检测器和方法，尤其涉及一种具有停车指数分析功能的车位状态检测器和方法，属于智能交通领域。

背景技术

随着城市机动车辆数量不断增加，停车需求与日俱增，停车场规模越来越大，停车效率和停车管理水平低下等问题突出。实时地收集车位状态数据，并生成停车指数信息，为停车诱导系统与停车场管理系统提供感知基础，有助于解决停车难、管理难问题。

市场上类似产品中：车位状态检测设备包括超声波检测器、图像识别的车牌检测器、地磁检测器；停车指数包括停车饱和量、停车周转率、停车总数、平均停车时间、泊位利用率等关键停车特征分析。但是，各种实现方法均存在如下问题：

（1）各种检测器不具有停车指数分析能力，仅单纯地检测、上传车位状态数据，缺乏物联网设备的前端“思考”能力，不能满足检测器信息挖掘的需要, 功能单一；

（2）停车指数分析由后台服务器软件完成，架构复杂、效率低。检测器将车位状态数据传送至服务器，再利用后台软件分析停车指数。由于车位状态数据粒度小、数据量大，因此后台软件分析过程复杂且实时性难以保障，而前端检测器计算资源却被浪费。

针对以上问题，可采用具有停车指数分析功能的车位状态检测器，实现车位状态检测、停车指数分析、信息传输、历史数据存储调用功能。

专利ZL201010604807.8提出一种基于超声波检测技术的侧装式无线停车位状态检测器，用于车位占用状态检测；专利ZL201010500714.0 提出利用车位车牌识别定位装置识别车位是否被占用，并识别车牌；专利ZL201220662916.X公开一种无线地磁传感器，实现车位探测和数据无线传输。以上所述装置、检测器均实现车位检测和原始数据发送功能，未涉及停车指数分析，历史数据存储调用等功能。

专利ZL201210018034.4提出一种基于停车指数发布和预报的停车诱导系统及其方法，选用停车场内空车位与总泊位数的比值作为停车指数，并由后台服务器计算发布到各个终端上，与本发明之具有停车指数分析功能的车位状态检测器实现手段有实质性的不同。

由此可见，具有停车指数分析功能的车位状态检测器尚无应用或研究涉及，具有较强的应用价值，而且随着停车场规模不断扩大，车位状态检测器网络越来越复杂，单一的状态检测功能难以满足物联网感知的需要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种具有停车指数分析功能的车位状态检测器和方法，突破现有车位检测系统“前端设备检测，后端服务器分析”的模式，将停数据分析功能集成于前端设备，提高车位状态检测的智能分析能力，降低车位检测系统的复杂性；所述的停车状态检测器在兼顾车位状态检测、数据上传功能，并实现停车指数分析、历史数据存储调用功能。

本发明所采用的技术方案为：

一种车位状态检测与分析方法，包括以下步骤：

（一）启动车位检测传感器的检测功能，利用车位状态分析单元周期性获取当前车位空满状态，并将当前车位空满状态信息传输给集中控制协调单元，若前后两次检测结论相异，则进行下一步骤，否则，持续本步骤；

（二）通过时钟单元获取当前时间，将当前时间信息和空满状态数值关联，形成时序-状态数据表，并存于数据存储单元中，形成时序-状态数据库；

（三）搜索时序-状态数据库，按照停车指数分析方法，通过停车指数分析单元分别计算要求时间段内的各个停车指数，并将停车指数信息传送给集中控制协调单元；其中，所述的停车指数包括停车总数、平均停车时间和泊位利用率；

而所述的停车总数为车位在某工作时段内的总停车数量，其计算模型：

，其中m为该时段内此车位停车总数量，k为该时段内车位空满状态值的记录条数，S_i 为第i条记录的车位空满状态值，且车位占用时S_i=1，反之S_i =0；

所述平均停车时间为车位上全部停放车辆的平均时间，其计算模型：

，其中T为平均停车时间，t_i为第i辆车的停车时间，m为该车位停车总数量；

所述泊位利用率为车位在某工作时间段内的使用效率，其计算模型：

，

其中g为泊位利用率，N为该时段的总时间，t_i为第i辆车的停车时间，m为该车位停车总数量。

（四）通过信息接收与发送单元将车位空满状态与停车指数数据主动上传给外部设备或系统；

（五）信息接收与发送单元接收外部设备或系统的数据查询指令，并传送给集中控制协调单元，集中控制协调单元根据查询指令搜索时序-状态数据表，计算要求时间段内的停车指数，并向外部设备或系统回复停车指数与车位空满状态信息。

其中，在上述方法中还包括通过集中控制协调单元驱动控制停车占用指示灯的步骤。

而一种应用于上述的车位状态检测与分析方法的具有停车指数分析功能的车位状态检测器，包括车位检测传感器、车位状态分析单元、时钟单元、数据存储单元、停车指数分析单元、集中控制协调单元、信息接收与发送单元；所述车位检测传感器、车位状态分析单元和集中控制协调单元单向顺序连通；所述时钟单元和信息接收与发送单元均与集中控制协调单元双向连通；而所述数据存储单元、停车指数分析单元和集中控制协调单元则两两双向连通形成一个闭合回路，且所述信息接收与发送单元同时与外部设备或系统连通；而在所述的集中控制协调单元上还连接有停车占用指示灯。

其中，所述的车位检测传感器为超声波检测传感器、图像识别车牌检测传感器或地磁检测传感器中的至少一种。当为超声波检测传感器时，其探测距离为2cm - 450cm，且输出为脉冲信号。

进一步，所述的车位状态分析单元、停车指数分析单元、集中控制协调单元由一块嵌入式处理器构成；或者所述的车位状态分析单元、停车指数分析单元、集中控制协调单元还可以由多块嵌入式处理器构成。

进一步，所述的信息接收与发送单元通过无线或有线通信方式与集中控制协调单元双向连通。

此外，所述集中控制协调单元还连接有停车占用指示灯。

本发明的有益效果在于：实现车位空满状态检测、停车指数分析、信息传输、历史数据存储调用功能，扩展了当前车位状态检测器的单一功能模式，提供了更深层次的增值信息，为停车诱导系统与停车场管理系统提供感知信息，有助于解决停车难、管理难问题，提高了检测的智能分析水平，降低车位检测系统复杂性，丰富了车位状态检测器的应用场景。

附图说明：

图1为本发明内部结构示意图；

图2为本发明工作流程图；

图3为本发明停车指数计算流程图；

图4为本发明应用示例图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做具体的介绍。

实施例一

如图1所示：本实施例是一种具有停车指数分析功能的车位状态检测器，包括车位检测传感器，所述的车位检测传感器采用超声波测距模块 HC-SR04，测距探测距离为2cm-450cm，输出为脉冲信号； 当然，所述的车位检测传感器也可以采用图像识别车牌检测传感器或地磁检测传感器中的至少一种；上述的车位检测传感器用于探测车位占用状态，生成原始的模拟信号或数字信号，并将信号输出到车位状态分析单元。

本实施例所述的车位状态检测器还包括车位状态分析单元、停车指数分析单元、集中控制协调单元、时钟单元、数据存储单元、信息接收与发送单元；所述车位检测传感器、车位状态分析单元和集中控制协调单元单向顺序连通；所述时钟单元和信息接收与发送单元均与集中控制协调单元双向连通；而所述数据存储单元、停车指数分析单元和集中控制协调单元则两两双向连通形成一个闭合回路；而在所述的集中控制协调单元上还连接有停车占用指示灯；用来指示车位是否被占用。

其中，本实施例的车位状态分析单元和停车指数分析单元、集中控制协调单元合三为一，采用一块嵌入式芯片STM32F103VET6；当然，所述的车位状态分析单元、停车指数分析单元、集中控制协调单元还可以由多块嵌入式处理器构成；所述的时钟单元采用PCF8563时钟/日历芯片，能对STM32F103VET6实现分钟、小时、日、月、年的时间同步更新，使车位状态检测器无需外部参考时钟校正；时钟单元与嵌入式芯片STM32F103VET6以IIC接口连接；所述数据存储单元采用SD卡，容量为4GB；所述SD卡与嵌入式芯片STM32F103VET6以SPI接口连接；所述数据存储单元为嵌入式芯片STM32F103VET6提供存储空间，保存实时车位占用状态和即时时间，形成车位占用状态的时序数据库。

上述的车位状态分析单元接收到车位检测传感器的原始信号，分析处理后得出车位是否被占用结论，将结论输出到集中控制协调单元；而所述的停车指数分析单元拥有计算能力，根据停车指数分析方法和时序数据库保存的数据，计算某个时间段内的停车总数、平均停车时间、泊位利用率等停车指数，将计算结论输出到集中控制协调单元；集中控制协调单元处理各个单元间的控制逻辑，保证各单元间的信息同步，实现数据接收解析与发送驱动。

并且，在本实施中，所述的信息接收与发送单元采用高速CAN收发芯片TJA1050，采用CAN总线的有线通讯方式与外部设备与系统相连；当然，所述的信息接收与发送单元也可以采用无线通讯方式与外部设备与系统相连；通过集中控制协调单元驱动信息接收与发送单元对外发送信息，或接收外部信息，实现数据帧上传、应答、接收。

本发明将车位状态信息的检测、存储、分析、发送流程与功能集中在单个车位状态检测器上；通过车位检测传感器周期性地对单个车位状态检测和分析，获得实时车位空满状态；车位状态分析单元和时钟单元将状态信息与时间配对形成车位占用状态的时序-状态数据库，并存于存储器中；集中控制协调单元对车位状态信息进行深层次加工，并根据数据接口协议读取车位状态信息和获取停车指数，通过信息接收与发送单元，主动或被动地提供具有时间标签的车位状态与停车指数信息。

实施例二

如图2所示：本实施例是具有停车指数分析功能的车位状态检测器的车位状态检测与分析方法，包括以下步骤：

（一）车位状态检测器安装在室内停车场车位中心正上方处，探测方向为正下方，通过桥架、导线管敷设供电线、通信线；本实施例选用基于超声波检测技术的传感器，安装在每个车位中心正上方3米高处；当然，也可以选用基于图像识别车牌检测技术的传感器，安装在该车位的对面车位正前上方，拍摄方向为面朝待检测车位；如果车位状态检测器安装在室外停车场，则选用基于地磁检测技术的传感器，安装在室外停车位中心正下方，贴地面安装；当然，所述的地磁检测传感器也可以安装在室内停车位的中心正下方，并且贴地面安装。

开启车位状态检测器，利用车位状态分析单元周期性获取当前车位空满状态，并将当前车位空满状态信息传输给集中控制协调单元，若前后两次检测结论相异，则进行下一步骤，否则，持续本步骤；

（二）通过时钟单元获取当前时间，将当前时间信息和空满状态数值关联，形成时序-状态数据表，并存于数据存储单元中，形成的时序-状态数据库结构及内容如表1所示：

表1 时间-状态数据库结构及内容示例表

；

（三）如图3所示，搜索时序-状态数据库，按照停车指数分析方法，通过停车指数分析单元分别计算要求时间段内的各个停车指数，其中，所述的停车指数包括停车总数、平均停车时间和泊位利用率；并将停车指数信息传送给集中控制协调单元；本实施例设定前12小时为分析时间段，以表1数据为例，计算步骤如下：

（1）在数据库中搜索12小时时间段内的数据记录，得出2014-11-13 06:46至当前2014-11-13 18:45的8条记录为有效分析对象；

（2）计算出本车位停车总数：

停车总数：；

各个车辆停车时间分别为41min、100min、139min、22min；

（3）计算出平均停车时间：

平均停车时间：；

（4）计算出泊位利用率：

泊位利用率：；

得到本车位前12小时的停车总数为4辆，平均停车时间为75.5min，泊位利用率为41.91%。

（四）如图4所示：本实施例通过信息接收与发送单元将车位空满状态与停车指数数据主动上传给外部设备和后台服务器，在后台服务器中还装有应用软件；其中，所述外部设备包括通过集中控制协调单元驱动控制的停车占用指示灯；当车位占用时，驱动停车占用指示灯变为红色；反之，则变为绿色；本实施例的车位状态检测器采用CAN总线的有线传输连接方式与区域控制器和后台服务器连通，当然，也可以采用RS485总线、网线等连接方式；还可以采用无线传输连接方式，例如无线组网通讯技术ZigBee、Wi-Fi等连接方式。

（五）信息接收与发送单元接收接受区域控制器和后台服务器的信息查询指令，并传送给集中控制协调单元，集中控制协调单元根据查询指令搜索时间段内的车位状态，计算要求时间段内的停车指数，并应答查询指令。

以上所述仅是本发明专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明专利原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明专利的保护范围。