一种基于云端架构的停车场物联网系统的制作方法

本发明涉及无人化停车场技术，更具体地，涉及一种基于云端架构的停车场物联网系统。

背景技术：

无人化停车场综合利用多种信息感知、物联网、智能识别与控制技术，实现停车场服务的全自动无人化。

从硬件架构来看，无人化停车场一般是以其内部的物联网体系为基础实现的。无人化停车场的出入口，可以布置可视对讲机、自助缴费机、摄像头、拦车杆、拦车杆侦测器、地感线圈等前端设备。无人化停车场的内部还安装一定数量的安保摄像装置、车位占用提示器、行车引导告示牌、离场缴费机等内部设备。这些前端设备和内部设备都通过有线或者无线物联网，连接到位于无人化停车场后台的中控服务器。向后台的中控服务器传输自身生成或者采集的数据，以及接受中控服务器的远程监测和远程遥控。例如，出口处的摄像头可以将自身拍摄的视频画面截图以及从中提取的车牌号码上传至中控服务器，中控服务器可以根据出口处的摄像头提供的车牌号码，查询该车牌号码对应的停车计费值，进而向所述自助缴费机下达远程遥控指令，使自助缴费机响应该远程遥控指令而显示对应的缴费二维码；中控服务器也可以通过查询确认当前出场车辆处于缴费完成状态，向拦车杆下达抬杆指令，实现车辆放行。又例如，车位占用提示器负责实时监测本车位的占用状态，未被占用时提示器显示绿灯，被占用则显示红灯，并且，每个车位占用提示器会将本车位的占用状态上传至中控服务器，从而中控服务器可以统计本停车场的剩余车位数量。

目前大部分无人化停车场的物联网系统都是封闭性的网络系统，即通过内部专网实现前端设备和内部设备与后台的中控服务器的通信连接，所述中控服务器设立在无人化停车场的内部机房，以控制车辆出入、计时、收费管理为主要功能，无法满足高效、低成本的无人化停车场管理需求，也不适应用户越来越强烈的智能化停车服务的需求。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述问题，本发明提供了一种基于云端架构的停车场物联网系统。

随着云端技术的发展，本发明针对无人化停车场建立云端架构。通过将中控服务器放置在云端，在广域网(例如互联网)的基础上，通过vpn等实现与无人化停车场现场的前端设备和内部设备的高可靠网络连接。以上云端架构有利于管理人员对停车场的运行状况开展远程监控和管理，增加了架构部署的灵活性和兼容性。

特别是，通过提供统一化的网络架构和接入接口，云端的中控服务器可以连接很多个空间上分散的无人化停车场，并与这些停车场的前端设备和内部设备进行双向通信，接收其上传的数据以及下达遥控指令。这样，由于搭建了云端平台，降低了城市中建立或者改造无人化停车场并加入本系统的难度，有利于提供高水平和高效率的停车服务，而且云端平台也可以对一定空间范围内的多个无人化停车场的资源给予协调和优化利用，以及可以与用户终端通过移动互联网实现更加有效的交互。

当然，云端平台也增大了负荷。由于汽车数量的不断增加，停车场的规模不断扩大，中大型停车场可能达到数百个车位，前端设备和内部设备的数量众多；如果在一个云端平台之下接入多个停车场，设备的总数翻倍增长，在硬件成本和运算资源有限的前提下，中控服务器在数据的通信、处理、反馈方面需要更有效的处理机制。

随着移动互联网设施的普及，用户越来越希望使用智能手机安装无人化停车云端平台对应的app，获得各种更具智能化的停车场服务，例如:事先的停车场车位余量的查询，从而避免到达停车场后遇到车位全满的情况，要求无人化停车场的云端平台支持对未来一定时段车位余量的动态预测；以及，根据一个空间范围内多个停车场的车位余量状况以及停车需求，以及根据用户目的地以及可用车位的空间距离关系，进行动态调配，给用户提供节约时间的停车场推荐方案，满足用户对露天车位、地下车位、充电车位等各种个性化的需求。本发明的云端平台能够通过与用户智能手机的有效交互满足用户的以上需求。

本发明所述基于云端架构的停车场物联网系统，其特征在于，包括：

一个或者多个停车场物联网子系统，每个所述停车场物联网子系统部署于一个停车场单位；并且每个所述停车场物联网子系统包括：前端设备、停车场内部设备以及网关接口；所述前端设备和停车场内部设备通过本地物联网连接所述网关接口，并且所述网关接口通过广域网连接云端中控服务器；所述网关接口用于接收所述前端设备或者停车场内部设备生成或者采集的业务数据，并且将所述业务数据上传至云端中控服务器，以及从云端中控服务器获得针对所述前端设备或者停车场内部设备的远程控制指令，并下发至所述前端设备或者停车场内部设备；

云端中控服务器，通过广域网连接所述网关接口，用于从所述网关接口接收所述前端设备或者停车场内部设备生成或者采集的业务数据，并且响应所述业务数据而针对所述前端设备或者停车场内部设备下达所述远程控制指令；以及，用于汇集和保存每个所述停车场物联网子系统的业务数据，分析停车场单位的实时运行状态；根据停车场单元的所述实时运行状态，在多个所述停车场单元之间调配用户停车服务请求，以及响应所述用户停车服务请求；

用户服务接口服务器，用于通过移动互联网连接停车用户的用户终端，接收用户终端发送的停车服务请求，以及根据所述云端中控服务器的响应，向用户终端发送停车服务请求的反馈消息。

优选的是，所述前端设备包括位于停车场单位出入口的可视对讲机、自助缴费机、摄像头、拦车杆、拦车杆侦测器、地感线圈中的任意一种；所述停车场内部设备包括位于停车场单位内部的安保摄像装置、车位占用提示器、行车引导告示牌、离场缴费机中的任意一种。

优选的是，所述云端中控服务器包括：停车场单元状态监测模块，用于根据每个所述停车场物联网子系统的业务数据，维护更新针对相应的停车场单元的资源状态表单。

优选的是，所述停车场单元的资源状态表单包括每个停车场单元的车位余量状态、空车位分布状态。

优选的是，所述云端中控服务器包括：

任务建立模块，用于根据停车场单位入口处的摄像头提供的车辆入场业务数据，和/或根据用户终端发送的停车服务请求，建立针对车辆的停车服务任务；

任务调配模块，用于将所述停车服务任务分配至对应的停车场单元；

任务处理模块，用于根据所述停车服务任务的需求，调取对应的停车场单元的实时运行状态；并且根据所述停车场单元的实时运行状态，响应所述用户停车服务请求。

优选的是，所述云端中控服务器还包括：任务管理模块，用于监测所述停车服务任务的实时活跃状态，并且根据每个停车服务任务实时活跃状态，为其分配服务器资源；所述服务器资源包括服务器的计算资源以及临时存储空间。

优选的是，所述云端中控服务器的任务管理模块在预定时间内未收到与某个停车服务任务相关的停车服务请求的情况下，且在预定时间内未收到所述前端设备和停车场内部设备发送的与某个停车服务任务相关的业务数据的情况下，将该停车服务任务的实时活跃状态更新为未活跃，并回收为该停车服务任务分配的服务器资源。

优选的是，所述停车服务请求为停车场车位余量查询请求；并且，所述任务处理模块根据停车场车位余量查询请求，调取对应停车场单元的车位余量状态。

优选的是，在停车场车位余量查询请求对应的停车场单元车位余量状态为零余量时，任务处理模块向用户终端发送推荐变更停车场单元的反馈消息，所述反馈消息携带一定空间距离范围内的停车场单元的车位余量信息；并且，所述任务调配模块根据用户终端对该反馈消息的同意确认将对应的停车服务任务调配至推荐变更的停车场单元。

优选的是，所述停车服务请求为空车位推荐及导引请求，空车位推荐及导引请求包括用户最终目的地信息和/或用户车位需求类型信息；并且，所述任务处理模块根据所述空车位推荐及导引请求，调取对应停车场单元的空车位分布状态，根据所述空车位分布状态以及所述用户最终目的地信息和/或用户车位需求类型信息，确定目标空车位，根据目标空车位向所述停车场内部设备下达远程控制指令，以及向用户终端发送目标空车位的反馈消息。

综上所述，本发明提供云端架构的停车场物联网系统，基于位于云端的中控服务器，可以由一个云端平台服务于多个空间分布式的停车场单元，且可以与智能手机等用户终端实现交互，能够支撑车位余量预测查询、车位优化选择入场导航等一系列应用场景。本发明建立了停车服务任务的生成、监测和资源分配机制，实现资源的高效分配和合理利用，满足了云端系统高并发、高实时性的要求。本发明通过云端系统在一定空间范围内的多个停车场单元之间实现资源共享和用户停车请求的调配，提高了资源利用效率，改善了用户停车体验。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明所述基于云端架构的停车场物联网系统的整体架构示意图；

图2是本发明的云端中控服务器架构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明所述基于云端架构的停车场物联网系统整体架构示意图。本发明将中控服务器放置在云端，在广域网(例如互联网)的基础上，通过vpn等具有高可靠性的网络连接技术，连接多个空间上分散的无人化停车场，并与这些停车场本地的物联网子系统进行双向通信，接收物联网子系统当中的前端设备和内部设备上传的数据，以及下达远程的控制指令。

如图1，该基于云端架构的停车场物联网系统包括：一个或者多个停车场物联网子系统、云端中控服务器、用户服务接口服务器。

每个所述停车场物联网子系统部署于一个停车场单位。停车场单位指的是停车场的现场空间，其内部具有一定数量的停车位以及必要的照明、通风等维护设备。并且，每个所述停车场物联网子系统包括：前端设备、停车场内部设备以及网关接口；所述前端设备和停车场内部设备通过本地物联网连接所述网关接口，并且所述网关接口通过广域网连接云端中控服务器；所述网关接口用于接收所述前端设备或者停车场内部设备生成或者采集的业务数据，并且将所述业务数据上传至云端中控服务器，以及从云端中控服务器获得针对所述前端设备或者停车场内部设备的远程控制指令，并下发至所述前端设备或者停车场内部设备。

云端中控服务器，通过广域网连接所述网关接口，用于从所述网关接口接收所述前端设备或者停车场内部设备生成或者采集的业务数据，并且响应所述业务数据而针对所述前端设备或者停车场内部设备下达所述远程控制指令。

具体来说，所述前端设备包括位于停车场单位出入口的可视对讲机、自助缴费机、摄像头、拦车杆、拦车杆侦测器、地感线圈中的任意一种。当车辆经停车场单位的入口入场时，地感线圈在车辆经过是被激励而生成触发信号，触发摄像头拍摄车辆画面并提取车牌号码；车牌号码作为所述业务数据经网关接口上传至所述云端中控服务器；云端中控服务器下达远程控制指令，控制拦车杆抬杆放行；当拦车杆完成一次抬起-放行的动作，拦车杆侦测器生成车辆入场时间记录，并作为所述业务数据经网关接口上传至所述云端中控服务器。类似，当车辆经停车场单位的出口出场时，地感线圈触发摄像头拍摄车辆画面并提取车牌号码，车牌号码作为所述业务数据经网关接口上传至所述云端中控服务器；云端中控服务器根据计时生成缴费指令并下发所述自助缴费机，使所述自助缴费机生成对应的二维码；用户扫码支付后，云端中控服务器获得支付成功的消息之后，又向拦车杆下达远程控制指令，控制拦车杆抬杆放行。

所述停车场内部设备包括位于停车场单位内部的安保摄像装置、车位占用提示器、行车引导告示牌、离场缴费机中的任意一种。安保摄像装置同样可以拍摄车辆画面并提取车牌号码，作为所述业务数据上传至所述云端中控服务器；所述云端中控服务器可以根据该车牌号码，确认当前经过车辆的目标空车位，并下达远程控制指令给所述行车引导告示牌，控制其显示引导方向，引导当前经过车辆行驶至目标空车位；车位占用提示器检测本车位的占用和未占用状况，并且将该状态作为业务数据上传给云端中控服务器；停车场单元的离场缴费机也可以将准备离场的车牌号码作为业务数据上传给云端中控服务器，云端中控服务器根据计时生成缴费指令并下发所述离场缴费机，使所述离场缴费机生成对应的二维码，以便用户提前预付车费；用户扫码支付后，云端中控服务器获得支付成功的消息之后，又向停车场出口处的摄像机和拦车杆下达远程控制指令，控制拦车杆在完成预付缴费的指定车牌号码的车辆驶抵出口处时自动抬杆放行。

所述云端中控服务器还用于汇集和保存每个所述停车场物联网子系统的业务数据，分析停车场单位的实时运行状态。所述云端中控服务器根据停车场单元的所述实时运行状态，在多个所述停车场单元之间调配用户停车服务请求。以及，所述云端中控服务器根据停车场单元的所述实时运行状态，响应所述用户停车服务请求；所述云端中控服务器响应用户停车服务请求的方式包括：向停车场单元的前端设备和停车场内部设备下达远程控制指令，控制这些设备执行停车服务；以及向用户终端发送停车服务请求的反馈消息。关于所述云端中控服务器的具体架构和功能将在下文具体介绍。

用户服务接口服务器是作为云端中控服务器与停车用户的用户终端之间的交互接口。用户服务接口服务器用于通过移动互联网连接停车用户的用户终端，接收用户终端发送的停车服务请求，以及根据所述云端中控服务器的响应，向用户终端发送停车服务请求的反馈消息。

图2示出了云端中控服务器的具体架构示意图。云端中控服务器包括：停车场单元状态监测模块，任务建立模块，任务调配模块，任务处理模块，任务管理模块。

停车场单元状态监测模块，用于根据每个所述停车场物联网子系统的业务数据，维护更新针对相应的停车场单元的资源状态表单。如图2，云端中控服务器可以包括一个专门的资源状态数据库，其中为每个停车场单元建立一个资源状态表单，表单存储的停车场单元资源状态至少包括：车位余量状态、空车位分布状态。其中，停车场单元状态监测模块根据每个停车场单元的全部车位占用提示器上传的业务数据，能够统计出车位余量数量，以及对应每个车位确定其占用或者未占用状态。停车场单元状态监测模块根据统计结果更新资源状态表单的记录。

如前文所述，一个云端平台之下接入多个停车场，需要监测和管理控制的前端设备、停车场内部设备的数量较多，业务数据、远程控制指令的收发负荷以及用户的停车服务需求响应负荷都处于高量级、高并发状态。在硬件成本和运算资源有限的前提下，本发明建立了以停车服务任务为单位的数据处理、服务请求响应以及资源调配机制，能够提升效率和实时性。

具体来说，云端中控服务器的任务建立模块，用于根据停车场单位入口处的摄像头提供的车辆入场业务数据，和/或根据用户终端发送的停车服务请求，建立针对车辆的停车服务任务。该任务建立模块针对每个车辆建立一个对应的停车服务任务。其中，车辆以其车牌号码作为标识。如前文介绍的，停车场单位入口处的摄像头能够提取每个车辆的车牌号码，作为业务数据上传给云端中控服务器。另外，停车用户可以通过智能手机等用户终端向所述用户服务接口服务器发起停车服务请求，用户终端与停车用户的车牌号码绑定，因此停车服务请求携带车牌号码；所述用户服务接口服务器将停车服务请求转发给所述任务建立模块。针对车辆入场业务数据或者停车服务请求当中携带的车牌号码，作为停车服务任务的标识，如果任务建立模块经查询发现当前没有针对该车牌号码的停车服务任务，则建立一个对应的停车服务任务。具体来说，云端中控服务器设置一个任务池堆栈，所述任务建立模块建立的停车服务任务被添加到任务池堆栈之中；针对任务池堆栈之中的每个停车服务任务，将按照预定的规则为其分配一定的服务器资源；所述服务器资源包括服务器的计算资源以及临时存储空间，任务池堆栈中的每个停车服务任务会保存指向其分配的临时存储空间的链接。以停车服务任务作为基本单位，用户服务接口服务器接收的后续的停车服务请求，将会被转发至对应的停车服务任务分配的临时存储空间进行暂存，并由任务处理模块后续对该请求进行响应。与停车服务任务相关的数据，包括由前端设备和停车场内部设备上传的业务数据，以及任务处理模块响应停车服务任务而计算生成的中间数据，也暂时存储于该临时存储空间。

任务处理模块，用于根据所述停车服务任务的需求，调取对应的停车场单元的实时运行状态；并且根据所述停车场单元的实时运行状态，响应所述用户停车服务请求。任务处理模块从所述临时存储空间当中读取停车服务请求，进而根据响应该请求的需要，调取资源状态表单中记录的停车场单元的实时运行状态，以及结合与停车服务任务相关的业务数据和中间数据，响应所述用户停车服务请求，响应的方式包括：为了满足停车服务请求而生成远程控制指令，下发至停车场单元的前端设备或者停车场内部设备；以及，生成反馈消息并回传给用户终端。其中，任务处理模块利用为所述停车服务任务分配的计算资源执行上述查询和处理过程。

任务调配模块，用于将所述停车服务任务分配至对应的停车场单元。如前文所述，所述任务处理模块面向停车场单元调取资源状态表单；以及，停车场单元的前端设备和停车场内部设备提供的业务数据会存储在所述临时存储空间当中；因此，所述停车服务任务是与停车场单元绑定的；在所述停车服务任务新建时，会根据车辆入场的停车场单元，或者根据停车服务请求指定的停车场单元，为该任务绑定对应的停车场单元。任务调配模块也可以根据后续的路程，将停车服务任务从原停车场单元分配至另外的停车场单元。

由于云端中控服务器的存储空间和计算资源总是有限的，随着停车服务任务的不断累积，显然需要有一定的机制实现资源的管理、回收和再分配。因此，任务管理模块，用于监测所述停车服务任务的实时活跃状态，并且根据每个停车服务任务实时活跃状态，为其分配服务器资源；所述服务器资源包括服务器的计算资源以及临时存储空间。具体来说，当一个停车服务任务新建后，其状态默认为活跃状态，所述云端中控服务器的任务管理模块在预定时间内未收到与某个停车服务任务相关的停车服务请求的情况下，且在预定时间内未收到所述前端设备和停车场内部设备发送的与某个停车服务任务相关的业务数据的情况下，将该停车服务任务的实时活跃状态更新为未活跃，并回收为该停车服务任务分配的服务器资源。

其中，本发明能够实现的停车服务请求包括但不限于：停车场车位余量查询请求，以及空车位推荐及导引请求。

具体来说，所述停车服务请求为停车场车位余量查询请求时，所述任务处理模块根据停车场车位余量查询请求，调取对应停车场单元的车位余量状态。用户可以通过用户终端向云端中控服务器发送该查询请求，所述任务处理模块响应该查询请求而调取对应停车场单元的车位余量状态，并且通过用户服务接口服务器向用户终端反馈车位余量数值。并且，在停车场车位余量查询请求对应的停车场单元车位余量状态为零余量时，任务处理模块向用户终端发送推荐变更停车场单元的反馈消息，所述反馈消息携带一定空间距离范围内的停车场单元的车位余量信息。例如，用户查询a停车场单元的车位余量，当a停车场单元为0时，且距离a在1km范围内的b停车场单元具有可用的车位余量20个，则可以向用户终端发送推荐变更停车场单元为b的反馈消息。并且，所述任务调配模块根据用户终端对该反馈消息的同意确认，将对应的停车服务任务调配至推荐变更的停车场单元。

所述停车服务请求为空车位推荐及导引请求时，空车位推荐及导引请求包括用户最终目的地信息和/或用户车位需求类型信息。例如，某大型停车场单元分布在较广阔的空间之内，且其周边具有a-g等楼宇，其中用户最终目的地为g楼宇，并且，用户的车位需求类型为充电车位。所述任务处理模块根据所述空车位推荐及导引请求，调取对应停车场单元的空车位分布状态，根据所述空车位分布状态以及所述用户最终目的地信息和/或用户车位需求类型信息，确定目标空车位，例如当前距离楼宇g最近的充电车位作为目标空车位；根据目标空车位向所述停车场内部设备下达远程控制指令，以及向用户终端发送目标空车位的反馈消息。如前文所述，停车场内部设备可以根据该远程控制指令，引导用户的车辆驶向被推荐的目标空车位。

综上所述，本发明提供云端架构的停车场物联网系统，基于位于云端的中控服务器，可以由一个云端平台服务于多个空间分布式的停车场单元，且可以与智能手机等用户终端实现交互，能够支撑车位余量预测查询、车位优化选择入场导航等一系列应用场景。本发明建立了停车服务任务的生成、监测和资源分配机制，实现资源的高效分配和合理利用，满足了云端系统高并发、高实时性的要求。本发明通过云端系统在一定空间范围内的多个停车场单元之间实现资源共享和用户停车请求的调配，提高了资源利用效率，改善了用户停车体验。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本发明还可以应用在其它设备中；以上描述中的尺寸和数量均仅为参考性的，本领域技术人员可根据实际需要选择适当的应用尺寸，而不脱离本发明的范围。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。