一种智能车位锁及停车场的网络综合管理及其创建方法

本发明主要应用在智能停车位和智能停车场管理领域的一种基于低功耗无线传 输技术的综合型互联网管理系统及其高效率的车位管理方法；

在国家倡导的建设现代化智慧城市的政策上，智能交通无疑是打造智慧城市的基 础；目前各大城市的交通现状是车辆过多、道路拥堵、车位极其紧张，从而造成的实现是车 位越紧张，车辆在路上徘徊的时间越长，徘徊时间越长道路就越赌；那么怎么能够减少车辆 在道路上行驶的时间；怎么能够增大每个车位的利用率而停更多的车等；在这样的现实背 景下一个城市的车位管理无疑就成了一个很大的课题；同时随着智能停车位和停车场管理 系统的发展，也带来了不少问题，比如：车位锁的互联网管理怎么达到最优化、物理联网方 案部署的简洁性、停车场的全自动管理、用户使用上的体验等问题。经过发明人长时间对本 行业的探索和研究，从而发现其有着非常大的改进空间、并提出一种更有效、更人性化、更 低成本的解决方案，此方案包括：车位锁的设计、智能倒闸的设计、其他辅助设备的设计、物 理联网的方案和系统的管理等；

概述：

本发明系统是通过有效的物理连接方法、低功耗的设备解决方案和综合性的管理方法 来达到高效、理性、低成本和人性化要求的；其系统主要包括IPIS、PPCP、MCSP、SC、UCT、MCT 六大部分，每个大部分又包括其自身的组成模块等；具体方案下面结合详细叙述和附图进 一步说明。

物理连接解决方案：

其组成部分见附图1，每部分功能描述如下。

1、用户操作终端，简称UCT

此部分主要是用户操作终端，完成最终用户的操作，包括：车位预定、车位锁的授权、车 锁所的控制、状态的查询、配置信息的设置、其他设备的管理等；其类型包括：汽车终端、手 机终端、平板电脑、PC终端等。

2、服务器集，简称SC

此部分主要是整个平台的数据存储中心、设备实时运营中心、业务逻辑处理中心等，其 主要包括：数据库服务器、WEB服务器、设备运行服务器集等；其数据库服务器为整个平台 的数据存储中心，WEB服务器负责所有前端的管理和平台门户的UI管理等，设备运行服务器 为所有平台设备的动态数据的维护和管理、并负责整个平台的设备指令的发送和传输、同 时也接受设备的各类数据进行数据的历史处理和分发等。

3、系统管理终端，简称MCT

此部分主要是系统管理员和停车场管理员通过此部分完成整个系统的管理功能，包 括：车位的管理、停车场的管理、收费的配置等，主要面向的操作对象有系统管理员和停车 管理员。

4、孤岛车位连接方案，简称IPIS

此部分主要是支持个人车位的入网管理，从而增加车位的利用率；用户可以将自己的 车位委托给第三方停车场管理人员进行管理，也可以自己单独进行管理，用户也可以不入 网作为单独的一把锁进行运作等；其主要由R-RIPL(本发明人开发一种低功耗车位锁)、R- MIRC(本发明开发的一种智能遥控器)和R-MST等部分组成；R-RIPL为智能车位锁、其主要功 能是接受上位机的指令来负责车位的打开和关闭、同时车位异常时负责向系统平台和上位 机进行上报等；R-MIRC为多功能智能遥控器、其主要功能是通过自身的配置能够手动和自 动的向R-RIPL发出相应的指令、包括打开、关闭、寻锁等指令等；R-MST为移动智能终端、在 其上安装UCT用户版APP完成的功能包括R-RIPL的控制和接受指令、R-MIRC的配置管理、平 台的设备授权和设备的预定等管理功能。

5、小区移动连接方案，简称MCSP

对于有些小区只有少量停车位且没有连接宽带或者部署宽带不方便的情况下，此部分 可以提供有效的解决方案，其主要由R-RIPL、R-MIRC和R-4IRC等部分组成；R-RIPL与上面第 [0017]项描述相同；R-MIRC为多功能智能遥控器、在此方案中是基于上面第[0017]项的描 述中已经配置好的情况下对R-RIPL进行各类控制操作；R-4IRC为4G路由器、其功能主要是 接受到平台的指令数据对R-RIPL进行各类操作控制、并接受R-RIPL的各项告警数据、并上 传到平台、由平台来决定其数据的历史和分发处理。

6、公共/企事业单位停车场连接方案，简称PPCP

停车场类型的解决方案，其部署如附件图1中的PPCP部分所示，通过管理员建立停车场 的管理结构之后实行在线互动停车管理，其主要由R-RIPL、R-HUB、R-IRC、R-ICG等组成,每 个车位锁可以实现多方位分组进行管理等；R-RIPL与上面第[0017]项描述相同；R-HUB为终 端集控器、其主要功能为接受R-RIPL发送来的数据通过R-IRC上传到平台、由平台来决定其 数据的历史和分发处理、同时通过R-IRC接受平台发送过来的操作指令对R-RIPL进行各类 控制等；R-IRC为智能控制器、其功能主要是在R-HUB和平台之间起到信息中转的作用、同时 也可以为此区域用户提供宽带路由的连接功能；R-ICG为智能道闸系统(本发明人设计的道 闸整体解决方案)、其主要功能是识别车辆、二维码/条码支付打印、并将信息通过R-IRC发 送到平台、然后平台根据车辆的实际情况返回指令的执行类型来控制车辆的进出等。

低功耗智能车位锁(R-RIPL)设计方案，见本发明人申请的《基于低功耗的无线智 能车位锁设计方法》专利。

多功能遥控器(R-MIRC)设计方案，见本发明人申请的《一种多功能智能遥控器的 设计方法》专利。

终端集控器 (R-HUB) 设计方案：

此设备主要是完成R-RIPL和R-IRC、R-4IRC之间的数据交换、负责本设备下所有的R- RIPL设备的基本信息管理功能，包括在线状态等；其结构如附件图5所示，系统主要包括：电 源模块、蓝牙发送模块、蓝牙接受模块、WIFI模块、其他类型无线传输模块(433/315)、主控 模块和存储模块；电源模块将输入的电压转变为恒定的直流电压为其他各个模块提供有效 电源，蓝牙接受模块接受蓝牙类型终端发送来的数据并转发给主控模块，蓝牙发送模块为 主控模块通过其向蓝牙类型的终端发送各类指令等，WIFI模块为设备接入平台而提供传输 通道，其他类型无线传输模块(433/315)模块为非蓝牙类型终端提供数据传输通道，主控模 块为设备的核心模块，所有的业务逻辑处理和数据的转发都在其上进行，并把各类配置信 息和需要存储的历史数据存放到存储模块；存储模块为设备静态数据存储的地方。

智能道闸系统(R-ICG)设计方案，见本发明人申请的《一种综合多功能的智能道闸 设计方法》专利。

智能路由控制器(R-IRC)设计方案：

此设备主要是完成本区域范围内的整体系统管理和业务逻辑处理功能,并把处理的结 果反馈平台,同时接受平台的给类操作指令并执行，同时也提供基本的路由器款待功能等； 其物理结构如附件图6所示，其主要包括：电源模块、蓝牙发送模块、蓝牙接受模块、WIFI模 块、其他类型无线传输模块(433/315)、基本路由器功能及主控模块和存储模块；电源模块 将输入的电压转变为恒定的直流电压为其他各个模块提供有效电源，蓝牙接受模块接受蓝 牙类型终端发送来的数据并转发给主控模块，蓝牙发送模块为主控模块通过其向蓝牙类型 的终端发送各类指令等，WIFI模块为设备接入平台而提供传输通道，其他类型无线传输模 块(433/315)模块为非蓝牙类型终端提供数据传输通道，主控模块为设备的核心模块、也是 整个系统的核心管理模块，所有的业务逻辑处理和平台信息的同步都在其上进行，并把各 类配置信息和需要存储的历史数据存放到存储模块；存储模块为设备静态数据存储的地 方；

图1为本发明的系统整体原理框架图。

图2为设备出厂检测原理图。

图3为PPCP/MCSP类型方案的汽车入场流程图。

图4为PPCP/MCSP类型方案的汽车出场流程图。

图5为终端集控器(R-HUB)设计框架图。

图6为智能路由控制器(R-IRC) 设计框架图。

图7为智能路由控制器(R-IRC)软件设计框架图；

根据以上叙述和结合附图来进一步说明本发明专利的实施过程：

根据图1所示，整个系统由IPIS、PPCP、MCSP、SC、UCT、MCT六大子系统组成，通过每个子 系统的各项功能来协调工作，从而达到车位锁和停车场平台综合管理的能力，其具体描述 如下。

1、R-MTEP(即瑞盛航多层加密传输协议)其实现原理如下：

采用了字节映射码方式对传输字节流进行了转码，并且每个目标设备或者个体程序的 映射码表均不相同，在映射码的基础上运用动态密码的方式再采用了两层对称加密算法对 传输字节流进行了加密，这样就可以保证传输流的高度安全性；完全杜绝了所谓“复制字节 流而偷信息”的现象；所以每次经过此技术处理的同一个传输字节流会得到不同的加密字 节流，所有的流复制均无任何作用；每个设备或者个体程序在生产或安装的时候就已经生 成了不同的字节映射码表，在设备安装或者程序安装的时候，上位机自身会初始化本地的 字节映射码表并同时上传到平台、如果是个体程序则会通过自身将字节映射码表上传到平 台；动态密码的生成均由发送端根据设备ID或者个体程序特性生成不同密码，接受端根据 ID特性获取动态密码然后解码传输字节流。

2、R-RIPL(即智能车位锁)的设计为系统提供了车位锁定和打开功能，从其特性来 说除了具备普通锁具备的所有功能外，还具有非常低的待机和运行功耗，而且具备高度的 操作灵活性，并且通讯信道采用多层加密方式进行设计从而保证执行信令不会被复制、而 致使“偷锁”行为。

3、R-MIRC(即多功能智能遥控器)的设计提供了对R-RIPL的控制和操作功能，并且 采用了R-MTEP传输技术来提供了高度传输安全性，同时提供单个遥控操作多个车位锁功 能，能够做到车来自动识别开锁、车离自动关锁，能够实现寻车位等功能；设备可以通过 前端上位机进行快捷的配置、实现与网络同步，一个R-MIRC与一个用户是绑定的，其按键的 定义为一个车位对应打开按键和关闭按键，首先按关闭按键、然后紧接按打开按键为寻 车位功能。

4、R-HUB(即终端集控器)在系统中起到R-RIPL设备连接系统平台的桥接作用，R- RIPL设备在PPCP或者MCSP方案中通过R-HUB传输数据到平台并作出反应，同时系统平台将 用户和管理的各类操作指令通过R-HUB发送到R-RIPL设备；R-HUB在本地缓冲所连接的R- RIPL设备信息，并实时监控R-RIPL的状态，从而告知系统平台。

5、R-IRC(即智能路由控制器)在系统中起到本地系统核心管理作用，是系统核心 中最基本的管理单元，负责本区域范围内的所有设备的运维处理，接受和中转平台的各类 指令操作，负责本地系统一定时间内的所有历史数据的存储；同时还提供基本的宽带上网 服务功能，可以作为一台广告路由器而存在从而减少了用户的投资；其系统软件架构如附 件图7所示，其主要包括：主控程序、在线设备管理模块、业务逻辑管理、历史数据存储管理 模块、主/从和分层管理模块、信令封装模块、传输加密管理模块、WIFI通讯封装模块、433/ 315通讯封装模块、蓝牙通讯封装模块；其区域范围内的综合管理对象包括：R-RIPL、R-HUB、 R-ICG等，其前端UI或者控制类型包括：UCT、MCT、R-MST、R-MIRC等。

6、R-4IRC(即4G智能路由控制器)在系统中的作用跟R-IRC一样，只是接入平台的 方式为3G/4G等移动无线方式，由于其移动无线的连接特殊性，其硬件配置会比R-IRC高，链 路数据同步方式采用本地数据缓冲可配方式进行，数据的同步密度由用户控制，同步时间 也有用户配置。

7、R-ICG(即智能道闸系统)为系统提供车辆行为提前告知、车牌识别、车辆放行和 阻行、平台信号触发、广告及通知消息展现、支付二维码/条码打印等功能；平台接受到相应 的触发信息后，作出综合型处理方案等。

8、设备生产检验流程：

本系统发明一个很大的特长是采用全方位的设备二维码安装技术、设备出厂检测在线 注册技术和实时在线运行相结合的方式来保证设备的唯一性和安全性、同时也保证了设备 的厂家的可追溯性(二维码不可复制，安装时二维码必须与设备连接和互联网注册信息一 致，否则安装不会成功)，并对二维码采用非对称密码方式进行加密；其二维码在设备出厂 检测中并已经生成、贴在或者印刷在设备上面；具体生产检验流程如附件图2所示。

9、PPCP(公共/企事业单位停车场连接方案)是为公共场所、企业和事业单位等类 型做一种灵活处理方案，方案均采用移动式管理平台和PC式管理平台相结合方式进行，系 统通过通用化管理属性和组件式配置来实现平台的定制和通用性管理；具体实现如下：

1）、建场过程

首先确定建立区域的层次和区域的划分级别，本系统采用递归方式建场、灵活的多级 建场方法进行分层、分区管理，每层均有费率和折扣策略等属性，费率的选择优先车位锁配 置、然后依次沿着其底层到高层区域费率的顺序进行、越底层优先级越高，根据单位实际需 要采用虚拟区域和虚拟车位进行综合管理，这样解决了单位一定固定车位的情况下、同时 减少了车位的浪费、最大程度的增加了车位的利用率问题；其通用属性如下：

费率类型：

编号，单位费率，超时费率，未使用费率，单位专用费率、单位虚拟费率

折扣策略：

编号，折扣类型(1~32为会员，33~64为法定节假日类型，65~254为自定义类型)，折扣名 称，折扣率，费率类型编号

停车场属性：

地点，管理员，所属单位名称，电话号码，联系人，联系人电话，，超时欠费是否锁 定底盘等

区域属性：

编号，名称，父级区域，费率类型(自动选择最底费用策略，默认选择父区域费率)

车位属性：

编号，别名，链路地址，类型(机动车位、临时车位、专有车位)、费率类型(默认为所属区 域费率)

虚拟区域：

编号，名称，所属单位编号，起始时间，结束时间，管理员，机动车位数额，专用数额，临 时数额

车位消费历史：

编号，用户编号，车牌号，起始时间，结束时间，费用总额，费率类型编号，消费类型（临 时预订、专用、虚拟专用）；

2）、安装设备

A、物理安装

a）、结构图见附图1 PPCP部分所示；

b)、R-HUB、R-IRC的安装根据物理连接的设备信号强弱进行合理分布，R-HUB覆盖范围 在直径30米范围、R-IRC覆盖范围为直径200米范围、每个R-HUB设备管理20台R-RIPL为宜； R-IRC为多层级联设备，可以一个父设备下连接多个子设备；同时以互联网方式接入平台的 话，一个停车场可以包括多个R-IRC设备；其结构简述为本地系统通过R-IRC接入平台、也可 以以此作为本地核心进行本地化管理、然后下接多个区域的R-HUB和R-ICG、然后再通过R- HUB连接众多的R-RIPL设备等；

B、设备软件管理安装

首先下载MCT专业版（具有APP版本和PC版本）进行安装，注册帐号或者选择本地化管 理，其后创建一个停车场、并设置信息(见停车场属性)，其后根据实际区域情况创建分层、 分区和分块等并设置信息(见区域属性)；创建区域之后进行安装设备：进入停车场区域用 APP扫描R-IRC的安装二维码进行R-IRC添加(如果扫描多台R-IRC设备，则会选择第一台作 为主设备，其他为从设备，如需变动用户可以选择设备后进行设置)，R-IRC添加成功后进入 R-IRC模式同样扫描R-HUB和R-ICG的安装二维码进行设备添加和配置、其配置信息包括其 所属分层、区域和块、R-ICG系统是出口类型还是入口类型等，R-HUB添加成功后进入R-HUB 模式同样扫描R-RIPL的安装二维码进行设备添加和配置、其区域信息继承了其父R-HUB设 备的区域信息、但是可以独立配置费率和折扣策略等信息(其属性见车位属性)；所有的组 场信息不论是本地化管理还是接入平台，均在R-IRC上面有个本地组场信息和配置信息等 的备份；

3）、业务流程

A、停车场费率配置流程

启动APP/PC客户端=〉登陆系统/进入主界面=〉选定停车场=〉进入停车场界面=〉选择费 率配置页面=〉配置费率=〉添加折扣策略=.〉保存退出；

B、区域费率配置流程

按照上述A的步骤进入停车场界面=〉选择区域/或者进入区域选择子区域=〉选择费率 配置页面=〉配置费率=〉添加折扣策略=.〉保存退出；

C、车位费率配置流程

按照上述步骤B进入叶子区域=〉选择车位锁进入车位锁界面=〉选择费率配置页面=〉配 置费率=〉添加折扣策略=.〉保存退出；

D、专用车位授予流程

按照上述步骤C进入车位锁界面=〉选择进入车位类型配置界面=〉选中专用车配置=〉输 入车牌号=〉选择专用时长=〉收取费用=〉保存退出；

E、虚拟区域管理流程（指定车位、虚拟车位）

虚拟区域管理只支持单层区域方式，不能对外出租、车位只适应单位或者小团队车位 集管理功能；

其流程：启动APP/PC客户端=〉登陆系统/进入主界面=〉创建虚拟区域=〉配置虚拟区域 基本信息(所属单位、联系人、、管理员、管理员电话、结束时间、单位证件号、证件 图片)=〉设置机动车位数量=〉（如果想采用指定方式）配置专用车位=〉计算费用总额=〉收取 费用=〉保存退出；

虚拟区域管理员登陆进入系统=〉选择虚拟区域并进入=〉配置专用车位所属=〉保存退 出；

F、车位预订

用户启动APP =〉登陆系统 =〉选择预订=〉选择目的地=〉选择停车场=〉系统分配可预订 车位=〉用户选择预订=〉设置开始时间和时长=〉系统显示预算费用=〉确定预订=〉输入车牌 号（系统自动保存常用车牌号）=〉预付费用=〉系统锁定临时车位=〉保存退出；

G、车入场流程

具体流程见附件图3(预订类型视为会员操作行为)，收费条为二维码/条码支付条，用 户通过此条可以任何具有、支付宝和本平台支付功能的朋友进行支付，系统默认通 过此条作为欠费方式而存在，每个车牌号只能欠费一次，如果没有支付费用，不能在本平台 中进行第二次欠费；

H、车出场流程

具体流程见附件图4(预订类型视为会员操作行为)；

I、使用超时：

使用超时时按照平台设定的超时时间进行收费，同时余额不足时，系统会根据管理的 配置情况来锁定汽车底盘，只有补充余额后才会解锁底盘；

J、超时未使用

超时未使用时，系统会按照一定的额度就行扣除费用，剩余额度退还用户。

10、IPIS(即孤岛车位连接方案)为那些单个车位或者无法通过R-HUB和R-4IRC连 接上平台、或者用户压根不想接上平台的单个用户应用而做的方案，系统地特长的是R- RIPL单独灵活配置、简单操作、可以实现多用户共享、自动系统识别、既可以本地孤岛式操 作、也可以接上平台实现互连网管理、甚至可以实现车位的托管而收取租金等，配合R-MIRC 的使用能够达到高度的自动化目的；

1）、安装设备

A、物理安装直接按照R-RIPL的安装流程进行安装即可；

B、设备软件管理

首先下载安装UCT(用户版APP)=〉启动APP=〉登陆或者注册用户=〉登陆系统进入主界面 =〉打开R-RIPL的锁盖=〉选择扫描功能=〉扫描R-RIPL的安装二维码=〉设置R-RIPL的名称和 设备3位数密码=〉系统向设备发出安装命令=〉等待系统回应=〉安装成功，列表中显示R- RIPL=〉选择R-RIPL进入其操作界面=〉设置基本信息=〉添加授权用户=〉R-RIPL的手动操作 等；

2）、业务流程

A、R-RIPL的授权

启动UCT(用户版APP)=〉登陆系统进入主界面=〉选择车位锁=〉进入车位锁界面=〉授权 管理=〉点击用户查询=〉输入模糊查条件=〉查用户=〉选择用户=〉选择授权时间开始时 间和结束时间=〉添加授权；

B、R-MIRC安装和配置流程

A）R-MIRC插位映射流程：

按住遥控的第一个打开按钮10秒钟后松开=〉设备启动配置模式=〉启动UCT(用户版 APP)=〉登陆系统进入主界面=〉选择遥控器管理=〉选择添加遥控器=〉APP自动识别遥控器=〉 用户输入别名并添加=〉选择新加的遥控器=〉进入遥控器界面=〉选择配置插位=〉选择适配 R-RIPL=〉系统显示用户名下R-RIPL列表=〉选中R-RIPL=〉APP发出添加指令=〉回应成功之后 =〉车位与插位配置成功=〉其他插位配置与此类同=〉再按一下第一个打开按钮系统返回正 常操作模式；

B）R-MIRC自动操作配置流程：

按住遥控的第一个打开按钮10秒钟后松开=〉设备启动配置模式=〉启动UCT(用户版 APP)=〉登陆系统进入主界面=〉选择遥控器管理=〉选择遥控器=〉进入遥控器界面=〉选择配 置插位=〉选择基本配置=〉选择自动识别操作=〉APP发出基本配置指令=〉回应成功之后=〉基 本设置操作成功=〉其他插位配置与此类同=〉再按一下第一个打开按钮系统返回正常操作 模式；

C、无R-MIRC的汽车入位和出位

汽车离车位10米左右即可手动开锁然后倒位；汽车离位之后，手动关锁；

D、带设置成某车位自动操作功能R-MIRC的汽车入位和出位

汽车进入车位区自动识别，在没有外授权的时间段内自动打开；车离开后，锁自动关 闭；

E、带设置成某车位非自动操作功能R-MIRC的汽车入位和出位

汽车进入车位区使用遥控按下相应位置的打开按纽；车离开后使用遥控按下相应位置 的关闭按纽。

11、MCSP(即小区移动连接方案)此方案适应于久老的小区不便于部署宽待，没有 专门的停车场、只有内部地面上的车位、且需要统一管理的环境；此方案和PPCP方案的差别 是适应于小规模、布线不容易、管理上没有PPCP复杂的场景，其安装设备和建场过程基本跟 PPCP一样，只是简单些，用户可以按照实际情况进行管理等；业务流程也是PPCP的子集；平 台的介入是通过R-4IRC的3G/4G线路对接等。

12、整个平台集成化实现原理

整个平台集个人用户方案、专业停车场方案、小区管理方案于一体方式进行，采用实体 化和虚拟化管理相结合的方案对车位的分配进行集成化管理、从而达到车位的最优化管 理，在费用的收取方面采用多策略用户可配置方式进行、达到用户的高度灵活性要求；其具 体实施如下：

A、三者方案的集成：

通过整体方案的集成有效的整合了整个城市的车位资料、方便用户开车出行，同时也 方便了用户的车位管理，此整体方案有效的考虑了社会中各类现实情况的整合等；其实施 过程为：开发和部署整体服务器集=〉构建各类环境的本地系统方案=〉通过平台对接接口 进行物理连接(R-IRC、R-4IRC和R-MST)=〉创建本地管理方案=〉方案同步到平台实现整体资 源对接=〉系统基本集成；

B、 实体化和虚拟化的结合管理：

A）虚拟化管理：

以场类型、单独车位类型、小区类型的实体化管理为基础，建立虚拟的场位管理、单车 位用户可以将自己的车位授权给虚拟场进行综合管理而从中收费，也可以将一个场内的车 位进行区域性虚拟化管理授予单位或者其他组织等；通过虚拟化的管理可以增加车位的灵 活管理，同时增加其车位的利用率；

B）虚拟化分配：

当对一个场的车位进行预定或者虚拟专用车位申请时，系统并没有真正的分配其车位 号，只是根据预定时间当时情况、分配一个临时车位，只有车子按照预定时间达到后，系统 自动分配一个实际车位，这样就有效的提高了车位的利用率，在时间维度和空间维度做到 了最优，从而增加了整体车位的利用率。