1. 智慧停车小程序需求分析
1.1. 我国停车现状
我国人口众多，城市人口密度大。随着城市经济的迅速发展，人们的出行需求不断扩张，汽车数量也逐年增长，因为找不到停车位而造成交通堵塞的情况非常严重 [1]。在一些繁华的商业地段，车主往往会为了寻找车位花费大量的精力和时间 [2]。特别地，近年来，机动车数量激增与停车位紧缺之间的矛盾，直接导致“停车难，停车贵”等问题，“开车十分钟，停车半小时”成了“有车一族”出行时最扎心的事 [3]。随着中国汽车保有量逐年上升，停车问题越来越与居民生活息息相关。
目前我国在传统的停车管理主要存在着以下问题：
1) 停车场的车位信息不透明，人们需要到目的地才知道是否有车位，这样，在找车位上就需要花费大量时间 [4]。
2) 停车场的运营管理十分繁琐，并且无法满足人们进出的多变需求 [5]。
3) 人们的缴费方式单一，目前仍有许多停车场还采用人工收费，当人流量骤增时，可能会产生拥堵 [6]。
4) 停车场建设成本高，回报周期过长。
目前，我国停车设施建设速度远滞后于汽车保有量的增长速度。根据公安部交通管理局数据显示，国内大城市小汽车与停车位的配比为1:0.8，中小城市约为1:0.5，远低于发达国家的1:1.3。相比于日益增长的汽车保有量，我国停车位数量严重偏低。从2020城市停车博览会上的数据显示，2016年以来，每年的新增泊位需求在3000万个左右，而实际新增数量不到100万个，远低于市场需求量，保守估计现下停车位缺口超过8000万个 [7] [8]。
因而，传统的停车问题已然在一定程度上影响了人们的工作，生活和社会经济的发展。如何有效利用停车资源，充分地缓解停车供需矛盾，实现停车资源的最大化利用，已然成为了当下急需解决的问题。
1.2. 国家政策和需求分析
加快数字化发展，建设数字中国，是中国“十四五”规划纲要的重要内容。据统计，2021年全国智慧停车行业市场规模高达179亿。城市级智慧停车项目，比传统的智能化停车场项目，有更稳定的盈利能力，更高比例的用户覆盖，以及更大的后向数据增值收益的可能。据中研产业研究院发布的《2022~2026年中国智能停车行业竞争格局及发展趋势预测报告》分析，随着城市停车难、停车贵等问题凸显，智慧停车将成为城市发展的主要需求。
从2020年开车，我国大力推动“智慧城市”的建设，据中国停车网的统计数据显示，全国新增城市级智慧停车项目233个，已累计运营587个项目。但是，由于城市级智慧停车行业的时长规模成型较晚，所以在整体的服务水平，运营获利上相对于滞后其他行业。
对于政府而言，需要利用大数据对城市的所有车主信息，停车信息进行决策分析，构建城市静态交通监管体系，打造一体化的停车智慧中心，完善城市化公众服务大数据，为城市发展规划提供决策支撑。
对企业和商场而言，按照国家政策建立智慧停车服务平台，停车诱导系统，提供车位导航和预约功能；同时提升运营能力数字化，停车服务商品化，车主流量运营智能化，还可以基于云托管服务完善支付结算系统。总而言之，企业要做的就是响应国家“智慧城市”建设的政策，为人们提供实时准确的停车信息，引导人们快速停车，缓解城市交通压力，节约人们的出行时间，停车时间，提升人们出行的办事效率和心情愉悦度。
2. 智慧停车小程序总体架构
为了解决当下城市停车难的问题，本文涉及并实现了智慧停车这一小程序。智慧停车小程序通过将大数据技术、移动终端技术、物联网技术、数据库技术、GPS定位技术以及云服务等综合应用于城市停车场的管理，该小程序的总体架构如图1所示：
Figure 1. Overall functional architecture for smart parking Wechat Applet
图1. 智慧停车小程序总体功能架构
从图1中不难看出，本文中的智慧停车微信小程序从功能上主要分为三大部分：云端数据库、停车场端、用户微信小程序端。云端数据库用来存储车位相关信息。停车场前端主要通过传感器技术实时监测城市车位信息，并实时将车位信息传入云端数据库系统，这样用户可以通过小程序获取该城市不同停车场的车位信息，提前获得停车指引、路线与导航服务，从而达到精准停车。这样能够最大化的提高停车场的利用率，同时也为用户的出行提供便利。用户可以通过在手机微信小程序端进行操作，快速了解目的地附近停车场的停车位的空闲情况，进行提前预定车位，避免了想停车时无车位的尴尬；同时小程序与手机自带导航链接，准确引导用户前往预约地点，或者通过“我要找车”模块，引导用户前往停车地点；通过“我要停车”，“我已离开”，来对公共车位地锁智能调控，最终实现用户可以在公共场所精准停车，快速找车，快捷支付。
图2为该微信小程序的总体技术框架。微信小程序端发送WXrequest给智能停车场服务器，智能停车场服务器调用对应的借口满足请求，Webapi作为网络服务器完成这个过程，然后给redis、rabbitmp、celery中间件鉴权传输给服务器，再由服务器向MySQL请求数据处理。
1) 微信小程序端
微信小程序端的视图是基于WXML和WXSS技术，使用Webview进行渲染实现的。逻辑层是基于App service实现的。逻辑层和视图层之间的连接是使用JSBridge实现的，JSBridge可以调用底层的组件API，甚至原生组件，这样可以设计出良好的前端交互体验。
2) 智能停车场端
在停车场端设计了了三个服务器用来部署本文中的智慧停车系统。这三个服务器分别是停车场服务器(nginx + uwsgi)、微信服务器、阿里云服务器。其中停车场服务器和停车相关业务关联；微信服务器可以提供一些接口支持；阿里云服务器用来处理数据库和听成长服务器托管来的数据。
在停车场端使用了redis rabittmp celery中间件，redies数据库是nosql型数据库，可以基于内存进行操作，因此对于io的处理速度比sql型数据库快成百上千倍，在本文小程序中它是用来出巡一些热点数据的，这样用户在点击了一个业务功能时，可以很快地得到响应。
另外在停车场端还使用了服务器框架django。django框架是一个开源的Web框架，是使用python开发的，采用了MTV框架模式，是非常成熟的框架，该框架的使用大大提高了本文中微信小程序的开发效率。
3) 数据库
本文中小程序的开发使用了云端数据库MySQL，云端数据库是部署在虚拟环境中的，可以实现按需付费、按需扩展、高可用性以及存储整合，另外MySQL是一个性价比高的关系型数据库，易于移植，而且是免费的。
3. 智慧停车小程序的设计
基于上一章节中的小程序总体架构设计，本文对小程序的具体功能进行了详细的设计，本文中的智慧停车小程序实现了实现道闸自动识别车牌，停车自动计费，可手机自主交纳停车费，让想要包月用户可通过手机微信注册，提交车辆、信息等，交纳包月费，享有当月固定的错时开放停车服务引导停车，在外来车辆进入停场后，将通过停车场信息显示屏，引导车辆前往有空闲车位的指定区域，实现智能引导。
因为本文中的智慧停车系统是基于微信小程序的，因此不用考虑登录功能，直接通过微信的实名认证即可登录，具体的注册登录逻辑如图3所示。另外图4展示了本文中小程序的功能，从图中可以看出啊本文中的小程序主要包含以下几个功能模块：“车位查询”、“天气状况”，“订单”、“服务”。下面对这些功能模块的设计进行介绍。
1) 车位查询模块
本文中小程序主界面展现的是基于停车者LBS的位置展示，即基于用户当前位置的地图展示，首页可点击的按钮有“目的地附近车场”和“附近车场”，满足两种停车需求。系统推荐目的地附近的停车场后，用户可以点选该标记点，可选择“导航去该地”或“预定停车位”，预定车位后继续引导停车者导航至停车场。此时需要地图服务支持，可以由小程序内部跳转到手机中的其他地图软件，如腾讯地图、百度地图、高德地图等。
2) 天气状况模块
该模块主要用于让用户了解当前的天气情况，直接调用了第三方的提前数据接口实现的。
3) 订单模块
订单模块主要是用户停车产生的支付订单。订单类型主要分为待完成订单和历史订单，对于待完成订单，用户可以进行取消订单的操作；若该订单完成，转到历史订单，并标记“已完成”或“已取消”的标记。点击订单界面，进入订单详情页，每条订单记录了订单状态、目标停车场名字、地址、日期、停车起讫时间、所缴预定金和停车费等信息。
本系统的支付功能，与传统停车场的支付功能相比，将大大节省用户的时间。传统的停车缴费是在闸门出设置扫码支付，这种设计一旦有人支付出现问题，将导致出口处车辆排队，而且也浪费了社会资源，另外也需要一定的硬件成本。而本系统的支付功能，是基于微信的支付接口，采用智能地锁技术，实现了线上自动支付的功能，这样大大节约了社会资源用户时间，具体的智能地锁工作原理如图5所示，主要是通过压力和光感传感器实现车位上车辆状态的查询。
Figure 5. Logical decision diagram of the intelligent ground lock
图5. 智能地锁的判断逻辑
1) 服务模块
服务模块也是个人信息模块，用来进行用户相关信息的查询和编辑。用户登录状态可以查看小程序中的功能，但是在绑定车牌之前，用户不可以使用停车相关的服务。对于绑定车牌，由于涉及到个人的一些身份信息，因为本文中小程序提供了手动输入和自动识别两种模式。自动识别功能使用过调用API接口实现驾驶证上信息读取的的，主要用到了OCR文字是别技术来提取信息。这里获取的信息适用于和用户信息数据表对比相关停车信息的，同时也将作为本案存档的数据。
4. 智慧停车小程序的实现
智慧预约停车系统是将普通停车场的物联网化，实现物联网的效果。依托移动互联网、大数据、云计算等先进技术，以微信小程序的方式，打造集查询(查询附近的停车场，并实时更新车位信息)、预约(用户可提前预约/取消车位)、停车(通过对车位地锁进行智能调控，用户可以在预约车位进行停车和离开操作)、缴费(智能计时和收费)等功能于一体的智能化预约停车服务平台。下面对系统中的部分功能的界面实现进行展示：
1) 车位查询功能
使用该小程序用户可以在手机上查看当前城市停车场的车位信息，查询距离自己最近的几个停车场的车位信息，收费信息以及车位是否有余量，然后可以通过地图导航到目标停车场，如图6所示。这样就能够避免用户盲目停车，为用户的出行提供了很大的便利。
Figure 6. User interface for reservation parking
图6. 预约停车模块界面展示
2) 车位预约功能
为了避免用户到达目标车库后没有车位的尴尬，我们小程序提供了提前预约的功能，如图7所示，用户可以在手机上提前对目标停车场进行车位预约，然后在驱车前往目的地。若用户在规定时间没有到达停车位，在一定时间后系统会自动取消该用户的预约记录，这样能够有效防止资源浪费，也在一定程度上规范了用户的预约行为。
3) 停车缴费功能
当用户到达目的地并已经停好车后，用户通过小程序进行确认、此后系统便开始计时计费，相应的消费信息会实时在手机上更新显示，方便用户做出相应决策。具体的界面如图8所示。
Figure 7. User interface for querying
图7. 查询模块界面展示
4) 天气和导航服务功能
本文中的智慧停车微信小程序还提供了天气和导航服务，以更好的为用户出行提供便利。这些功能的实现是通过小程序内部跳转到手机上的其他应用软件APP，因此在这里就不进行截图了。
5. 总结与展望
5.1. 总结
开发智慧停车小程序主要是通过互联网信息的平台方式，直接为用户带来更多的便捷的服务。也就是通过微信小程序的方式可以让停车位信息变得更加的畅通，就是附近入驻到平台的停车位资源的实时更新，让人们直接快速查找到空闲的停车位停车消费。智慧停车小程序是现在的移动互联网时代中，结合到现在用户的使用习惯。另外微信小程序是现在的用户常使用的移动互联网工具，也是较为符合当下的发展趋势。
本文中智慧停车小程序开发的价值及意义如下：
1) 降低成本：减少人力成本和不必要的软硬件成本投入，同时提升了停车场的运营收入。
2) 提升效率：停车实现流程化、权限化协作管理，让车主在各个环节中更便捷、更高效，提高了车位利用率。
3) 封堵漏洞：实现精细化管理，全程监控，关键权限集中审核管控。
提高安全：资金安全、管理安全，车辆安全的保证，将大大提升物业品牌形象，获得更好的市场口碑。
5.2. 展望
在智慧城市、智慧交通的导向下，智慧停车未来发展大致有以下几个趋势：
1) 通过联网共享数据，实现停车场数据智能化，打破停车场信息孤岛，实现车位导航、车位预定、线上支付等。
2) 普及停车诱导、车位引导和反向寻车系统。通过诱导屏的实际投用，大大减少车主寻找车位时间，缓解部分交通拥堵，利用车位引导以及反向停车系统，引导车主短停快走，加大停车场车辆流通率。
3) 自动化程度增高，并趋向无人值守模式。传统停车管理，人工干预程度较高，智能化的停车管理随着智能化程度越来越高，逐渐减少人工参与，直到无需人工干预的情况下，通过智能化管理系统建立实现快速便捷的车辆进出场通道。
4) 移动智能终端技术的成熟，使得移动互联网用户超过了固定互联网用户，利用手机进行订餐、网购、订票等服务，已成为日常生活中必不可少的一部分，那么通过移动终端实现位预定、支付、寻车等功能也是必然趋势。
智慧停车小程序应用与推广，将极大缓解城市交通的压力，提高城市车位的利用率，实现停车位资源的合理配置，为居民的出行提供便利，有助于推进智慧城市的建设。
NOTES
*通讯作者。