当手机购物、支付、打车、点单……互联网生活极其便利的今天，线下日常生活的不便之处格外令人烦恼。作为高频日常生活场景，“停车难”在各级城市愈演愈烈。据公安部交管局统计，截至2016年底，全国机动车保有量达2.9亿辆，其中汽车1.94亿辆。北京、成都、重庆、上海、深圳等18个城市汽车保有量均超过200万辆。与此同时，据前瞻产业研究院的统计，2016年国内总停车位数量为7419万个。按国际标准，大城市小汽车与停车位的平均比例应为1：1.3，城市停车位的缺口巨大。
由于国内各城市本身的土地利用特征，办公、商业、住宅、交通汇聚点集中分布，日常生活大量的出行目的地为城市中心区。用地紧张、造价高昂使得新建停车位无法成为解决停车难的有效手段。缺口巨大的同时，停车位信息孤岛现象导致停车位周转率、利用率偏低，造成巨大的资源浪费。据调查，北上广深停车场泊位空置率为44.6%。究其根本原因，是由于停车场信息孤岛，停车场与车主无法达成实时交互，使得停车资源不能有效配置。
智慧停车正是解决以上问题的核心手段——停车位数字化，供需实时匹配，高效利用稀缺的停车资源，解决“停车难”问题。实现停车位数字化，也就是让每个停车位实时信息上网，关键问题有三点：一是停车位实时信息采集，二是实时停车数据资源整合，三是海量数据计算并支持应用。其中，停车位实时信息采集是智慧停车解决方案实现的基础和关键，如何精准采集车位状态、实时准确上传是首要问题。只有解决这个问题，才能实现停车数据的整合和人工智能计算，进而真正实现智慧停车应用。
传统智慧停车的数据采集通信，按场景区分为室内停车位和室外停车位。室内停车位以有线传输为主，也有两跳小无线传输方式。室外因布线困难，大部分采用两跳小无线技术传输。第一步，终端基于RF、Zigbee 等无线技术实现车位和网关的连接；第二步，网关通过有线或无线的方式与业务平台连接。这种方式虽然可以达到停车位实时信息采集与上传的目的，但网络可靠性不足、工程量大、成本高、建设周期长、运行维护复杂，应用数年均未能完成真正的城市级停车位数字化。已建成的一些城市级道路停车智能化平台也始终面临运维成本居高不下、运行质量不尽如人意的窘境。
NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）是一种革新性的基于蜂窝移动网络的窄带物联网技术，聚焦于低功耗广域物联网市场，可在全球范围内广泛应用的3GPP通信标准的技术，也是4.5G关键技术之一，未来会向5G演进。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的资源，可直接部署于GSM、UMTS或者LTE网络，实现平滑升级。其主要特性如下：
深覆盖：相比于同样频段的2G网络，NB-IoT能够提供20dB的网络增益
大连接：NB-IoT具备支撑海量连接的能力；相比于4G网络，覆盖面积能够扩大100倍，而且一个扇区能够支持10万个连接
低功耗：NB-IoT使用PSM、eDRX等创新低功耗技术，让终端的待机理论时间可高达10年
与传统停车通信方案不同，NB-IoT 智慧停车通信是一跳上网，省去了施工难度大、成本高的网关设备，车检器终端以无线方式直接将当前停车位状态通过NB-IoT 网络上传至停车业务平台。NB-IoT网络由运营商建设和维护，全城一网通，无论室外车位或室内车位均可使用NB-IoT车检器终端进行单车位实时信息的精准采集，打造真正意义的城市级智慧停车应用与服务。
NB-IoT网络不但解决了终端连接问题，其自有的IoT平台还可对所有接入设备进行监护管理，同时赋能基层设备企业与上层业务平台客户，实现通信接入、设备监护、数据安全等多功能融合，提供电信运营商级别的物联网服务，保障城市级智慧停车平台的高品质、高安全运行。NB-IoT网络自2017年规模商用起，迅速成为城市级智慧停车业务的最佳通信网络。
停车位数字化中使用的NB-IoT车检器终端，按检测原理与应用场景分为无线地磁车检器（用于露天车位）和无线超声波车检器（用于室内平面车位和立体车位）。车检器稳定、高效运行的技术关键因素有三方面（下述数据与计算均以上海苏通NB-IoT车检器性能指标为例）：
1、精准度
车检器的工作任务是检测停车位实时状态并上报，精确检测自然是第一要求。场库内应用的无线超声波车检器，是利用超声波测距的原理，通过空车时地面距离与有车时车辆顶棚的距离差异来判断停车位上是否有车，是应用非常成熟的车位检测方式，准确度可达到99.9%以上。典型案例是上海市虹桥机场与虹桥火车站停车场，共近7000个停车位，每天进出车次高达5-6万，检测几乎无误差。
露天车位上使用的无线地磁车检器，应用各向异性磁阻传感器，利用车辆进出对地球磁场的磁通量影响规律来判断停车位状态。由于导致磁通量变化的环境因素很多，比如环境中的交变磁场、衡变磁场、磁场漂移、温差骤变等等，车检器不可避免存在检测误差。市场上地磁车检器设备厂家均以提高车检器检测精度与稳定性为首要目标。上海苏通生产的地磁车检器在应用超过3年的项目中表现稳定，在一字型、非字型、斜向车位等各种分布方式的露天车位中，综合准确率大于99%。
（车辆信号）
2、低功耗
无线超声波车检器的耗电主要由4部分组成，超声波发送与接收、无线发送与接收（NB-IoT通信功耗）、数据处理和休眠。
1)超声波发送与接收
发送超声波
16脉冲40K超声波，持续时间位0.4ms。超声波发送电流为60mA，按探测周期3s计算，5年的电量消耗如下：
（3秒）0.4*0.001*1200*24*360*5/3600*60*0.001=0.35AH
接收超声波
安装高度2.4米，无车时的传输距离为2*2.4=4.8米，有车时的传输距离一般为1.2*2=2.4米，声波传输速度为340m/s，按极端情况，即每次传输都是4.8米计算，实际等待和接收超声波的耗时是2*2.4/340=14ms，每次发送对应一次接收，接收电流20mA，按探测周期3s计算，5年的电量消耗如下：
14*0.001*1200*24*360*5/3600*20*0.001=4AH
如果按80%时间停车计算，5年的电量消耗为3.2AH
2)无线发送与接收（NB-IoT通信功耗）
NB-IoT使用PSM(Power Saving Mode)创新低功耗技术，其技术原理是在IDLE态下再新增加一个新的状态PSM（idle的子状态），在该状态下，终端射频关闭，通俗说就是能关的都关，进入冬眠；而以前的DRX状态是浅睡状态，相当于打瞌睡。但是核心网侧还保留用户上下文，用户进入空闲态/连接态时无需再附着PDN建立。在PSM状态时，下行不可达，DDN到达MME后，MME通知SGW缓存用户下行数据并延迟触发寻呼；上行有数据/信令需要发送时，触发终端进入连接态。
PSM的优点是可进行长时间睡眠，缺点是对MT（Mobile Terminated）业务响应不及时，主要应用于对下行实时性要求不高的业务。实际上，车检器设备通常大部分情况下是做上行发送数据包，而且是否发送数据包是由它自身来决定，不需要在随时待机模式里等待其他终端的呼叫，从而节约了大量消耗在监听网络随时可能发起的请求上的功耗。
从下图对比中可见PSM模式下耗电量与普通的空闲态下的耗电量的1/200，省电效果完胜。
基于NB-IoT技术，车检器终端在发送数据包后，立刻进入一种休眠状态，不再进行任何通信活动，等到它有上报数据的请求的时刻，它会唤醒自己，随后发送数据，然后又进入睡眠状态。按照车检器终端的行为习惯，将会达到99%的时间在休眠状态，使得功耗会非常低。
车检器工作流程如下：
平时，模组处于PSM模式，MCU、传感器都处于Sleep模式，这样设备待机功耗可以做到几十uA级别。MCU周期性唤醒传感器检测外部磁场环境，如果没发生变化，则马上再进入Sleep模式，如果状态发生变化或者到了心跳发送周期，则唤醒模组，触发上报。设备心跳周期可以放到2个小时，或者更长。
电池和话务模型按如下参数建立模型：
由于NB发送和接收信息占用的时间跟信号质量有一定的关系，为了适应不同实际环境，在不同路损下测试功耗，数据如下：
经过实际运行测试，室内12包，按每包216bytes，在路损小于138dB（138dB是RSRP在-111左右，这个通常是运营商保障NB-IoT业务运行的边际信号强度）的情况下，通讯功耗：429.44*12*365*5/1000000=9.4AH。
3)数据处理
除发送接收和休眠之外的芯片处理时间，这是微秒级的处理，按0.2ms计算，按探测周期计算，此时电流为14mA，5年消耗的电量如下：
0.2*0.001*1800*24*360*5/3600*14*0.001=0.06AH
4)休眠
休眠电流为30uA，按5年满时间计算，耗电如下： 24*360*5*30*0.000001=1.3AH
综上所述，最大电耗为0.35+4+9.41+0.06+1.3=15.12AH，以上是网络稳定情况下的极端消耗，正常消耗不会超过这个电量值。
上图是19AH锂电池的放电曲线，按90%放电计算，可用容量约17.1AH，因此，车检器持续稳定工作5年以上没有问题。
同理，无线地磁车检器的耗电主要由4部分组成，地磁检测、无线发送与接收（NB-IoT通信功耗）、数据处理和休眠。
1)地磁检测
测量持续3ms，电流18mA，按1秒测量一次计算，5年电量消耗如下：
3*0.001*3600*24*360*5/3600*18*0.001=2.33AH
2)无线发送与接收（NB-IoT通信功耗）
经过实际运行测试，道路16包，按每包216bytes，在路损小于138dB的情况下，5年通讯功耗：429.44*16*365*5/1000000=12.54AH
3)数据处理
除发送接收和休眠之外的芯片处理时间，这是微秒级的处理，按0.2ms计算，按探测周期计算，此时电流为14mA，5年消耗的电量如下
0.2*0.001*1800*24*360*5/3600*14*0.001=0.06AH
4）休眠
休眠电流为30uA，按5年满时间计算，耗电如下： 24*360*5*30*0.000001=1.3AH
综上所述，最大电耗为2.3+12.55+0.07+1.32=16.23AH。参照19AH锂电池的放电曲线，按90%放电计算，可用容量约17.1AH，地磁车检器持续稳定工作5年以上没有问题。
3、稳定性
NB-IoT车检器运行的稳定性来自两方面：一是超声波或地磁检测，这部分是成熟应用，在此不做赘述。更重要是运营商NB-IoT网络的稳定，将直接影响停车业务的质量和用户体验。技术上通常从两个方面的测试来验证NB网络的稳定性。一是丢包率测试，二是时延测试。
丢包率测试，设备周期性的发送数据包，周期需满足设备能进入PSM模式，平台看是否有收到数据。在路损小于162dB的情况下，上海苏通车检器丢包率为0。
时延测试（指的是NB-IoT网络侧的时延），设备周期性的发送数据包，周期需满足设备能进入PSM模式，平台看是否有收到数据，在路损小于142dB的情况下，NB-IoT网络时延平均小于4S，也就是在网络稳定的情况下，能保障整个停车业务的时间小于8S，可以满足业务正常运行要求。
上海苏通车检器测试数据如下：
综合上述业务与技术分析，拥有广覆盖、低功耗、大连接等优势的NB-IoT网络的全面部署与商用，将高度契合城市级智慧停车业务的需求，技术优势显著，将强有力地推动城市级智慧停车技术的全面升级。 | 
