基于ETC技術(shù)的智能化停車管理系統(tǒng)研究

史望聰 耿健

摘 要：面對我國停車需求不斷增加，停車智能、高效管理對緩解城市交通擁堵、減少排放等有十分重要的意義。鑒于我國高速公路ETC技術(shù)快速發(fā)展，ETC用戶量幾何式增長，研究將ETC技術(shù)應(yīng)用于停車管理系統(tǒng)，即能實(shí)現(xiàn)公共資源的再利用，又能提升停車管理系統(tǒng)的智能化水平，對智慧城市建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：ETC；智能化；聯(lián)網(wǎng)；停車管理系統(tǒng)

引言

隨著我國汽車保有量的持續(xù)增長，對停車的需求不斷增加，停車管理系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。目前，主要的停車管理系統(tǒng)技術(shù)多為非接觸式IC卡、RFID技術(shù)和車牌圖像識別技術(shù)等，雖然與傳統(tǒng)的管理方式相比已有明顯進(jìn)步，但在車輛快速進(jìn)出、電子繳費(fèi)、進(jìn)出車道安全、成本節(jié)約、安全管理等諸多方面還存在一定的問題，需對停車管理系統(tǒng)進(jìn)一步改進(jìn)。與此同時，隨著高速公路ETC（電子不停車收費(fèi)系統(tǒng)）的快速發(fā)展，尤其公布2015年實(shí)現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)后，近幾年全國ETC用戶呈現(xiàn)了幾何式增長。以陜西為例，2013年新增ETC用戶9.5萬，2014年新增ETC用戶13.08萬，2015年截止8月新增ETC用戶38.07萬。鑒于ETC技術(shù)的快速發(fā)展及用戶群的幾何式增長，充分利用ETC這個成熟的公共資源，可以將ETC技術(shù)應(yīng)用于停車管理系統(tǒng)，是解決目前停車管理系統(tǒng)智能化程度不高問題的辦法之一。

1 ETC技術(shù)

1.1 ETC技術(shù)簡介

不停車收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）是目前世界上最先進(jìn)的路橋收費(fèi)方式。它是通過安裝在車輛擋風(fēng)玻璃上的車載電子標(biāo)簽（OBU）與收費(fèi)站 ETC 車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，利用計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與銀行進(jìn)行后臺結(jié)算處理，從而達(dá)到車輛通過路橋收費(fèi)站不需停車而能交納路橋費(fèi)的目的[1]。

該系統(tǒng)集通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能卡技術(shù)自動控制技術(shù)于一體，實(shí)行一車一卡一設(shè)備綁定，實(shí)現(xiàn)車輛的自動化收費(fèi)和管理，一條ETC車道是人工車道車流量的5-10倍，具有自動化程度高、防作弊、管理效率高等主要特點(diǎn)。

1.2 ETC系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)[2]

1.2.1 車輛自動識別系統(tǒng)（AVI）

主要由車載設(shè)備（OBU）和路邊設(shè)備（RSU）組成，通過短程通信相互驗(yàn)證，保證車輛信息的合法性[3]。

1.2.2 自動車型分類技術(shù)（AVC）

通過車輛檢測器判斷車輛的車型，以便按照車型計(jì)費(fèi)。

1.2.3 短程通信（DSRC）技術(shù)

DSRC是采用無線通信技術(shù)，保證車輛以一定的速度（目前一般為20KM/小時）通過而能實(shí)現(xiàn)信息的交互驗(yàn)證。

1.2.4 違章車輛抓拍系統(tǒng)（VEC）

主要由車道攝像機(jī)、圖像傳輸設(shè)備、車輛牌照自動識別系統(tǒng)等組成。對違章車輛實(shí)施逃費(fèi)抓拍，記錄數(shù)據(jù)信息。

1.3 ETC的工作原理

當(dāng)裝有OBU設(shè)備的車輛經(jīng)過收費(fèi)車道時，觸壓到埋于地下的地感線圈，啟動RSU，RSU發(fā)出5.8GHz微波信號喚醒OBU，OBU給出應(yīng)答，兩者之間進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換。RSU把車輛的相關(guān)信息如車牌號、車型等傳送給車道的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)再與數(shù)據(jù)庫中的信息比照，判斷OBU的有效性。若OBU有效，入口時則將入站口、入站時間等信息寫入車載設(shè)備中，放行通過；出口時，根據(jù)相應(yīng)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)完成與OBU的交易，計(jì)算機(jī)收費(fèi)系統(tǒng)將從該車主的銀行賬戶或儲值卡賬戶中扣除此次應(yīng)繳的過路費(fèi)，允許車輛通過，實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)。若OBU電子標(biāo)簽無效，自動報(bào)警，違規(guī)抓拍。ETC系統(tǒng)構(gòu)成簡圖如圖1。

1.4 我國高速公路ETC發(fā)展現(xiàn)狀

1996年，廣東佛山地區(qū)率先引進(jìn)了美國TI公司的ETC收費(fèi)設(shè)備，在順德、南海地區(qū)等率先投入使用[5]；其后，ETC一直處于試驗(yàn)試點(diǎn)應(yīng)用階段，直到2008年，長三角高速公路電子不停車收費(fèi)（ETC）系統(tǒng)正式開通試運(yùn)行。近些年隨著國家國道主干線高速公路已基本貫通，貫穿全國主要大中城市的高速公路網(wǎng)絡(luò)也基本形成。2014年12月，北京、天津等14個省市高速公路ETC全國聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)正式啟動。目前，除海南和西藏外，全國其它省市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高速公路ETC全國聯(lián)網(wǎng)，高速公路ETC快速發(fā)展。

2 智能化停車管理要求

2.1 智能停車場功能要點(diǎn)

（1）自動識別車牌，通過數(shù)據(jù)庫判定車輛是否放行。（2）電子收費(fèi)，出口時，不停車情況下完成自動繳費(fèi)。（3）空余車位引導(dǎo)，實(shí)時公布停車場剩余車位。（4）車輛實(shí)時檢測識別，自動、實(shí)時檢測進(jìn)出車輛的合法性，提高安全等級。（5）模糊查詢，詳細(xì)記錄車輛的相關(guān)信息并能保存一定時間，能為事件后的調(diào)查提供有用的幫助[6]。

2.2 我國智能停車管理現(xiàn)狀

我國城市目前停車場很多，并且發(fā)展迅速，目前主要采用非接觸式IC卡控制技術(shù)和車牌自動識別控制技術(shù)對車輛進(jìn)行管理。

2.2.1 非接觸式IC卡收費(fèi)管理方式

非接觸式IC卡根據(jù)射頻感應(yīng)原理，只要將卡片放在讀寫器附近一定的距離之內(nèi)就能通過線圈射頻感應(yīng)從讀寫器獲取能量并交換數(shù)據(jù)，使用方便、快捷且不易損壞。但車輛駛?cè)搿Ⅰ偝鰰r需要停車領(lǐng)卡、停車?yán)U費(fèi)，效率不高[7]。

2.2.2 車牌自動識別管理方式

車輛在進(jìn)入停車場時無需領(lǐng)卡，系統(tǒng)迅速識別車牌，抬桿放行，記錄車牌信息；車輛出口時，同樣自動識別車牌，但停車需現(xiàn)金繳費(fèi)，并且有時系統(tǒng)的車牌識別率不高，影響進(jìn)出場速度。

3 ETC技術(shù)應(yīng)用智能停車管理系統(tǒng)研究

3.1 ETC技術(shù)應(yīng)用于停車管理系統(tǒng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1.1 建設(shè)ETC車道

為了實(shí)現(xiàn)車輛不停車收費(fèi)，必須要有一個系統(tǒng)、三個載體，即全自動收費(fèi)系統(tǒng)，ETC專用車道、車載電子標(biāo)簽和卡。城市中各類停車場要實(shí)現(xiàn)ETC技術(shù)的管理，需要在停車場出入口建設(shè)ETC車道，建設(shè)時可根據(jù)不同停車場車輛管理需求的不同，簡化ETC車道上設(shè)備的數(shù)量，尤其無需建設(shè)占地空間較大的收費(fèi)島。停車場無需發(fā)放電子標(biāo)簽和IC卡，車輛已有，節(jié)約成本。

3.1.2 根據(jù)不同用戶群升級軟件系統(tǒng)

在使用ETC收費(fèi)的同時，為了系統(tǒng)更好的兼容性，車道原有系統(tǒng)可仍舊保留，不相互沖突。但要管理建設(shè)的ETC車道，則需安裝ETC車道管理軟件，并且需要對軟件系統(tǒng)升級改造，并根據(jù)不同的停車場完善不同的個性化需求。如使用在公用停車場、商場、醫(yī)院等時車輛的計(jì)費(fèi)方式將改為計(jì)時或計(jì)次；小區(qū)、機(jī)關(guān)單位等主要停放內(nèi)部車輛，需在后臺數(shù)據(jù)庫中加入白名單，按月計(jì)費(fèi)或免費(fèi)，如需管理嚴(yán)格的話，可設(shè)置為僅白名單驗(yàn)證進(jìn)入。

3.1.3 聯(lián)網(wǎng)區(qū)域級結(jié)算中心

高速公路的ETC收費(fèi)數(shù)據(jù)通過是區(qū)域級的聯(lián)網(wǎng)結(jié)算中心統(tǒng)一生成報(bào)表，向金融機(jī)構(gòu)發(fā)送報(bào)表，完成儲值用戶或信用用戶繳費(fèi)的確認(rèn)。在使用ETC技術(shù)的停車管理系統(tǒng)時，保證數(shù)據(jù)的一致性，同樣需要聯(lián)網(wǎng)區(qū)域級結(jié)算中心，以便通過結(jié)算中心統(tǒng)一生成報(bào)表，確認(rèn)繳費(fèi)。

3.2 ETC停車管理系統(tǒng)的工作流程

入口時，當(dāng)車輛觸發(fā)線圈進(jìn)入RSU工作區(qū)域后，OBU被喚醒，認(rèn)證有效后，寫入入口車道及時間等信息，車輛放行。出口時，同樣經(jīng)過喚醒、相互認(rèn)證有效性等過程，讀出入口代碼和時間，車道控制器對信息核實(shí)確認(rèn)后，計(jì)算本次通行費(fèi)額，余額充足時，扣款放行，不足時，改現(xiàn)金收費(fèi)。同時，收費(fèi)報(bào)表需定時傳送區(qū)域結(jié)算中心，保證數(shù)據(jù)的一致性。一般車輛進(jìn)出停車場的工作流程如圖2。

3.3 ETC技術(shù)應(yīng)用于停車管理系統(tǒng)的特點(diǎn)

3.3.1 管理安全

第一，保護(hù)車主進(jìn)出場安全。車主僅需要控制車速進(jìn)出場，無需再有停車領(lǐng)卡、停車交費(fèi)的額外工作；第二，保護(hù)停車場及大眾用戶的安全。ETC實(shí)行的是一車一卡一設(shè)備綁定的形式，并且電子標(biāo)簽有防拆卸功能，可以詳細(xì)記錄進(jìn)出車輛的信息，車輛會在數(shù)據(jù)庫中保存1-3個月，事后非常容易追溯。

3.3.2 出入快捷、高效

全部使用ETC進(jìn)出場后，可實(shí)現(xiàn)3秒進(jìn)出一輛，進(jìn)出場速度將是傳統(tǒng)停車系統(tǒng)的5-8倍。

3.3.3 減少管理和運(yùn)營成本

第一，充分利用ETC這種社會資源，減少投資與運(yùn)營成本；第二，停車場的用戶全部使用ETC產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn)車道無人值守，減少人力成本。

3.3.4 公平收費(fèi)，防止收費(fèi)漏洞

采用電子支付，收費(fèi)人員不接觸現(xiàn)金，能最大程度地杜絕人為因素干擾收費(fèi)。

3.3.5 及時發(fā)布停車誘導(dǎo)信息

系統(tǒng)會自動記錄進(jìn)出車輛的數(shù)量信息，可通過電子屏及時向外公布剩余車位。

4 結(jié)束語

基于ETC技術(shù)的智能化停車場管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)車輛的自動識別、電子繳費(fèi)、空余車位誘導(dǎo)、違規(guī)抓拍等，提高了駕駛及車場管理的安全性，降低了人為干擾，提升了智能化管理水平。隨著車載OBU設(shè)備安裝的普及，ETC技術(shù)應(yīng)用于停車管理系統(tǒng)必將成為智能化停車管理的主要發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：史望聰（1981-），男，漢族，陜西戶縣人，碩士，講師，主要從事計(jì)算機(jī)應(yīng)用及交通信息化的教學(xué)與科研工作。