基于物聯(lián)網(wǎng)的城市無(wú)人值守停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉琛 倪雪莉 張軍

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)大中城市“停車(chē)難”問(wèn)題較為突出，傳統(tǒng)停車(chē)場(chǎng)采用人工刷卡方式，增加了車(chē)輛駛?cè)?、駛出的時(shí)間。文中分析了停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及用戶(hù)需求，針對(duì)停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的車(chē)輛識(shí)別、車(chē)位引導(dǎo)、電子支付等具體環(huán)節(jié)，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的城市無(wú)人值守停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)，以提高停車(chē)場(chǎng)的運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);無(wú)人值守;停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng);車(chē)位引導(dǎo);車(chē)牌識(shí)別

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2019）01-00-03

0 引 言

近年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)工業(yè)飛速發(fā)展，汽車(chē)保有量的激增和國(guó)民出行方式的改變，使得“停車(chē)難”問(wèn)題正成為大中城市普遍面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。截止到2017年底，我國(guó)汽車(chē)保有量達(dá)2.17億輛，其中私家車(chē)1.87億輛，汽車(chē)駕駛?cè)藛T超過(guò)3.85億人[1-2]。一方面，由于城市規(guī)劃和用地等因素的限制，現(xiàn)有停車(chē)場(chǎng)數(shù)目以及面積難以大規(guī)模增加;另一方面，很多停車(chē)場(chǎng)仍采用較為傳統(tǒng)的人工刷卡式管理模式，內(nèi)部缺乏有效的車(chē)輛引導(dǎo)系統(tǒng)，增加了車(chē)輛停泊時(shí)間，造成停車(chē)場(chǎng)運(yùn)行效率低、維護(hù)成本高等問(wèn)題[3-4]。因此，如何在現(xiàn)有設(shè)施基礎(chǔ)上提高停車(chē)場(chǎng)的利用率，采用新技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)更高效的維護(hù)管理、更合理的計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)、更便捷的車(chē)位引導(dǎo)，具有顯著的研究意義和實(shí)用價(jià)值[5-7]。

本文對(duì)停車(chē)場(chǎng)管理現(xiàn)狀及用戶(hù)需求進(jìn)行分析，針對(duì)車(chē)輛識(shí)別、車(chē)位引導(dǎo)、自動(dòng)繳費(fèi)等停車(chē)具體環(huán)節(jié)，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無(wú)人化、智能化停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一調(diào)度和管理。在本文系統(tǒng)中，車(chē)輛進(jìn)出無(wú)需停車(chē)取卡，車(chē)位信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效減少了車(chē)輛進(jìn)出和尋找車(chē)位時(shí)間，提高了停車(chē)場(chǎng)的運(yùn)行效率。

1 我國(guó)停車(chē)場(chǎng)現(xiàn)狀與問(wèn)題

1.1 我國(guó)停車(chē)場(chǎng)現(xiàn)狀

歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家在治理“停車(chē)難”問(wèn)題上起步較早，積累了較多寶貴經(jīng)驗(yàn)?？v觀(guān)這些國(guó)家的發(fā)展史，在停車(chē)場(chǎng)建設(shè)方面往往經(jīng)歷了先被動(dòng)擴(kuò)建、后主動(dòng)引導(dǎo)的過(guò)程[8-9]。目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已先后進(jìn)入 “智慧停車(chē)”階段，其特點(diǎn)是信息化、自動(dòng)化程度高，無(wú)需人工進(jìn)行干預(yù)。我國(guó)在這一方面仍然處于起步階段，實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了一些問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1）部分停車(chē)場(chǎng)的建設(shè)未考慮實(shí)際情況，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃，引進(jìn)的高新技術(shù)不能與原停車(chē)場(chǎng)兼容，故障率較高，無(wú)法發(fā)揮出其應(yīng)有功能;

（2）大多數(shù)停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)封閉，數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的不同使得停車(chē)場(chǎng)之間無(wú)法進(jìn)行信息交互，阻礙了城市停車(chē)“一卡通”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1.2 用戶(hù)需求

停車(chē)場(chǎng)服務(wù)主要面向車(chē)主、停車(chē)場(chǎng)管理方以及交通管理部門(mén)三類(lèi)用戶(hù)。車(chē)主作為停車(chē)場(chǎng)基數(shù)最大的受眾，安全永遠(yuǎn)是第一要素，包括人身安全以及車(chē)輛停放安全。同樣，停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)的合理性、透明度，停車(chē)取車(chē)的便捷度也是車(chē)主考慮的重要因素。停車(chē)場(chǎng)管理方注重盈利和效率，因此對(duì)停車(chē)場(chǎng)的功能需求是車(chē)位的高效利用、計(jì)費(fèi)收費(fèi)準(zhǔn)確以及車(chē)主停放車(chē)輛的安全等。交通管理部門(mén)則要求停車(chē)場(chǎng)具有緩解城市交通壓力的功能，縮短亟需停放車(chē)輛在道路上滯留的時(shí)間，同時(shí)還需具備車(chē)輛信息收集、提供停車(chē)場(chǎng)車(chē)位狀態(tài)信息、與智能交通系統(tǒng)進(jìn)行通信等功能。綜合以上三類(lèi)用戶(hù)對(duì)停車(chē)場(chǎng)管理的功能需求，為達(dá)到方便停車(chē)、高效管理、緩解交通壓力的目的，城市無(wú)人值守停車(chē)場(chǎng)應(yīng)具備如下功能：

（1）出入口控制功能;

（2）計(jì)費(fèi)收費(fèi)功能;

（3）車(chē)輛識(shí)別功能;

（4）車(chē)位引導(dǎo)功能;

（5）車(chē)輛信息管理功能等。

2 無(wú)人值守停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

本文系統(tǒng)主要采用射頻識(shí)別（RFID）、車(chē)牌識(shí)別、無(wú)線(xiàn)傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、智能化管理。根據(jù)系統(tǒng)的工作流程及功能，可將系統(tǒng)分為出入口控制、車(chē)牌識(shí)別、計(jì)費(fèi)終端、車(chē)位引導(dǎo)、管理中心等模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1.1 出入口控制

停車(chē)場(chǎng)出入口采用 “雙通道、雙用戶(hù)”模式，即一條通道供車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)，另一條通道供車(chē)輛駛出停車(chē)場(chǎng)。同時(shí)，為減少停車(chē)場(chǎng)不同用戶(hù)停車(chē)之間的干擾，每條通道設(shè)置兩條車(chē)道，分別針對(duì)固定用戶(hù)和臨時(shí)用戶(hù)，使車(chē)輛進(jìn)出停車(chē)場(chǎng)更便捷，管理更高效。

出入口控制采用射頻識(shí)別（RFID）及車(chē)牌識(shí)別技術(shù)相結(jié)合的方式。RFID技術(shù)是非接觸式條形碼自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的一種， 可實(shí)現(xiàn)對(duì)物品信息的自動(dòng)采集。典型的RFID系統(tǒng)由天線(xiàn)、RFID標(biāo)簽、RFID閱讀器組成，其工作原理為：RFID閱讀器通過(guò)主動(dòng)或被動(dòng)的方式持續(xù)向外發(fā)射無(wú)線(xiàn)電波，一旦進(jìn)入到閱讀器的發(fā)射范圍，標(biāo)簽內(nèi)記載的信息就被自動(dòng)讀出。由于RFID技術(shù)具有良好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的壽命以及較低的制造成本，因此具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。

車(chē)牌識(shí)別是指利用數(shù)字圖像處理、字符識(shí)別等技術(shù)，對(duì)車(chē)輛號(hào)牌自動(dòng)識(shí)別、提取并進(jìn)行處理的技術(shù)[10-11]。車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括圖像采集、預(yù)處理、車(chē)牌定位、字符切分、特征提取、分類(lèi)識(shí)別等模塊，其工作流程如圖2所示。我國(guó)目前主要使用“92式”車(chē)輛牌號(hào)，即以《中華人民共和國(guó)公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（GA36-1992）為標(biāo)準(zhǔn)制作的機(jī)動(dòng)車(chē)號(hào)牌，相應(yīng)的車(chē)牌識(shí)別技術(shù)已經(jīng)比較成熟[12-13]。在無(wú)人值守停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)中，出入口各個(gè)車(chē)道需要安裝視頻監(jiān)控?cái)z像頭，在車(chē)輛進(jìn)出過(guò)程中拍照，通過(guò)識(shí)別模塊即可獲取車(chē)輛的牌號(hào)信息。

2.1.2 車(chē)位引導(dǎo)

車(chē)位引導(dǎo)系統(tǒng)主要包括兩項(xiàng)功能：引導(dǎo)車(chē)主在停車(chē)時(shí)迅速找到剩余空車(chē)位;幫助車(chē)主取車(chē)時(shí)快速找到車(chē)輛。在此系統(tǒng)中，每個(gè)車(chē)位上均安裝有傳感器，停車(chē)場(chǎng)管理中心可實(shí)時(shí)對(duì)車(chē)位占用情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)與管理。借助停車(chē)場(chǎng)手機(jī)APP以及停車(chē)場(chǎng)內(nèi)LED顯示屏，用戶(hù)可實(shí)時(shí)掌握停車(chē)場(chǎng)各區(qū)域車(chē)位信息，在路線(xiàn)指引下快速到達(dá)空閑車(chē)位。用戶(hù)停車(chē)后對(duì)車(chē)輛停放車(chē)位進(jìn)行掃碼，就可通過(guò)APP記錄當(dāng)前車(chē)輛停放位置，方便隨后取車(chē)。同時(shí)APP還具備一鍵報(bào)警、車(chē)位預(yù)約等功能。

2.1.3 收費(fèi)終端

收費(fèi)終端的主要作用是對(duì)停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的車(chē)輛進(jìn)行快速準(zhǔn)確收費(fèi)。在本文系統(tǒng)中，收費(fèi)終端針對(duì)不同用戶(hù)采取不同的收費(fèi)方式，固定用戶(hù)可通過(guò)綠色通道快捷進(jìn)出，離開(kāi)時(shí)自動(dòng)扣費(fèi)。臨時(shí)用戶(hù)則通過(guò)臨時(shí)用戶(hù)通道進(jìn)出停車(chē)場(chǎng)，離開(kāi)時(shí)通過(guò)掃描停車(chē)場(chǎng)的二維碼繳費(fèi)，之后只需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)離開(kāi)停車(chē)場(chǎng)即可。

2.1.4 管理中心

管理中心由計(jì)算機(jī)集群及配套軟件系統(tǒng)組成，用于提供停車(chē)場(chǎng)相關(guān)信息，包括停車(chē)場(chǎng)基本信息、停車(chē)區(qū)域信息、車(chē)位信息等。停車(chē)場(chǎng)基本信息主要包括停車(chē)場(chǎng)名稱(chēng)、車(chē)位總數(shù)、計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等;區(qū)域信息主要用于劃分停車(chē)場(chǎng)的不同區(qū)域，包括區(qū)域編號(hào)、車(chē)位總數(shù)、計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等;車(chē)位信息包括車(chē)位編號(hào)、車(chē)位狀態(tài)、占用時(shí)長(zhǎng)等。

2.2 系統(tǒng)工作流程

2.2.1 駛?cè)胪＼?chē)流程

當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)按照?qǐng)D3所示的流程完成車(chē)輛信息采集、車(chē)位分配以及停車(chē)引導(dǎo)過(guò)程。

（1）車(chē)輛信息識(shí)別。車(chē)輛進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)時(shí)，位于停車(chē)場(chǎng)入口的車(chē)牌識(shí)別模塊讀取車(chē)輛信息并送至管理中心進(jìn)行處理。

（2）車(chē)輛信息匹配。管理中心將車(chē)牌信息與停車(chē)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)加以核對(duì)，判斷車(chē)輛是否為固定用戶(hù)，并決定停車(chē)區(qū)域。若是預(yù)定車(chē)位的車(chē)輛，則分配預(yù)定的車(chē)位號(hào);若是非預(yù)定的車(chē)輛，系統(tǒng)則隨機(jī)分配臨時(shí)車(chē)位號(hào)。

（3）智能引導(dǎo)車(chē)輛。車(chē)位分配完成后，系統(tǒng)根據(jù)駛?cè)胲?chē)輛目前所在位置對(duì)車(chē)輛進(jìn)行停車(chē)引導(dǎo)。對(duì)于固定用戶(hù)的車(chē)輛，停車(chē)場(chǎng)APP引導(dǎo)進(jìn)入固定用戶(hù)車(chē)輛停放區(qū)停放車(chē)輛。對(duì)于臨時(shí)停車(chē)的車(chē)輛，需通過(guò)停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的LED顯示屏并配合方向指示進(jìn)入臨時(shí)用戶(hù)車(chē)輛停放區(qū)進(jìn)行停放。若用戶(hù)將車(chē)輛停放進(jìn)錯(cuò)誤車(chē)位，車(chē)位監(jiān)測(cè)傳感器會(huì)發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題并提醒用戶(hù)及時(shí)糾正。

2.2.2 繳費(fèi)駛出流程

用戶(hù)取車(chē)時(shí)可使用反向?qū)ぼ?chē)功能，在停車(chē)場(chǎng)APP中輸入車(chē)牌號(hào)或車(chē)位號(hào)確定車(chē)輛位置。在本文系統(tǒng)中，不同用戶(hù)采用不同的繳費(fèi)方式，如圖4所示。固定用戶(hù)駛出停車(chē)場(chǎng)時(shí)，RFID閱讀器自動(dòng)識(shí)別車(chē)輛信息，并直接對(duì)其綁定賬戶(hù)進(jìn)行扣費(fèi)，車(chē)牌號(hào)所對(duì)應(yīng)的停車(chē)時(shí)長(zhǎng)以及所扣費(fèi)用顯示在出口旁的LED顯示屏上，手機(jī)APP也會(huì)收到扣費(fèi)的相關(guān)信息。臨時(shí)停車(chē)用戶(hù)可通過(guò)手機(jī)APP或停車(chē)場(chǎng)內(nèi)的自助繳費(fèi)機(jī)進(jìn)行自助繳費(fèi)，繳費(fèi)后須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)離開(kāi)停車(chē)場(chǎng)。若車(chē)主因特殊情況發(fā)生耽擱，則需在駛離時(shí)補(bǔ)交超出的費(fèi)用。

3 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)近年來(lái)大中城市出現(xiàn)的“停車(chē)難”現(xiàn)象，本文分析了停車(chē)場(chǎng)管理現(xiàn)狀與問(wèn)題，圍繞用戶(hù)需求與停車(chē)具體環(huán)節(jié)，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無(wú)人值守停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)。相較于傳統(tǒng)的停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有無(wú)人化、智能化等特點(diǎn)，在現(xiàn)有硬件設(shè)施上提高了停車(chē)場(chǎng)車(chē)位的使用效率，防止管理人員舞弊行為的發(fā)生，是一種行之有效的解決方案，具有很好的借鑒意義與應(yīng)用價(jià)值。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]佚名. 中華人民共和國(guó)2017年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[J].中國(guó)統(tǒng)計(jì)，2018（3）：7-20.

[2]汪卓然，石偉華，殷月園，等.中國(guó)汽車(chē)保有量增長(zhǎng)大環(huán)境下停車(chē)場(chǎng)的現(xiàn)狀與創(chuàng)新[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇， 2017， 16（11）：94-95.

[3]劉文利.國(guó)內(nèi)停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（1）：20.

[4]馬利.停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)市場(chǎng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展[J].中國(guó)安防，2013（8）：69-72.

[5]程潔羚，歐麗君，薛君志.淺析國(guó)內(nèi)城市停車(chē)現(xiàn)狀及信息化解決措施[J].信息通信，2018（2）：114-115.

[6]錢(qián)承山，蔣奇峰，茅韻怡，等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能停車(chē)場(chǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2016，6（7）：26-27，31.

[7]袁帥.基于嵌入式技術(shù)的智能停車(chē)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 西安：西安科技大學(xué)，2014.

[8]陶希東.特大城市停車(chē)場(chǎng)規(guī)劃建設(shè)管理：?jiǎn)栴}、經(jīng)驗(yàn)與策略[J].城市規(guī)劃，2012，36（7）：67-72.

[9]曹喬松.國(guó)內(nèi)外大城市路內(nèi)停車(chē)經(jīng)驗(yàn)借鑒與對(duì)策研究[A].中國(guó)城市規(guī)劃學(xué)會(huì)城市交通規(guī)劃學(xué)術(shù)委員會(huì)、福州市人民政府.公交優(yōu)先與緩堵對(duì)策—中國(guó)城市交通規(guī)劃2012年年會(huì)暨第26次學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C]// 中國(guó)城市規(guī)劃學(xué)會(huì)城市交通規(guī)劃學(xué)術(shù)委員會(huì)、福州市人民政府，2012.

[10]張婷曼，閆文耀，王慶.基于圖像處理的車(chē)牌定位及字符識(shí)別算法研究[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2014，36（8）：26-30.

[11]趙田，安婧，韓彩霞，等.面向自然環(huán)境的車(chē)牌檢測(cè)算法設(shè)計(jì)[J].蘭州文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，32（4）：60-63，82.

[12]黃勇軍，溫錦鋒，關(guān)芳芳，等.92式機(jī)動(dòng)車(chē)號(hào)牌檢驗(yàn)鑒定方法的研究[J].廣東公安科技，2012（4）：16-18.

[13]馬爽，樊養(yǎng)余，雷濤，等.一種基于多特征提取的實(shí)用車(chē)牌識(shí)別方法[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2013，30（11）：3495-3499.