城市智慧停車管理系統(tǒng)

劉 哲，李秀云，董 雪，郭 川

（天津市電視技術(shù)研究所，天津 300010）

城市智慧停車管理系統(tǒng)

劉 哲，李秀云，董 雪，郭 川

（天津市電視技術(shù)研究所，天津 300010）

為了有效地解決堵車煩、停車難、找車難、繳費慢、停車安全等停車問題，本文設(shè)計了基于路邊停車場的城市智慧停車管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)結(jié)合了停車場車輛收費和自動化管理。是將停車場完全置于計算機統(tǒng)一管理下的高科技機電一體化產(chǎn)品。它支持感應(yīng)卡及手機支付，來車語音播報，誘導(dǎo)顯示屏，超聲波來車感應(yīng)、車輛及駕駛員抓拍、車位占位器、終端查詢平臺，同時還能進行網(wǎng)絡(luò)互連，快速查找車位，降低車輛繞行距離，對周邊環(huán)境進行監(jiān)控。

智慧停車；人臉抓拍；車輛抓拍；環(huán)境監(jiān)控

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市化進程發(fā)展迅速，城市汽車保有量逐年成倍提高，道路承載能力和停車資源停車能力面臨嚴峻挑戰(zhàn)，由此引發(fā)的交通擁堵、交通事故、交通治安、停車困難、違章停車、停車糾紛等現(xiàn)象日趨嚴重，停車管理的工作日趨復(fù)雜，嚴重影響城市交通、阻礙社會與經(jīng)濟發(fā)展。如何解決城市車輛停放是解決城市交通問題的重要課題，而停車管理往往不被重視。建設(shè)科學(xué)、規(guī)范、高效、智能的城市智慧停車管理系統(tǒng)，已經(jīng)成為政府相關(guān)職能部門保障經(jīng)濟建設(shè)與發(fā)展的迫切要求。

因此，我們要開發(fā)一套城市智慧停車管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對車場、車位、車輛、駕駛員的監(jiān)督和管理，不僅能有效減少和杜絕停車逃費的現(xiàn)象，還能夠?qū)囕v車牌號、車型、顏色外觀和駕駛員人臉進行實時監(jiān)控抓拍識別并將信息上傳。同時該系統(tǒng)還能夠?qū)ν＼噲鲋苓叺沫h(huán)境進行監(jiān)控，保障停車場周邊安全。來車自動感應(yīng)，引導(dǎo)提示駕駛員自動停車入位，自動計時收費。當光線不足時，還可以對來車進行補光處理。真正實現(xiàn)城市智慧停車。

1 智慧停車管理系統(tǒng)的設(shè)計

本文討論的停車場是基于馬路一側(cè)規(guī)劃停車場。在每個停車位旁邊立桿設(shè)置一只能檢測器，用于計時收費，同時內(nèi)置高清攝像機抓拍車輛和駕駛員圖像。客戶可以通過查詢終端和安裝手機App進行找車，通過尋車子模塊快速準確找到車輛所在的方位，實現(xiàn)快速找到停車的位置。手機App具備車輛最優(yōu)路徑的顯示功能，還可以支持手機當面付等地支付功能，實現(xiàn)快速付款。車位檢測器通過無線的方式與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，無線網(wǎng)絡(luò)再接入系統(tǒng)服務(wù)器。經(jīng)視頻檢測車位空閑時，系統(tǒng)可無線控制某個車位占位器的開啟，以提供車位預(yù)訂服務(wù)。智能停車場示意圖如圖1所示。

圖1 智慧停車管理系統(tǒng)示意圖Fig.1 Intelligent parking management system schematic

1.1 管理平臺系統(tǒng)構(gòu)成

整個系統(tǒng)平臺分為四大板塊，即：前端服務(wù)板塊、后端支撐板塊、信息處理板塊、數(shù)據(jù)交換板塊。系統(tǒng)平臺具有停車服務(wù)、收費交易、安全保障和監(jiān)管四大功能。

前端服務(wù)板塊主要是與車主之間的交互界面，包括：自助語音IVR子系統(tǒng)、自助網(wǎng)站、手機APP客戶端。用戶可以通過電話語音、官方網(wǎng)站或手機APP客戶端訪問系統(tǒng)，對停車位進行停車申請服務(wù)或預(yù)訂服務(wù)。其中自助語音IVR子系統(tǒng)包括語音服務(wù)器，用于與用戶進行語音交互，以處理停車申請及繳費交易；CTI服務(wù)器，用于處理來自用戶的呼叫信息；PBX/ACD分配器，用于將電話自動分配。

后端支撐板塊主要與硬件設(shè)備打交道并采集數(shù)據(jù)和進行業(yè)務(wù)判定，以及處理交易和清分結(jié)算，同時是客服團隊、運維管理團隊的巡檢人員的工作平臺。包括運維子系統(tǒng)、巡檢子系統(tǒng)以及信息處理板塊中的報表分析子系統(tǒng)、可視化呈現(xiàn)子系統(tǒng)、告警處理子系統(tǒng)。交易處理單元包括停車消費判定子系統(tǒng)，用于對停車服務(wù)功能域的用戶停車消費信息進行判定，并把判定的結(jié)果作為消費交易結(jié)算的依據(jù)；停車服務(wù)糾錯子系統(tǒng)，用于對停車服務(wù)的信息進行糾錯，跟存儲的現(xiàn)有信息比對，無法通過現(xiàn)有信息進行糾錯的，上傳錯誤情況；交易處理子系統(tǒng)，用于對檢測的車位狀態(tài)信息與用戶的停車申請信息進行匹配處理，生成停車交易訂單，以便消費結(jié)算；清分結(jié)算子系統(tǒng)，用于對停車交易訂單進行結(jié)算，以及處理通過第三方充值平臺對用戶帳戶進行充值。

信息處理板塊主要是對告警進行處理提醒，對各類運維信息進行可視化監(jiān)控，以及實現(xiàn)報表分析和指標分析，實現(xiàn)智慧決策?？梢暬尸F(xiàn)子系統(tǒng)提供可視化功能，主要是GIS地圖展示功能包括各個車場車位現(xiàn)狀情況，實時更新。各個區(qū)域的值班巡管人員相關(guān)信息以及值班歷史軌跡。以及各個區(qū)域的設(shè)備是否正常一目了然，顯示和監(jiān)控設(shè)備的實時狀態(tài)。報表子系統(tǒng)提供報表功能，統(tǒng)計截止日期各大區(qū)域泊位數(shù)使用情況占用比例，幾日交易數(shù)，消費金額?？傁M金額、進行中的、欠費的、待補繳的，注冊人數(shù)，上崗人數(shù)等相關(guān)信息。

數(shù)據(jù)交換板塊主要是和平臺外部的各種信息系統(tǒng)進行對接，設(shè)有數(shù)據(jù)交換單元，由外部數(shù)據(jù)接口服務(wù)器進行處理。用戶通過前端服務(wù)板塊中自助語音IVR子系統(tǒng)、自助網(wǎng)站和手機APP客戶端，以及后端支撐板塊中的停車數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、停車服務(wù)消費判定子系統(tǒng)和停車服務(wù)糾錯子系統(tǒng)完成停車服務(wù)的功能。

1.2 管理平臺

管理平臺主要功能：利用管理系統(tǒng)平臺，運營單位能夠?qū)ν＼囘\營實施有效監(jiān)管。包括系統(tǒng)監(jiān)控，通過直觀的GIS地圖直觀顯示本車場實時路邊停車情況；支持生成報表，可自動生成運維報表、財務(wù)報表、設(shè)備報表、客服報表、用戶報表等多種報表，為大數(shù)據(jù)分析提供完善的基礎(chǔ)資料；設(shè)備管理，前端運營設(shè)備狀態(tài)實時監(jiān)測，從而便于設(shè)備管理人員的管理維護，節(jié)省時間、提高效率；人員管理，實時記錄巡檢人員執(zhí)法軌跡、處理違章數(shù)、所處位置，便于調(diào)度管理。

1.3 APP服務(wù)

手機APP客戶端軟件的使用時路邊停車付費模式的創(chuàng)新，用戶可以通過APP實現(xiàn)充值、申請繳費、續(xù)費、轉(zhuǎn)移賬戶、注銷、查詢、停車業(yè)務(wù)交易、停車付費記憶車位搜索、車位導(dǎo)航、信息查詢燈功能。

當用戶在行駛到某個路邊街道時，系統(tǒng)自動推送最佳的車位信息到用戶手機APP客戶端，讓用戶很方便進行泊車購買服務(wù)，不需要再讓用戶進行泊位搜索或者開車在某個路段尋找空車位，同時根據(jù)用戶的地理坐標以及當前某個路段的空車位的地理坐標，根據(jù)處理平臺自動推送最佳的停車位信息到用戶中心，自動分析最佳距離，同時利用手機APP客戶端的調(diào)取GIS地圖自動指引和導(dǎo)航，使用戶在最短時間實現(xiàn)停車需求，完全實現(xiàn)智慧化城市路邊停車消費服務(wù)。

2 車位視頻檢測

每個車位的智能設(shè)備中內(nèi)嵌微型攝像機， 實時地獲知車位的狀態(tài)信息和車型車牌信息，同時還可以實時監(jiān)視偷盜等違法犯罪情況以及火災(zāi)的發(fā)生。當來車停車入位時，攝像機還會對駕駛員進行抓拍，篩選出最清晰正臉圖像存入系統(tǒng)中，為以后的工作提供幫助。

車輛到達入口，超聲波檢測到有車輛駛?cè)霑r，觸發(fā)車輛攝像機進行拍照，同時對駕駛員進行拍照，視頻車牌識別軟件自動識別車牌號碼，并顯示在LED屏上，同時自動上傳到處理服務(wù)平臺。對于無法識別車牌的車輛進行車型顏色識別，并歸入待選列表保存在軟件中。同時，收費管理系統(tǒng)中該車輛的停車計時開始。圖2為車牌識別流程。

圖2 車牌識別流程圖Fig.2 License plate recognition flow chart

對于在出入口無法識別車牌的車輛，除了歸入待選列表外，還可以通過停車場視頻車位檢測終端來實現(xiàn)對車輛停放時間的統(tǒng)計。在每個車位上安裝一個視頻車位檢測終端，視頻車位檢測終端會不斷抓拍當前的車位圖片并上傳到上級處理器進行識別。有車停放時，上級處理器會識別出車輛的車牌號碼及車輛的開始停放時間；當車輛離開車位時，系統(tǒng)會檢測到車輛離開并獲得車輛在車場的停放時間。從而作為對出入口視頻車牌識別的有力補充。

本系統(tǒng)不僅作為車牌識別、車場空車位引導(dǎo)，還可對車位進行全天候24小時監(jiān)控。當有車輛駛?cè)胲囄粫r，系統(tǒng)會自動對車輛及駕駛員進行抓拍，對于停車刮擦、車窗被砸、車輛被盜、人為破壞等現(xiàn)象能夠提供有效的視頻證據(jù)，為車主提供了有利的保障，為物業(yè)管理提供了極大的便利，為商場、物業(yè)公司及開發(fā)商都很好的提升了品牌形象。

車牌車型的識別具有以下幾個核心的階段：彩色轉(zhuǎn)灰度圖像、背景分割與目標提取、車牌識別、圖像二值化、圖像梯度銳化、邊緣檢測、去除椒鹽噪聲、整體傾斜校正、提取特征值等。然后利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對提取的特征值進行識別。

3 超聲波探測車輛

工作原理：根據(jù)光沿直線傳播的原理，當光遇到障礙物時就會被反射回來，同理當超聲波遇到障礙物(車輛)時就會產(chǎn)生一反射波，反射波傳送回接收端，根據(jù)時間差就可以判斷是否有車輛通過。正常情況下，沒有車輛時超聲波返回到超聲波檢測器用的時間比有車輛通過時用的時間要長，當接收到反射波的事件變短就可以判斷出車輛通過。優(yōu)點：首先超聲波檢測器安裝在路側(cè)，不用破壞路面；其次，耐用且安裝方便。

連接探測器的節(jié)點控制器會按照輪詢的方式，對所連接的各個探測器信息進行收集，并按照一定規(guī)則將數(shù)據(jù)壓縮編碼后反饋給中央控制器，由中央控制器完成數(shù)據(jù)處理，并將處理后的車位數(shù)據(jù)發(fā)送到停車場各個車位引導(dǎo)屏進行空車位信息的顯示，從而實現(xiàn)引導(dǎo)車輛進入空余車位。

4 手機平臺融入停車場系統(tǒng)

車主可以隨時隨地通過手機查詢停車場位置、空車位信息、預(yù)定車位，并進行路線導(dǎo)航及繳納停車費等。當駕駛員駛?cè)胲囄粫r，系統(tǒng)自動識別車牌信息，自動開始計時收費，車主停好車后，系統(tǒng)立即自動車輛定位；當駕駛員要離場時，可以掏出手機隨時查詢愛車位置。

車主使用預(yù)約功能即可在未到目標停車場即可預(yù)約到停車位，系統(tǒng)自動為車主分配一空車位，并以地圖形式導(dǎo)航（地圖顯示線路：從此刻車輛位置到目標停車場分配的具體車位），顯示在手機客戶端上，用來引導(dǎo)車輛進入所預(yù)約的空車位，并且手機客戶端能看出該停車場的目前車位信息、空車位占有率、停車指數(shù)預(yù)報、以及道路是否順暢等信息。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)針對于設(shè)置于道路兩側(cè)的停車位，在各個停車位旁邊設(shè)置一智能檢測器，用于實時采集路邊停車位信息，并進行信息數(shù)據(jù)上傳；停車申請服務(wù)單元，用于查詢路邊停車相關(guān)的信息以及對停車位進行停車申請，用戶通過APP、電話或網(wǎng)站對停車服務(wù)進行申請與查詢；停車交易處理單元，用于對停車申請與停車狀態(tài)進行處理，并生成停車訂單，對停車訂單進行繳費結(jié)算，同時對停車服務(wù)進行判定及對停車訂單進行糾錯處理；運營管理單元，用于路邊停車位的狀態(tài)情況及停車設(shè)備進行實時監(jiān)控；信息處理單元，用于對路邊所有停車位的停車情況進行統(tǒng)計分析處理，違章停車或故障進行告警處理，以及實時發(fā)布呈現(xiàn)路邊停車狀況。

圖3 移動終端停車AppFig.3 Mobile terminal parking App

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Urban Intelligent Parking Management System

LIU Zhe, LI Xiu-yun, GUO chuan
(Tianjin Television Technology Institute, Tianjin 300010, China)

In order to effectively solve the traffic jam trouble, parking difficult, difficult to find a car, slow payment, parking safety, this paper designs a roadside parking lot smart city management system based. The system combines parking vehicle fees and automated management. The parking lot is completely under the unified management of the computer. It supports the card and mobile phone payment, car voice broadcast, induction display, ultrasonic induction, car driver and vehicle parking capture, parking space holder, terminal query platform, but also for network interconnection, quickly find parking spaces, reduce vehicle detour distance and the surrounding environment monitoring.

: Intelligent parking; Face capture; Vehicle snapshot; Environmental monitoring

TP273

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.10.040

本文著錄格式：劉哲，李秀云，董雪，等. 城市智慧停車管理系統(tǒng)[J]. 軟件，2017，38（10）：198-201

劉哲(1980-)，男，大學(xué)本科，高級工程師，研究方向：計算機科學(xué)與技術(shù)；李秀云(1966-)，女，本科，高級工程師，主要從事電子計算機專業(yè)方面的管理工作；董雪(1984-)，女，碩士研究生，工程師，研究方向：電路與系統(tǒng)；郭川(1983-)，男，大學(xué)專科，助理工程師，研究方向：電子設(shè)計與電路集成。