基于視頻樁的路內(nèi)停車管理系統(tǒng)框架研究

范福海，李向榮

(青島科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，山東青島266061)

0 引言

相比動態(tài)交通問題而言，靜態(tài)交通問題不僅是交通問題，更是土地利用率問題。對于現(xiàn)代化城市建設(shè)，土地資源非常有限，不可能建設(shè)充分的路外停車場來滿足靜態(tài)交通的需要。隨著人們生活節(jié)奏的加快，路內(nèi)停車作為路外停車的一種輔助和補(bǔ)充，越發(fā)凸顯出其存在的重要性和必要性[1-2]。

本文研究的城市道路路內(nèi)智慧停車方案，依托了視頻智能識別技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，采用前端視頻檢測設(shè)備自動獲取停車位的車輛信息，通過網(wǎng)絡(luò)與平臺進(jìn)行通信，系統(tǒng)自動計(jì)時計(jì)費(fèi)，駕駛?cè)死弥悄苁謾C(jī)終端通過微信公眾號、用戶應(yīng)用等方式自動獲取停車信息并完成自助繳費(fèi)，從而實(shí)現(xiàn)路內(nèi)公共停車位的自動化管理[1,3]。

1 路內(nèi)停車管理方案概述

伴隨城市路內(nèi)停車需求的發(fā)展，已經(jīng)涌現(xiàn)出多種有關(guān)路內(nèi)停車管理問題的解決方案，由起初純?nèi)斯た垂芡＼囄荒Ｊ?，逐漸衍生出采用咪表、地磁檢測器+手持POS(Point of Sales)終端、地磁+相機(jī)等模式，而后又出現(xiàn)了完全利用視頻檢測器自動采集數(shù)據(jù)的模式[4]。各項(xiàng)解決方案的思路各有利弊，詳見表1。

針對城市智能交通管理發(fā)展的需要，采用視頻模式無疑是解決城市靜態(tài)交通中路內(nèi)停車的優(yōu)選方案。該方案采用比較流行的視頻識別圖像處理技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛信息的采集和處理，記錄停車原始數(shù)據(jù)與停車拍照證據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)自動化、無人值守、可追溯、公開透明的智能化模式，迎合現(xiàn)代城市智慧停車發(fā)展的需要，為緩解城市道路交通擁堵、方便車主出行提供了良好的方案參照[1]。

2 路內(nèi)停車業(yè)務(wù)流程

以江蘇省常熟市路內(nèi)停車的基本業(yè)務(wù)為例，說明視頻模式自動處理的流程。前端視頻檢測器完成停車位信息采集，平臺根據(jù)前端采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)處理，并將結(jié)果反饋給前端，從而完成兩者的通信交互，形成一個閉環(huán)。

2.1 訂單創(chuàng)建

視頻樁檢測到有車輛駛?cè)胪＼囄缓?，即進(jìn)行車輛信息采集(包括車牌號、車輛局部圖片等)，采集完成后系統(tǒng)將數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上傳至云平臺，云平臺再根據(jù)具體業(yè)務(wù)的要求處理這些信息數(shù)據(jù)(見圖1)。例如：1)車主是否是注冊會員，如果不是，平臺將判斷結(jié)果反饋給前端設(shè)備，視頻樁以燈控形式展現(xiàn)給車主，提醒車主需要注冊會員，同時會在后臺數(shù)據(jù)庫生成相應(yīng)的停車訂單計(jì)時計(jì)費(fèi)，如果是會員，則直接進(jìn)行接下來的判斷；2)車輛是否存在歷史未繳費(fèi)訂單，如果沒有，系統(tǒng)生成停車訂單進(jìn)行計(jì)時計(jì)費(fèi)，如果存在，則通知視頻樁以燈控形式提醒車主及時繳納歷史欠費(fèi)，同時生成停車訂單進(jìn)行計(jì)時計(jì)費(fèi)。

2.2 訂單結(jié)束

視頻樁檢測到有車輛駛離停車位，并將駛離數(shù)據(jù)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)上傳至云平臺，云平臺根據(jù)業(yè)務(wù)要求進(jìn)行離場收費(fèi)等處理(見圖2)。如果車主不是注冊會員，則直接結(jié)束停車訂單，并將訂單置為欠費(fèi)，待該車輛再次停車時，進(jìn)行駛?cè)霕I(yè)務(wù)判斷。如果車主是注冊會員，則系統(tǒng)會進(jìn)行會員賬戶余額的判斷，若余額足以支付本次停車費(fèi)用，系統(tǒng)進(jìn)行自動扣費(fèi)或提示用戶主動繳納本次停車費(fèi)，如果余額不足以支付本次停車費(fèi)用，系統(tǒng)直接將此次訂單置為欠費(fèi)狀態(tài)，會員用戶可以通過手機(jī)應(yīng)用或微信公眾號等途徑進(jìn)行該欠費(fèi)訂單的費(fèi)用補(bǔ)交。

表1 停車計(jì)時收費(fèi)模式對比Tab.1 Comparison of parking time charging modes

2.3 欠費(fèi)訂單的處理

對于車輛欠費(fèi)離場訂單的處理是實(shí)現(xiàn)停車訂單閉環(huán)的最后一步，也是較為關(guān)鍵的一步。欠費(fèi)訂單的有效處理可以更好地保證整個系統(tǒng)的完整性，避免出現(xiàn)車主利用系統(tǒng)漏洞惡意欠費(fèi)、故意逃費(fèi)的現(xiàn)象。對于道路停車收費(fèi)，需要當(dāng)?shù)卣块T進(jìn)行規(guī)劃、批準(zhǔn)后并分配至各運(yùn)營公司管理，因此，整套系統(tǒng)的管理可實(shí)現(xiàn)與城市公安系統(tǒng)的聯(lián)動，從一定程度上可以更好地保證對欠費(fèi)訂單實(shí)施有效管理。

對于非會員用戶存在欠費(fèi)訂單的情況，當(dāng)其下一次產(chǎn)生停車訂單時，用戶可根據(jù)視頻樁燈控提示，通過下載手機(jī)應(yīng)用，或關(guān)注微信公眾號等途徑注冊會員并充值，而后查看欠費(fèi)訂單并進(jìn)行自助繳費(fèi)。另外，運(yùn)營公司應(yīng)組織后臺運(yùn)維人員定期進(jìn)行欠費(fèi)訂單的梳理與統(tǒng)計(jì)，當(dāng)非會員用戶欠費(fèi)訂單達(dá)到一定額度時，可以與城市公安系統(tǒng)協(xié)調(diào)，對信用度低的用戶進(jìn)行相應(yīng)的處理。對于會員用戶存在欠費(fèi)，其本身就可以通過手機(jī)應(yīng)用或微信公眾號等途徑進(jìn)行充值繳費(fèi)，而如果其欠費(fèi)達(dá)到一定額度未繳納時，后臺可通過發(fā)送短信、手機(jī)應(yīng)用或微信公眾號推送消息等途徑提醒用戶及時繳納欠費(fèi)。同時，亦可協(xié)同公安部門對其實(shí)施相應(yīng)的處理。因此，對于城市道路的收費(fèi)，需要運(yùn)營機(jī)構(gòu)與政府相關(guān)部門協(xié)調(diào)完成，才能保證整套模式的長期良性運(yùn)行。

3 云平臺部署拓?fù)鋱D

根據(jù)具體的業(yè)務(wù)開發(fā)要求和整體停車流程架構(gòu)，搭建一套完備的云平臺部署網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D(見圖3)。本系統(tǒng)結(jié)合前端視頻信息采集設(shè)備，數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng)、4G 無線網(wǎng)、Wi-Fi 等)，云平臺服務(wù)(涵蓋數(shù)據(jù)庫服務(wù)、應(yīng)用及接口服務(wù)、緩存及存儲服務(wù)、微信公眾號服務(wù)等)，以及手機(jī)應(yīng)用、短信息和微信客戶端等數(shù)據(jù)展現(xiàn)終端，構(gòu)成較為完善的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架[4-7]。

3.1 功能特征

停車管理云服務(wù)平臺部署架構(gòu)在整個城市路內(nèi)停車運(yùn)營系統(tǒng)中承擔(dān)著非常重要的責(zé)任，為每個停車管理的參與方提供服務(wù)。其有效地將視頻檢測前端與用戶群終端聯(lián)系在一起，一方面確保對各個地區(qū)停車位信息的實(shí)時處理、快速反饋；另一方面保證對車主提出的需要或發(fā)起的請求進(jìn)行及時準(zhǔn)確處理，提供友好服務(wù)。整個系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能總結(jié)如下。

1）全自動視頻檢測。

采用視頻檢測的方式實(shí)現(xiàn)停車位車輛狀態(tài)的檢測，能夠自動判別車輛駛?cè)牒婉傠x，完成車牌識別。采用超低照度130 萬或200萬像素CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)傳感器，提供高質(zhì)量圖像，適應(yīng)各種復(fù)雜監(jiān)控環(huán)境，可實(shí)現(xiàn)全天候高精度的車輛檢測和識別。同時，將智能檢測算法、視頻成像單元、補(bǔ)光單元等模塊高度一體化集成，相比早期的咪表設(shè)備，具有可靠性高、成本低的優(yōu)勢。另外，支持MQ(Message Queue)消息中間件、HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)、 FTP(File Transfer Protocol)等數(shù)據(jù)上傳方式，中心系統(tǒng)接入靈活，可上傳車牌、車型等數(shù)據(jù)和圖片。

2）停車信息的處理。

停車位數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確處理是一項(xiàng)極其繁重的工作，對于整個系統(tǒng)架構(gòu)，所有的停車位數(shù)據(jù)都需要一個云平臺進(jìn)行相應(yīng)處理。例如，視頻檢測設(shè)備發(fā)送的停車位實(shí)時信息，需要平臺進(jìn)行業(yè)務(wù)的處理并反饋給設(shè)備；停車位車輛訂單的處理，包括訂單的計(jì)時計(jì)費(fèi)及會員用戶的信息等；用戶端通過微信公眾號、手機(jī)應(yīng)用等方式觸發(fā)請求，注冊、查詢及繳費(fèi)等。這些都通過小服務(wù)程序(Servlet)提交給平臺，完成處理與運(yùn)算并反饋處理結(jié)果，這不僅要求對數(shù)據(jù)的處理具有實(shí)時性，更要確保處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3）停車記錄的存儲與緩存。

停車用戶對于停車記錄的查詢與追訴是涉及民生問題的一項(xiàng)重要任務(wù)，整個系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)的存儲與緩存功能。選用MySQL數(shù)據(jù)庫作為停車數(shù)據(jù)管理工具，可以處理擁有上千萬條記錄的大型數(shù)據(jù)，具有良好的運(yùn)行效率，有豐富的網(wǎng)絡(luò)支持。嵌入到云平臺服務(wù)系統(tǒng)中，對外提供查詢等接口，經(jīng)過協(xié)議解析后，用戶可隨時通過手機(jī)應(yīng)用或微信等途徑查詢停車訂單，其也可用于后臺管理員查詢數(shù)據(jù)。另外，平臺還提供緩存服務(wù)，當(dāng)會員用戶再次提交相同請求提交時，將直接讀取本地緩存數(shù)據(jù)，而不再向服務(wù)器真正發(fā)送數(shù)據(jù)，讓用戶感覺到手機(jī)應(yīng)用響應(yīng)速度快，提升用戶體驗(yàn)，減輕服務(wù)器壓力。

4）停車費(fèi)用的支付。

對于城市路內(nèi)智慧停車位的應(yīng)用，用戶端不僅提供停車信息的查詢功能，還應(yīng)實(shí)現(xiàn)停車費(fèi)的支付功能。車主無須進(jìn)行現(xiàn)金交易，可以直接通過手機(jī)應(yīng)用或微信公眾號實(shí)現(xiàn)支付寶、微信、銀聯(lián)卡、會員賬戶余額等各種電子手段在線支付停車費(fèi)，完成繳費(fèi)后，車主可獲得短信通知和消息推送。此方式提升了停車位的周轉(zhuǎn)率，避免因收費(fèi)效率低導(dǎo)致停車出入擁堵，同時也實(shí)現(xiàn)了車主繳費(fèi)智能化，無須現(xiàn)場收費(fèi)人員的干預(yù)，在一定程度上節(jié)約了人工成本[5]。

3.2 系統(tǒng)優(yōu)勢

本系統(tǒng)為采用基于前端視頻檢測技術(shù)、云平臺數(shù)據(jù)服務(wù)以及信息展示終端等技術(shù)的城市道路路內(nèi)智慧停車管理系統(tǒng)。已在常熟市里顏港路、環(huán)城路、河?xùn)|街等路段投入使用。通過對2017年2—5 月現(xiàn)場的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，與其他路內(nèi)管理系統(tǒng)方案相比，具有以下優(yōu)勢：

1）前端采用視頻檢測設(shè)備，集成攝像頭采集模塊、燈控指示模塊以及夜間補(bǔ)光模塊等，自動化程度高，省去了人工參與，有效降低運(yùn)營成本，實(shí)現(xiàn)真正的無人值守。

2）系統(tǒng)保留車主的停車數(shù)據(jù)和現(xiàn)場采集的圖片記錄用于后期車主繳費(fèi)或投訴處理憑據(jù)，有效提升了用戶對本套系統(tǒng)的信任度。另外，圖片可作為違法停車的證據(jù)，針對不規(guī)范停車、惡意欠費(fèi)等行為實(shí)現(xiàn)非現(xiàn)場執(zhí)法，減少人工干預(yù)。

3）管理部門可以通過平臺端實(shí)時快速地獲取收費(fèi)數(shù)據(jù)及各類管理信息，實(shí)現(xiàn)與公安部門業(yè)務(wù)聯(lián)動。這些數(shù)據(jù)信息還可為下一步停車規(guī)劃提供依據(jù)。

4）車主可通過智能手機(jī)終端實(shí)時查詢車輛停車、繳費(fèi)等有關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)信息的透明化。

5）根據(jù)常熟市后臺運(yùn)維人員的分析，正式收費(fèi)運(yùn)營的視頻停車位超過600 個，視頻檢測識別率達(dá)99.05%以上，停車位周轉(zhuǎn)率提高至以前的2.5 倍，營業(yè)額更是得到大幅度提升，這在一定程度上加速了路內(nèi)視頻檢測模式的推廣與應(yīng)用。

圖3 云平臺部署拓?fù)鋱DFig.3 Cloud platform deployment topology

4 結(jié)語

中國對于城市現(xiàn)代化智慧停車的研究尚屬發(fā)展階段。伴隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對智能交通研究的深入，縱觀近幾年城市智能交通的發(fā)展概況，未來城市智慧停車管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢及前景主要有以下幾個方面：

1）停車位置誘導(dǎo)、反向?qū)ぼ囌T導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)，減少車主尋泊時間，緩解交通擁堵；

2）完全實(shí)現(xiàn)線上電子支付，達(dá)到完全的停車位無人值守、收費(fèi)自動化；

3）車主停車信息實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，打破信息孤島；

4）可以與充電樁結(jié)合，為電動車輛提供充電服務(wù)；

5）通過智慧停車衍生出更多二次服務(wù)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)行業(yè)交流與滲透。