城市級智慧停車綜合管理系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

張明慧 史小輝,2*

1(西安建筑科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 陜西 西安 710055)2(西安建筑科技大學(xué)靜態(tài)交通研究院 陜西 西安 710055)

0 引 言

近年來城市的機(jī)動車保有量持續(xù)增長而停車泊位卻供給不足，由此帶來了停車?yán)щy、交通擁堵等一系列問題。2015年8月，國家發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)城市停車設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》，要求充分調(diào)動社會資本，推動停車產(chǎn)業(yè)化、市場化，同時(shí)在停車場建設(shè)的智能化和信息化等方面提出了具體要求[1]。2015年9月，住建部印發(fā)《城市停車設(shè)施規(guī)劃導(dǎo)則》，明確提出強(qiáng)化停車服務(wù)的信息化以及建設(shè)停車誘導(dǎo)指示系統(tǒng)。2016年國家發(fā)改委發(fā)布的新型智慧城市評價(jià)指標(biāo)與智慧停車行業(yè)息息相關(guān)。

當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展日新月異，新的時(shí)代背景下停車行業(yè)的智能化、信息化升級與改造勢在必行[2-4]。本文基于大數(shù)據(jù)技術(shù)、車牌自動識別技術(shù)、交通攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、傳感器數(shù)據(jù)采集技術(shù)，對各停車場及路內(nèi)泊位停車數(shù)據(jù)、收費(fèi)數(shù)據(jù)等進(jìn)行計(jì)算分析；設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了城市級智慧停車綜合管理系統(tǒng)，將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)停車行業(yè)深度融合，為緩解城市交通擁堵及停車?yán)щy提供了可參考的解決方案[5-7]。本文提出的城市級智慧停車綜合管理系統(tǒng)不僅優(yōu)化了停車流程、提高停車收費(fèi)效率而且已成功應(yīng)用到長春市105個封閉停車場和28條街道的路內(nèi)/路側(cè)停車泊位。

1 需求分析

目前國內(nèi)的城市級智慧停車行業(yè)正處于快速上升階段[8]。智慧停車需求可從以下三個方面來分析。

1) 從車主角度來看，停車本身是一個亟待解決的剛性需求問題。智慧停車通過提供實(shí)時(shí)車場信息、車位引導(dǎo)和電子支付等服務(wù)，可以減少用戶在停車、取車上花費(fèi)的時(shí)間，提高人們的出行效率，提升城市居民的生活幸福感。

2) 從停車場的角度來看，除了供需矛盾,傳統(tǒng)停車場的管理也存在較大問題。不同類型的停車場在規(guī)模、車流量、車位 使用率/閑置率等方面具有各自的特點(diǎn)，要提升停車場運(yùn)營效率就要針對不同停車場的特點(diǎn)提出不同的解決方案。

3) 從政府角度來看，智慧停車解決方案不僅可以彌補(bǔ)城市車位缺口、提高車位資源利用率，還可以幫助解決其他領(lǐng)域的公共生活問題：(1) 通過解決停車難題緩解城市交通擁堵；(2) 通過對車牌信息的識別以及對區(qū)域停車數(shù)據(jù)的掌握，幫助提升公共安全；(3) 通過構(gòu)建智慧停車生態(tài)圈促進(jìn)城市現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展；(4) 利用城市靜態(tài)停車數(shù)據(jù)幫助智慧城市規(guī)劃；(5) 通過將停車行為數(shù)據(jù)納入到國家整體信用體系中，完善信用體系的建設(shè)；(6) 通過停車指引減少路面徘徊時(shí)間，從而減少污染排放。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市級智慧停車綜合管理系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用網(wǎng)絡(luò)完成整個智慧停車管理系統(tǒng)平臺的搭建，與城市其他停車場信息系統(tǒng)進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)的共享。系統(tǒng)平臺共包含六個部分，分別為智慧城市停車綜合管理云平臺、智慧城市停車信息發(fā)布云平臺、智慧城市停車運(yùn)營云平臺、智慧城市停車監(jiān)控云平臺、智慧城市停車收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)，以及智慧城市手機(jī)App系統(tǒng)。各部分關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個系統(tǒng)以綜合管理平臺為支撐，在綜合管理平臺上構(gòu)建了其余四個平臺分別實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、監(jiān)控、運(yùn)營和收費(fèi)管理的功能。系統(tǒng)還有一部分是移動端子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)分為面向用戶的市民App和微信公共平臺以及面向收費(fèi)人員設(shè)計(jì)的收費(fèi)App、巡檢App。

圖1 城市級智慧停車子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)

2.1 綜合管理云平臺

智慧城市停車綜合管理云平臺采用B/S架構(gòu)，作為智慧城市停車場管理系統(tǒng)的核心模塊，該云平臺監(jiān)控管轄所有已接入停車場(泊位)的實(shí)時(shí)運(yùn)營。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)智慧車位、車輛信息、會員管理、物業(yè)管理、在線預(yù)約、智慧報(bào)表系統(tǒng)、系統(tǒng)設(shè)置、車場地圖、三方結(jié)算等九大功能，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。同時(shí)，智慧城市停車綜合管理云平臺匯集各個停車場客戶端的所有運(yùn)營信息，通過大數(shù)據(jù)分析，為停車場管理者提供合理的經(jīng)營策略。

圖2 智慧城市停車綜合管理云平臺系統(tǒng)功能架構(gòu)

2.2 信息發(fā)布云平臺

智慧城市停車信息發(fā)布云平臺通過安裝在停車場(庫)的車輛檢測設(shè)備檢測進(jìn)出車庫的車流量，經(jīng)過實(shí)時(shí)信息處理，用有線或無線通信系統(tǒng)(多對一)傳送到信息處理中心。信息處理中心分析處理各個車庫停車狀況，判斷各車庫空閑狀態(tài)，通過無線通信系統(tǒng)(一對多)發(fā)送至戶外LED停車誘導(dǎo)信息發(fā)布屏等終端顯示設(shè)備。智慧城市停車信息發(fā)布平臺系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖3所示。

圖3 智慧城市停車信息發(fā)布云平臺系統(tǒng)架構(gòu)

平臺主要模塊有：進(jìn)出車輛信息模塊、區(qū)域車位信息數(shù)據(jù)、區(qū)域內(nèi)車流曲線收費(fèi)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、App消息推送模塊、后臺設(shè)置模塊等。進(jìn)出車輛信息模塊主要提供車輛進(jìn)出停車場的實(shí)時(shí)信息和收費(fèi)情況，包括：進(jìn)入車輛信息、出庫車輛信息、過車收費(fèi)信息。用戶可以通過車庫車位動態(tài)了解車位使用狀態(tài)，通過輸入停車庫的區(qū)域，即可查詢到該區(qū)域內(nèi)車庫總數(shù)、總車位數(shù)和可用車位數(shù)。通過該平臺可以不定期推送優(yōu)惠活動等信息給市民App。后臺設(shè)置可以查看用戶管理等信息，可以隨時(shí)查看會員停車和消費(fèi)情況。

2.3 運(yùn)營云平臺

智慧城市停車運(yùn)營云平臺可對城市停車數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與挖掘應(yīng)用，通過建立量化模型和決策支持模型，為停車政策的調(diào)整提供輔助決策支持。智慧城市停車云平臺可系統(tǒng)性地協(xié)調(diào)靜態(tài)交通和動態(tài)交通，能有效緩解停車?yán)щy和交通擁堵。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。主要功能包括智慧運(yùn)營地圖、車庫狀態(tài)報(bào)表、過車收費(fèi)信息報(bào)表、車場收費(fèi)方式占比、預(yù)定報(bào)表及停車場停車時(shí)長與費(fèi)用散點(diǎn)圖。

圖4 智慧城市停車運(yùn)營云平臺系統(tǒng)架構(gòu)

2.4 監(jiān)控云平臺

智慧城市停車監(jiān)控云平臺可以對各個停車場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將每個停車場進(jìn)出車輛的詳細(xì)信息發(fā)回系統(tǒng)平臺，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)管理人員可通過平臺實(shí)時(shí)了解車場運(yùn)營情況，通過交易報(bào)表和數(shù)據(jù)分析等，可以有效提高車場的使用率和服務(wù)水平。

智慧城市停車監(jiān)控云平臺整體架構(gòu)如圖5所示，共分為四層。數(shù)據(jù)展現(xiàn)層主要體現(xiàn)為用戶圖形界面，基礎(chǔ)設(shè)施將采集到的數(shù)據(jù)匯聚到存儲層，經(jīng)過綜合服務(wù)層提供相應(yīng)的功能，主要分為車輛出入信息、車庫車位狀態(tài)、車流量統(tǒng)計(jì)、過車收費(fèi)監(jiān)控和后臺設(shè)置，最后體現(xiàn)到展現(xiàn)層，表現(xiàn)為具體的圖形和數(shù)據(jù)界面。

圖5 智慧城市停車監(jiān)控云平臺系統(tǒng)架構(gòu)

2.5 收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)

智慧城市停車收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全數(shù)據(jù)接口為指導(dǎo)，構(gòu)建了基礎(chǔ)設(shè)施層、匯聚存儲層、綜合服務(wù)層、展現(xiàn)層四個層次的架構(gòu)，如圖6所示。該系統(tǒng)的主要功能包括：管控進(jìn)出車輛，計(jì)費(fèi)，提高停車場進(jìn)出效率，采集停車場停車數(shù)據(jù)(結(jié)合云平臺可實(shí)現(xiàn)App掃碼支付、會員不停車出庫等多種收費(fèi)方式)。

圖6 智慧城市停車收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)架構(gòu)

2.6 智慧城市手機(jī)App系統(tǒng)

智慧城市手機(jī)App系統(tǒng)是集Web端、移動手機(jī)端、后臺運(yùn)營端、移動巡檢端、移動收費(fèi)端于一體建立的停車信息共享應(yīng)用平臺，充分利用手機(jī)等移動設(shè)備方便、靈活、高效率的特點(diǎn)，使用戶通過手機(jī)App、微信等手段隨時(shí)隨地掌握泊位動態(tài)信息和車輛停泊信息，并提供車位導(dǎo)航、車位預(yù)約、實(shí)時(shí)車態(tài)、在線繳費(fèi)等功能，真正實(shí)現(xiàn)全面、綠色、高效的靜態(tài)交通管理與智慧行車引導(dǎo)，有效解決了公眾出行所遇到的實(shí)際問題，讓智慧城市智慧停車真正惠及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗?/p>

3 應(yīng)用實(shí)例分析

長春市城區(qū)停車供需矛盾突出，停車難問題備受關(guān)注。據(jù)交警部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2014年7月，長春地區(qū)機(jī)動車保有量已達(dá)150萬輛，其中市區(qū)機(jī)動車總量突破88萬輛，市區(qū)平均每百戶家庭的汽車擁有率已達(dá)21.6%。目前新車注冊登記以每天300臺左右的速度增長，長春市城區(qū)機(jī)動車保有量早已突破100萬輛而停車泊位僅有21萬個。按照城市停車泊位1∶1.2的標(biāo)準(zhǔn)配置計(jì)算，停車位缺口率高達(dá)83.3%。目前長春市中心城區(qū)“停車難、停車亂”已成為交通擁堵的重要誘因，而且也成了影響投資環(huán)境和制約城市與區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。

3.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目以整個長春市為管轄范圍，規(guī)劃總停車泊位32 394個，擬建“兩橫三縱”快速路橋下停車場105個，停車場(泊位)分布如圖7所示。涵蓋長春市5個區(qū),其中:朝陽區(qū)9 959個，南關(guān)區(qū)6 304個，二道區(qū)6 062個，寬城區(qū)4 590個，綠園區(qū)3 620個。

圖7 長春城市停車場建設(shè)項(xiàng)目平面圖

長春市公共停車場(泊位)智慧管理平臺建設(shè)地點(diǎn)位于經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)昆山路855號長春市市政工程設(shè)計(jì)研究院內(nèi)，設(shè)有機(jī)房及監(jiān)控大廳，效果圖如圖8所示。

圖8 長春市智慧停車監(jiān)控大廳效果圖

3.2 平臺建設(shè)內(nèi)容及成果

長春市公共停車場(泊位)智慧管理平臺建設(shè)內(nèi)容包括云管理平臺、大數(shù)據(jù)平臺、監(jiān)控管理平臺、停車管理軟件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫建設(shè)等6個獨(dú)立子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)通過與智能終端設(shè)備對接集成長春智慧停車綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)如圖9所示，該架構(gòu)不僅確定了各個子系統(tǒng)之間的組織結(jié)構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還顯示了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)需求和各元素之間的對應(yīng)關(guān)系。

圖9 長春市智慧停車綜合管理系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

長春市公共停車場(泊位)智慧管理平臺用戶界面如圖10所示，平臺功能實(shí)現(xiàn)了:1) 采集記錄停車場相關(guān)基礎(chǔ)信息，包括停車場編號、區(qū)域編號、停車場名稱、停車場位置(經(jīng)緯度坐標(biāo))、收費(fèi)時(shí)段、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、高峰時(shí)段預(yù)測信息、停車場詳細(xì)地址及其他信息等；2) 采集記錄停車場進(jìn)出場車輛相關(guān)動態(tài)信息，包括號牌識別、車輛進(jìn)出時(shí)間、剩余車位數(shù)量、機(jī)動車抓拍圖像、停車集中區(qū)域預(yù)測等；3) 公共停車場提供的機(jī)動車圖像等信息可提供給相關(guān)授權(quán)單位接口；4) 提供智能交通網(wǎng)和公安網(wǎng)的實(shí)時(shí)信息發(fā)布，主要包括向指揮調(diào)度平臺發(fā)布停車場位置、總車位、空余車位、進(jìn)出場車輛圖片和號牌等信息；5) 向公安“DQB”系統(tǒng)發(fā)布進(jìn)出場車輛圖片和號牌等信息；6) 向外場行車誘導(dǎo)屏發(fā)布空余車位信息；7) 為其他社會化應(yīng)用提供相應(yīng)的車場信息。

圖10 長春市智慧停車管理平臺界面

長春市智慧停車市民App名稱為“長春泊車”。該App應(yīng)用界面如圖11所示。車輛查詢主要功能包括車輛的停車記錄、停放信息、繳費(fèi)金額等；用戶登錄界面功能主要包括賬號管理、發(fā)票記錄、余額積分等；車位查找導(dǎo)航界面主要功能包括長春市已接入平臺的停車場(泊位)總車位數(shù)顯示、剩余車位數(shù)顯示、最優(yōu)停車路線導(dǎo)航等。

圖11 “長春泊車”App界面展示

4 結(jié) 語

本文從城市智慧停車的整體需求與遠(yuǎn)期規(guī)劃出發(fā)，對“城市級”智慧停車綜合管理系統(tǒng)進(jìn)行較為深入的研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了城市級智慧停車綜合管理系統(tǒng)的六個部分，分別是：智慧城市停車綜合管理云平臺，智慧城市停車信息發(fā)布云平臺，智慧城市停車運(yùn)營云平臺，智慧城市停車監(jiān)控云平臺，智慧城市停車收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)，智慧城市手機(jī)App系統(tǒng)。

以長春市為例進(jìn)行城市級智慧停車綜合管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析。針對市區(qū)105個封閉停車場和28條街道的路內(nèi)/路側(cè)停車泊位，利用長春市城市立交已有的光纖環(huán)網(wǎng)，使分布在“兩橫三縱”快速路下的所有停車數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至智慧停車管理平臺，最終實(shí)現(xiàn)集中管理、分散控制的高效運(yùn)行模式。該系統(tǒng)對長春市乃至吉林省的停車產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展起到了促進(jìn)作用，為長春市帶來了顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。