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(fèi)慢、停車安全等停車問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了基于路邊停車場(chǎng)的城市智慧停車管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)結(jié)合了停車場(chǎng)車輛收費(fèi)和自動(dòng)化管理。是將停車場(chǎng)完全置于計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理下的高科技機(jī)電一體化產(chǎn)品。它支持感應(yīng)卡及手機(jī)支付，來(lái)車語(yǔ)音播報(bào)，誘導(dǎo)顯示屏，超聲波來(lái)車感應(yīng)、車輛及駕駛員抓拍、車位占位器、終端查詢平臺(tái)，同時(shí)還能進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)互連，快速查找車位，降低車輛繞行距離，對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)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(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市化進(jìn)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(yán)峻挑戰(zhàn)，由此引發(fā)的交通擁堵、交通事故、交通治安、停車?yán)щy、違章停車、停車糾紛等現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，停車管理的工作日趨復(fù)雜，嚴(yán)重影響城市交通、阻礙社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展。如何解決城市車輛停放是解決城市交通問(wèn)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(mén)保障經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展的迫切要求。

因此，我們要開(kāi)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(duì)車場(chǎng)、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(fèi)的現(xiàn)象，還能夠?qū)囕v車牌號(hào)、車型、顏色外觀和駕駛員人臉進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控抓拍識(shí)別并將信息上傳。同時(shí)該系統(tǒng)還能夠?qū)ν＼噲?chǎng)周邊的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，保障停車場(chǎng)周邊安全。來(lái)車自動(dòng)感應(yīng)，引導(dǎo)提示駕駛員自動(dòng)停車入位，自動(dòng)計(jì)時(shí)收費(fèi)。當(dāng)光線不足時(shí)，還可以對(duì)來(lái)車進(jìn)行補(bǔ)光處理。真正實(shí)現(xiàn)城市智慧停車。

1 智慧停車管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

本文討論的停車場(chǎng)是基于馬路一側(cè)規(guī)劃停車場(chǎng)。在每個(gè)停車位旁邊立桿設(shè)置一只能檢測(cè)器，用于計(jì)時(shí)收費(fèi)，同時(shí)內(nèi)置高清攝像機(jī)抓拍車輛和駕駛員圖像?？蛻艨梢酝ㄟ^(guò)查詢終端和安裝手機(jī)App進(jìn)行找車，通過(guò)尋車子模塊快速準(zhǔn)確找到車輛所在的方位，實(shí)現(xiàn)快速找到停車的位置。手機(jī)App具備車輛最優(yōu)路徑的顯示功能，還可以支持手機(jī)當(dāng)面付等地支付功能，實(shí)現(xiàn)快速付款。車位檢測(cè)器通過(guò)無(wú)線的方式與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)再接入系統(tǒng)服務(wù)器。經(jīng)視頻檢測(cè)車位空閑時(shí)，系統(tǒng)可無(wú)線控制某個(gè)車位占位器的開(kāi)啟，以提供車位預(yù)訂服務(wù)。智能停車場(chǎng)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(tái)系統(tǒng)構(gòu)成

整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)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(tái)具有停車服務(wù)、收費(fèi)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(yǔ)音IVR子系統(tǒng)、自助網(wǎng)站、手機(jī)APP客戶端。用戶可以通過(guò)電話語(yǔ)音、官方網(wǎng)站或手機(jī)APP客戶端訪問(wèn)系統(tǒng)，對(duì)停車位進(jìn)行停車申請(qǐng)服務(wù)或預(yù)訂服務(wù)。其中自助語(yǔ)音IVR子系統(tǒng)包括語(yǔ)音服務(wù)器，用于與用戶進(jìn)行語(yǔ)音交互，以處理停車申請(qǐng)及繳費(fèi)交易；CTI服務(wù)器，用于處理來(lái)自用戶的呼叫信息；PBX/ACD分配器，用于將電話自動(dòng)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(jìn)行業(yè)務(wù)判定，以及處理交易和清分結(jié)算，同時(shí)是客服團(tuán)隊(duì)、運(yùn)維管理團(tuán)隊(duì)的巡檢人員的工作平臺(tái)。包括運(yùn)維子系統(tǒng)、巡檢子系統(tǒng)以及信息處理板塊中的報(bào)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(fèi)判定子系統(tǒng)，用于對(duì)停車服務(wù)功能域的用戶停車消費(fèi)信息進(jìn)行判定，并把判定的結(jié)果作為消費(fèi)交易結(jié)算的依據(jù)；停車服務(wù)糾錯(cuò)子系統(tǒng)，用于對(duì)停車服務(wù)的信息進(jìn)行糾錯(cuò)，跟存儲(chǔ)的現(xiàn)有信息比對(duì)，無(wú)法通過(guò)現(xiàn)有信息進(jìn)行糾錯(cuò)的，上傳錯(cuò)誤情況；交易處理子系統(tǒng)，用于對(duì)檢測(cè)的車位狀態(tài)信息與用戶的停車申請(qǐng)信息進(jìn)行匹配處理，生成停車交易訂單，以便消費(fèi)結(jié)算；清分結(jié)算子系統(tǒng)，用于對(duì)停車交易訂單進(jìn)行結(jié)算，以及處理通過(guò)第三方充值平臺(tái)對(duì)用戶帳戶進(jìn)行充值。

信息處理板塊主要是對(duì)告警進(jìn)行處理提醒，對(duì)各類運(yùn)維信息進(jìn)行可視化監(jiān)控，以及實(shí)現(xiàn)報(bào)表分析和指標(biāo)分析，實(shí)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(gè)車場(chǎng)車位現(xiàn)狀情況，實(shí)時(shí)更新。各個(gè)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(gè)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(shí)時(shí)狀態(tài)。報(bào)表子系統(tǒng)提供報(bào)表功能，統(tǒng)計(jì)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(fèi)金額?？傁M(fèi)金額、進(jìn)行中的、欠費(fèi)的、待補(bǔ)繳的，注冊(cè)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(tái)外部的各種信息系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)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(jìn)行處理。用戶通過(guò)前端服務(wù)板塊中自助語(yǔ)音IVR子系統(tǒng)、自助網(wǎng)站和手機(jī)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(fèi)判定子系統(tǒng)和停車服務(wù)糾錯(cuò)子系統(tǒng)完成停車服務(wù)的功能。

1.2 管理平臺(tái)

管理平臺(tái)主要功能：利用管理系統(tǒng)平臺(tái)，運(yùn)營(yíng)單位能夠?qū)ν＼囘\(yùn)營(yíng)實(shí)施有效監(jiān)管。包括系統(tǒng)監(jiān)控，通過(guò)直觀的GIS地圖直觀顯示本車場(chǎng)實(shí)時(shí)路邊停車情況；支持生成報(bào)表，可自動(dòng)生成運(yùn)維報(bào)表、財(cái)務(wù)報(bào)表、設(shè)備報(bào)表、客服報(bào)表、用戶報(bào)表等多種報(bào)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(yùn)營(yíng)設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而便于設(shè)備管理人員的管理維護(hù)，節(jié)省時(shí)間、提高效率；人員管理，實(shí)時(shí)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(jī)APP客戶端軟件的使用時(shí)路邊停車付費(fèi)模式的創(chuàng)新，用戶可以通過(guò)APP實(shí)現(xiàn)充值、申請(qǐng)繳費(fèi)、續(xù)費(fèi)、轉(zhuǎn)移賬戶、注銷、查詢、停車業(yè)務(wù)交易、停車付費(fèi)記憶車位搜索、車位導(dǎo)航、信息查詢燈功能。

當(dāng)用戶在行駛到某個(gè)路邊街道時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)推送最佳的車位信息到用戶手機(jī)APP客戶端，讓用戶很方便進(jìn)行泊車購(gòu)買(mǎi)服務(wù)，不需要再讓用戶進(jìn)行泊位搜索或者開(kāi)車在某個(gè)路段尋找空車位，同時(shí)根據(jù)用戶的地理坐標(biāo)以及當(dāng)前某個(gè)路段的空車位的地理坐標(biāo)，根據(jù)處理平臺(tái)自動(dòng)推送最佳的停車位信息到用戶中心，自動(dòng)分析最佳距離，同時(shí)利用手機(jī)APP客戶端的調(diào)取GIS地圖自動(dòng)指引和導(dǎo)航，使用戶在最短時(shí)間實(shí)現(xiàn)停車需求，完全實(shí)現(xiàn)智慧化城市路邊停車消費(fèi)服務(wù)。

2 車位視頻檢測(cè)

每個(gè)車位的智能設(shè)備中內(nèi)嵌微型攝像機(jī)， 實(shí)時(shí)地獲知車位的狀態(tài)信息和車型車牌信息，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)視偷盜等違法犯罪情況以及火災(zāi)的發(fā)生。當(dāng)來(lái)車停車入位時(shí)，攝像機(jī)還會(huì)對(duì)駕駛員進(jìn)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(dá)入口，超聲波檢測(cè)到有車輛駛?cè)霑r(shí)，觸發(fā)車輛攝像機(jī)進(jìn)行拍照，同時(shí)對(duì)駕駛員進(jìn)行拍照，視頻車牌識(shí)別軟件自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)碼，并顯示在LED屏上，同時(shí)自動(dòng)上傳到處理服務(wù)平臺(tái)。對(duì)于無(wú)法識(shí)別車牌的車輛進(jìn)行車型顏色識(shí)別，并歸入待選列表保存在軟件中。同時(shí)，收費(fèi)管理系統(tǒng)中該車輛的停車計(jì)時(shí)開(kāi)始。圖2為車牌識(shí)別流程。

圖2 車牌識(shí)別流程圖Fig.2 License plate recognition flow chart

對(duì)于在出入口無(wú)法識(shí)別車牌的車輛，除了歸入待選列表外，還可以通過(guò)停車場(chǎng)視頻車位檢測(cè)終端來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛停放時(shí)間的統(tǒng)計(jì)。在每個(gè)車位上安裝一個(gè)視頻車位檢測(cè)終端，視頻車位檢測(cè)終端會(huì)不斷抓拍當(dāng)前的車位圖片并上傳到上級(jí)處理器進(jìn)行識(shí)別。有車停放時(shí)，上級(jí)處理器會(huì)識(shí)別出車輛的車牌號(hào)碼及車輛的開(kāi)始停放時(shí)間；當(dāng)車輛離開(kāi)車位時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)到車輛離開(kāi)并獲得車輛在車場(chǎng)的停放時(shí)間。從而作為對(duì)出入口視頻車牌識(shí)別的有力補(bǔ)充。

本系統(tǒng)不僅作為車牌識(shí)別、車場(chǎng)空車位引導(dǎo)，還可對(duì)車位進(jìn)行全天候24小時(shí)監(jiān)控。當(dāng)有車輛駛?cè)胲囄粫r(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)車輛及駕駛員進(jìn)行抓拍，對(duì)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(chǎng)、物業(yè)公司及開(kāi)發(fā)商都很好的提升了品牌形象。

車牌車型的識(shí)別具有以下幾個(gè)核心的階段：彩色轉(zhuǎn)灰度圖像、背景分割與目標(biāo)提取、車牌識(shí)別、圖像二值化、圖像梯度銳化、邊緣檢測(cè)、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(duì)提取的特征值進(jìn)行識(shí)別。

3 超聲波探測(cè)車輛

工作原理：根據(jù)光沿直線傳播的原理，當(dāng)光遇到障礙物時(shí)就會(huì)被反射回來(lái)，同理當(dāng)超聲波遇到障礙物(車輛)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一反射波，反射波傳送回接收端，根據(jù)時(shí)間差就可以判斷是否有車輛通過(guò)。正常情況下，沒(méi)有車輛時(shí)超聲波返回到超聲波檢測(cè)器用的時(shí)間比有車輛通過(guò)時(shí)用的時(shí)間要長(zhǎng)，當(dāng)接收到反射波的事件變短就可以判斷出車輛通過(guò)。優(yōu)點(diǎn)：首先超聲波檢測(cè)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(cè)器的節(jié)點(diǎn)控制器會(huì)按照輪詢的方式，對(duì)所連接的各個(gè)探測(cè)器信息進(jìn)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(chǎng)各個(gè)車位引導(dǎo)屏進(jìn)行空車位信息的顯示，從而實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)車輛進(jìn)入空余車位。

4 手機(jī)平臺(tái)融入停車場(chǎng)系統(tǒng)

車主可以隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)查詢停車場(chǎng)位置、空車位信息、預(yù)定車位，并進(jìn)行路線導(dǎo)航及繳納停車費(fèi)等。當(dāng)駕駛員駛?cè)胲囄粫r(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別車牌信息，自動(dòng)開(kāi)始計(jì)時(shí)收費(fèi)，車主停好車后，系統(tǒng)立即自動(dòng)車輛定位；當(dāng)駕駛員要離場(chǎng)時(shí)，可以掏出手機(jī)隨時(shí)查詢愛(ài)車位置。

車主使用預(yù)約功能即可在未到目標(biāo)停車場(chǎng)即可預(yù)約到停車位，系統(tǒng)自動(dòng)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(biāo)停車場(chǎng)分配的具體車位），顯示在手機(jī)客戶端上，用來(lái)引導(dǎo)車輛進(jìn)入所預(yù)約的空車位，并且手機(jī)客戶端能看出該停車場(chǎng)的目前車位信息、空車位占有率、停車指數(shù)預(yù)報(bào)、以及道路是否順暢等信息。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)針對(duì)于設(shè)置于道路兩側(cè)的停車位，在各個(gè)停車位旁邊設(shè)置一智能檢測(cè)器，用于實(shí)時(shí)采集路邊停車位信息，并進(jìn)行信息數(shù)據(jù)上傳；停車申請(qǐng)服務(wù)單元，用于查詢路邊停車相關(guān)的信息以及對(duì)停車位進(jìn)行停車申請(qǐng)，用戶通過(guò)APP、電話或網(wǎng)站對(duì)停車服務(wù)進(jìn)行申請(qǐng)與查詢；停車交易處理單元，用于對(duì)停車申請(qǐng)與停車狀態(tài)進(jìn)行處理，并生成停車訂單，對(duì)停車訂單進(jìn)行繳費(fèi)結(jié)算，同時(shí)對(duì)停車服務(wù)進(jìn)行判定及對(duì)停車訂單進(jìn)行糾錯(cuò)處理；運(yùn)營(yíng)管理單元，用于路邊停車位的狀態(tài)情況及停車設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；信息處理單元，用于對(duì)路邊所有停車位的停車情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理，違章停車或故障進(jìn)行告警處理，以及實(shí)時(shí)發(fā)布呈現(xiàn)路邊停車狀況。

圖3 移動(dòng)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(jí)工程師，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)；李秀云(1966-)，女，本科，高級(jí)工程師，主要從事電子計(jì)算機(jī)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)?？?，助理工程師，研究方向：電子設(shè)計(jì)與電路集成。