摘要：采用數(shù)據(jù)分析法與文獻調(diào)研法，基于“動靜協(xié)同”理念，探索智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計思路，從軟硬件集成及模塊架構(gòu)層面深入分析其實現(xiàn)路徑。該設(shè)計能提升停車平臺系統(tǒng)穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，為解決停車難問題提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)方案，促進城市交通管理智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：智慧停車；停車服務(wù)；動靜協(xié)同

一、前言

中國汽車報社在2024年5月份發(fā)布的我國汽車保有量調(diào)研顯示，到2023年底，國內(nèi)的機動車保有量已經(jīng)突破3.4億大關(guān)，此數(shù)據(jù)說明我國的用車人數(shù)正在爆發(fā)式增長，伴隨車流量增加而產(chǎn)生的“停車難，出行擠”問題也應(yīng)當(dāng)成為學(xué)界研究和重視的要點。隨著前端感知技術(shù)的發(fā)展，受該技術(shù)支持而形成的智慧化停車模式，被認為是解決停車難問題的重要方法，但是，該停車服務(wù)受限于車場的環(huán)境、硬件條件等因素，在實際應(yīng)用中對于停車問題的解決效力有限。為了更進一步提高智慧化停車對停車難問題的處理效果，將基于動靜協(xié)同探究智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計以及實現(xiàn)路徑，為智慧停車系統(tǒng)支持車場車輛正常出行予以技術(shù)支持。

二、智慧停車的發(fā)展現(xiàn)狀及面臨挑戰(zhàn)

（一）城市智慧停車建設(shè)的現(xiàn)狀

隨著科技的飛速發(fā)展，城市智慧停車系統(tǒng)借助物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等先進感知技術(shù)，實現(xiàn)了對停車位的精準(zhǔn)識別、高效管理以及便捷服務(wù)。這些技術(shù)的運用不僅提升了停車位的利用率，還極大地優(yōu)化了用戶體驗。為了應(yīng)對城市停車難題，“全市一盤棋”的管理模式逐漸成為行業(yè)共識[1]。該模式通過構(gòu)建統(tǒng)一的城市級停車平臺，實現(xiàn)了對全市停車資源的統(tǒng)籌管理和調(diào)度。據(jù)中國停車網(wǎng)市場研究中心數(shù)據(jù)統(tǒng)計，截至2023年5月，全國333個地級以上城市中已有174個城市建成城市級停車平臺，占比超過50%。這一數(shù)據(jù)充分證明了我國城市智慧停車建設(shè)的廣泛性和深入性。

（二）城市智慧停車建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)

盡管我國在城市智慧停車建設(shè)領(lǐng)域取得了顯著的進步，但面臨的挑戰(zhàn)亦不容忽視。當(dāng)前，主要挑戰(zhàn)體現(xiàn)在數(shù)據(jù)接入的完整性與穩(wěn)定性，以及停車大數(shù)據(jù)的深入應(yīng)用上。

首先，數(shù)據(jù)接入問題是制約智慧停車系統(tǒng)高效運行的關(guān)鍵。由于各停車場智慧化水平參差不齊，道閘品牌和技術(shù)路線多樣，導(dǎo)致停車平臺在數(shù)據(jù)接入時面臨極大的挑戰(zhàn)。以長沙市為例，其公共停車場數(shù)量龐大，但接入平臺的比例極低，僅為10%左右。同樣的情況也出現(xiàn)在濟南市，接入平臺的泊位占比僅為24%。這種數(shù)據(jù)接入的不完整性和不穩(wěn)定性，直接影響了城市智慧停車系統(tǒng)的運行效率和用戶體驗，阻礙了其智能化、精細化管理的實現(xiàn)。

其次，停車大數(shù)據(jù)的深入應(yīng)用也是當(dāng)前面臨的重要挑戰(zhàn)。城市停車系統(tǒng)的建設(shè)及運營多由政府平臺公司負責(zé)，而停車場的實際管理權(quán)則分散在各大物業(yè)公司手中。這種管理權(quán)的分散性導(dǎo)致全市停車場難以實現(xiàn)統(tǒng)一運營，從而限制了停車大數(shù)據(jù)在出行服務(wù)方面的應(yīng)用。特別是在出行誘導(dǎo)服務(wù)方面，由于多方管理、權(quán)屬不清等問題，導(dǎo)致協(xié)調(diào)誘導(dǎo)難以實現(xiàn)，無法為用戶提供高效、便捷的停車服務(wù)[2]。

因此，我國城市智慧停車建設(shè)在數(shù)據(jù)接入和大數(shù)據(jù)應(yīng)用方面仍面臨嚴峻挑戰(zhàn)，對于如何設(shè)計和應(yīng)用智慧停車系統(tǒng)，仍需要做進一步的完善和發(fā)展。

三、基于動靜協(xié)同的智慧停車系統(tǒng)設(shè)計思路

（一）動態(tài)信息實時監(jiān)測與引導(dǎo)

動態(tài)智慧停車設(shè)計上，實時數(shù)據(jù)采集、智能引導(dǎo)和交通流量預(yù)測作為智慧停車系統(tǒng)的核心技術(shù)，它們的整合與應(yīng)用不僅能夠有效解決停車難問題，還能顯著提升城市交通的運行效率。實時數(shù)據(jù)采集、智能引導(dǎo)和交通流量預(yù)測在智慧停車系統(tǒng)中并不是孤立的，而是相互依存、相互作用的。實時數(shù)據(jù)采集為智能引導(dǎo)和交通流量預(yù)測提供了必要的數(shù)據(jù)支持。智能引導(dǎo)則基于實時數(shù)據(jù)和預(yù)測結(jié)果，為駕駛員提供最優(yōu)的停車方案。交通流量預(yù)測則根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，預(yù)測未來時段的交通流量和停車需求，為停車場管理和城市規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支持。三者之間的緊密整合使得智慧停車系統(tǒng)能夠形成一個閉環(huán)的、自適應(yīng)的、智能化的管理體系，從而實現(xiàn)對停車資源的高效利用和交通擁堵的有效緩解[3]。

（二）靜態(tài)資源優(yōu)化管理與配置

靜態(tài)智慧停車設(shè)計上可以對城市停車資源進行全面的普查，以及合理規(guī)劃停車設(shè)施。停車資源普查是對城市停車資源進行全面、系統(tǒng)的調(diào)查和登記，旨在摸清城市停車資源的底數(shù)，為后續(xù)的停車管理和規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。普查的內(nèi)容應(yīng)包括公共停車場、路邊停車位、私人停車場等所有停車資源，確保所有資源都能納入系統(tǒng)管理中。通過停車資源普查，可以掌握城市停車資源的分布狀況、規(guī)模大小、使用狀況等信息，為制定科學(xué)的停車管理政策提供依據(jù)。普查結(jié)果還可以為城市規(guī)劃、交通規(guī)劃等提供重要的參考數(shù)據(jù)，促進城市停車資源的合理利用和高效管理[4]。

停車設(shè)施規(guī)劃是結(jié)合城市規(guī)劃和交通規(guī)劃，對停車設(shè)施進行合理布局和規(guī)劃的過程。規(guī)劃的目標(biāo)是實現(xiàn)停車設(shè)施與交通設(shè)施、公共設(shè)施等的協(xié)調(diào)發(fā)展，提高城市的整體運行效率。在停車設(shè)施規(guī)劃中，應(yīng)充分考慮城市的交通狀況、用地條件、人口分布等因素，科學(xué)預(yù)測未來的停車需求。還應(yīng)注重停車設(shè)施的便捷性、安全性、環(huán)保性等方面的要求，確保停車設(shè)施的建設(shè)符合城市發(fā)展的需求。在停車設(shè)施規(guī)劃中，還應(yīng)注重與公共交通、慢行交通等交通方式的銜接和配合，鼓勵市民采用公共交通、騎行、步行等綠色出行方式，減少機動車的使用量，從而緩解城市停車問題。

四、基于動靜協(xié)同的智慧停車系統(tǒng)的實現(xiàn)方案

（一）采集設(shè)備的引入及路徑算法的應(yīng)用

要實現(xiàn)動態(tài)化的智慧停車監(jiān)管，讓設(shè)計思路提及的幾項功能得到實現(xiàn)，需要整合多個硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)，以確保實時數(shù)據(jù)采集、智能引導(dǎo)和交通流量預(yù)測等核心功能的高效運行。以下是對整個系統(tǒng)實現(xiàn)方案的詳細描述。

智慧停車系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要依靠傳感器、攝像頭和車載導(dǎo)航設(shè)備/手機App。傳感器用于檢測車位的占用狀態(tài)，通常采用紅外線、超聲波或地磁傳感器，這些傳感器需要安裝在每個停車位上方或地面下方，確保準(zhǔn)確檢測車位狀態(tài)。攝像頭則用于輔助驗證車位狀態(tài)以及監(jiān)控停車場安全，它們應(yīng)安裝在停車場的關(guān)鍵位置，如進出口和通道交匯處，支持高清視頻傳輸和智能識別功能，如車牌識別[5]。

軟件系統(tǒng)依靠數(shù)據(jù)采集與處理模塊、智能引導(dǎo)模塊、交通流量預(yù)測模塊。數(shù)據(jù)采集與處理模塊負責(zé)接收硬件設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，進行預(yù)處理和存儲，同時提供數(shù)據(jù)查詢和共享功能。它采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)來存儲數(shù)據(jù)，并使用數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。智能引導(dǎo)模塊基于實時數(shù)據(jù)和用戶需求，為駕駛員提供最優(yōu)的停車方案。它使用算法計算最優(yōu)停車路徑，并結(jié)合GIS技術(shù)實現(xiàn)地圖展示和導(dǎo)航功能，一般為兩種算法組合，一種是最短路徑算法，即Dijkstra算法，這是一種用于帶權(quán)圖中單源最短路徑問題的貪心算法，是按路徑長度遞增的順序產(chǎn)生最短路徑，Dijkstra算法以節(jié)點間距離為例，假設(shè)dist[v]是從源節(jié)點到節(jié)點v的最短距離，visited[v]是一個布爾數(shù)組，表示節(jié)點v是否已被訪問。在智慧停車系統(tǒng)中，可以將停車場看作一個圖，節(jié)點為停車位，邊為停車位之間的可通行路徑，權(quán)重為路徑長度或所需時間，從而使用Dijkstra算法找到從入口到目標(biāo)停車位的最短路徑。另一種是A算法，A算法屬于啟發(fā)式搜索算法，結(jié)合了最佳優(yōu)先搜索的圖形遍歷算法和Dijkstra算法的特點，并使用了一個啟發(fā)函數(shù)來指導(dǎo)搜索方向，A算法中g(shù)（n）是從起點到當(dāng)前節(jié)點n的實際代價，h（n）是從當(dāng)前節(jié)點n到終點的估計代價。在智慧停車系統(tǒng)中，A算法可以用來尋找從入口到目標(biāo)停車位的最佳路徑。啟發(fā)函數(shù)h（n）可以根據(jù)停車場的具體布局和交通規(guī)則來定義，比如可以基于直線距離或歷史平均時間等。交通流量預(yù)測模塊利用大數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)技術(shù)預(yù)測未來時段的交通流量和停車需求。它采用大數(shù)據(jù)處理框架處理歷史數(shù)據(jù)，并應(yīng)用機器學(xué)習(xí)算法進行預(yù)測建模。系統(tǒng)管理與維護模塊依靠用戶管理、權(quán)限設(shè)置、系統(tǒng)監(jiān)控等功能，使用用戶權(quán)限管理系統(tǒng)進行用戶管理和權(quán)限設(shè)置，負責(zé)系統(tǒng)的日常管理和維護，并集成系統(tǒng)監(jiān)控工具對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控。

（二）調(diào)查方案的構(gòu)建及技術(shù)工具的配備

靜態(tài)化的停車管理實現(xiàn)方案見表1。

根據(jù)表1所示，在實現(xiàn)停車資源調(diào)查中，首先列出需要調(diào)查的停車資源相關(guān)信息，明確收集這些信息，如現(xiàn)場勘查、實地測量、實地計數(shù)和實時監(jiān)測等方法，然后用GIS系統(tǒng)、測繪工具、計數(shù)工具和傳感器等進行數(shù)據(jù)采集。對于采集的數(shù)據(jù)要做全面分析，見表2。

根據(jù)表2所示，需要明確數(shù)據(jù)分析的主要目標(biāo)，如掌握停車資源的分布狀況、規(guī)模大小和使用情況等，并使用地圖可視化、統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)挖掘等方法，將收集到的數(shù)據(jù)整理成結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫表格，包括停車場編號、地理位置、規(guī)模大小、車位數(shù)量和使用情況等信息，并將分析結(jié)果用于后續(xù)的停車設(shè)施規(guī)劃，為決策者提供數(shù)據(jù)支持，這樣的技術(shù)路線和表格可以清晰地展示停車資源普查的調(diào)查方案、分析思路以及相應(yīng)的技術(shù)路線，為實際實施提供參考[6]。

（三）實現(xiàn)動靜協(xié)同的綜合管理與調(diào)控

停車場名稱、位置、泊位數(shù)量、收費標(biāo)準(zhǔn)等靜態(tài)數(shù)據(jù)通常不會頻繁變動，因此接入時更注重數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。車場需要就數(shù)據(jù)格式、命名規(guī)范、數(shù)據(jù)項定義等制定一套統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，確保各停車場提供的數(shù)據(jù)能夠被系統(tǒng)統(tǒng)一識別和處理。對于已經(jīng)存在的停車場靜態(tài)數(shù)據(jù)，可以通過批量導(dǎo)入的方式一次性接入系統(tǒng)，通過提供數(shù)據(jù)模板、數(shù)據(jù)接口或數(shù)據(jù)管理工具來實現(xiàn)。在數(shù)據(jù)接入過程中，需要進行數(shù)據(jù)校驗，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。對于不符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，則要進行修正或退回[7]。

車輛進出記錄、泊位占用情況等動態(tài)數(shù)據(jù)則需要實時更新，以確保系統(tǒng)的實時性和準(zhǔn)確性，故動態(tài)數(shù)據(jù)需要實時傳輸?shù)酵＼嚻脚_，以便系統(tǒng)能夠?qū)崟r更新停車場的狀態(tài)。為了確保數(shù)據(jù)的實時性和一致性，需要通過定期輪詢、實時推送或訂閱發(fā)布等方式實現(xiàn)停車場本地系統(tǒng)與停車平臺之間的數(shù)據(jù)同步。對于動態(tài)數(shù)據(jù)的接入，還需要進行數(shù)據(jù)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常或傳輸中斷，需要及時處理。

基于動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)的特點，以及實現(xiàn)接入平臺有效覆蓋的目的，在接口設(shè)計時，應(yīng)選擇通用的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，如RESTful API、SOAP等，以確保不同停車場系統(tǒng)之間的兼容性。接口命名必須簡潔明了，以便于縣、區(qū)、市等管轄范圍內(nèi)的車場都能實施統(tǒng)一的接口命名規(guī)范，確保所有接口都遵循相同的命名模式。例如，可以使用動詞+名詞的方式來命名接口，如getParkingInfo、updateSpotStatus等，這類命名方式直接反映了接口的功能和目的。get表示獲取操作，update表示更新操作。緊隨其后的部分（如ParkingInfo和SpotStatus）則明確指出了操作的對象或數(shù)據(jù)類型。接口命名的直觀性能讓開發(fā)人員可以快速地理解接口的用途，而無需查閱額外的文檔，并且這種命名方式符合常見的CRUD（Create，Read，Update，Delete）操作命名慣例。CRUD是數(shù)據(jù)庫操作的基本功能，在API設(shè)計中，一般采用類似的命名方式來表示資源的增、刪、改、查，一致性的命名也能方便開發(fā)人員更快地適應(yīng)和理解新的API。在路徑設(shè)計上，最好采用/parking/info表示查詢停車場信息，/parking/spots/status表示查詢泊位占用情況等，此設(shè)計是使用HTTP動詞（如GET、POST、PUT、DELETE等）與URI組合來表示對資源的操作。在這種情況下，URI用于定位資源，而HTTP動詞則用于指定對資源的操作（如讀取、創(chuàng)建、更新、刪除）。使用不同的URI來表示不同的資源或資源集合，符合RESTful設(shè)計中對資源的細致劃分和管理的原則。當(dāng)系統(tǒng)需要增加新的功能或資源時，只需在現(xiàn)有的URI結(jié)構(gòu)下添加新的路徑即可。例如，如果需要增加查詢停車場空閑泊位數(shù)量的功能，可以很容易地添加一個新的URI，如/parking/spots/available。如此，當(dāng)接入平臺需要更新時，就可以兼顧整個轄區(qū)的智慧停車系統(tǒng)，實現(xiàn)統(tǒng)一的版本升級[8]。

車場還要明確每個接口所需的輸入?yún)?shù)及其類型、長度等限制條件，以便在查詢停車場信息接口時傳入停車場 ID 或名稱作為參數(shù)，定義每個接口返回的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其字段含義。在定義接口時，只包含必要的功能，避免添加不必要的復(fù)雜性和冗余功能。每個接口應(yīng)該只負責(zé)一個特定的任務(wù)或操作，同時盡量減少接口的參數(shù)數(shù)量，只包含必要的輸入和輸出參數(shù)。參數(shù)應(yīng)該具有明確的意義和用途，避免冗余或混淆。

五、結(jié)語

對我國城市智慧停車系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)進行分析，提出了基于動靜協(xié)同的智慧停車系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)方案。在動態(tài)信息實時監(jiān)測與引導(dǎo)方面，強調(diào)了實時數(shù)據(jù)采集、智能引導(dǎo)和交通流量預(yù)測的重要性。在靜態(tài)資源優(yōu)化管理與配置方面，提出了停車資源普查和停車設(shè)施規(guī)劃的必要性。在動靜協(xié)同的綜合管理與調(diào)控方面，強調(diào)了信息實時采集、處理、分析和應(yīng)用的重要性。同時，還詳細介紹了智慧停車系統(tǒng)的硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)以及調(diào)查方案和技術(shù)工具的配備，為智慧停車系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了具體的技術(shù)路線和實施方法。綜上，基于動靜協(xié)同的智慧停車系統(tǒng)是解決我國城市停車難問題的重要途徑，它能夠?qū)崿F(xiàn)停車資源的高效利用，有效緩解交通擁堵，為城市交通管理和城市規(guī)劃提供更為全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，為公眾提供更加便捷、高效的停車服務(wù)。

參考文獻

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