0 引 言

近年來，我國汽車工業(yè)飛速發(fā)展，汽車保有量的激增和國民出行方式的改變，使得“停車難”問題正成為大中城市普遍面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)。截止到 2017 年底，我國汽車保有量達(dá) 2.17 億輛，其中私家車 1.87 億輛，汽車駕駛?cè)藛T超過 3.85 億人 [1-2]。一方面，由于城市規(guī)劃和用地等因素的限制，現(xiàn)有停車場數(shù)目以及面積難以大規(guī)模增加 ；另一方面，很多停車場仍采用較為傳統(tǒng)的人工刷卡式管理模式，內(nèi)部缺乏有效的車輛引導(dǎo)系統(tǒng)，增加了車輛停泊時(shí)間，造成停車場運(yùn)行效率低、維護(hù)成本高等問題 [3-4]。因此，如何在現(xiàn)有設(shè)施基礎(chǔ)上提高停車場的利用率，采用新技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)更高效的維護(hù)管理、更合理的計(jì)時(shí)計(jì)費(fèi)、更便捷的車位引導(dǎo)，具有顯著的研究意義和實(shí)用價(jià)值 [5-7]。

本文對停車場管理現(xiàn)狀及用戶需求進(jìn)行分析，針對車輛識別、車位引導(dǎo)、自動繳費(fèi)等停車具體環(huán)節(jié)，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無人化、智能化停車場管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一調(diào)度和管理。在本文系統(tǒng)中，車輛進(jìn)出無需停車取卡， 車位信息實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效減少了車輛進(jìn)出和尋找車位時(shí)間， 提高了停車場的運(yùn)行效率。

1 我國停車場現(xiàn)狀與問題

1.1 我國停車場現(xiàn)狀

歐美等發(fā)達(dá)國家在治理“停車難”問題上起步較早，積累了較多寶貴經(jīng)驗(yàn)?？v觀這些國家的發(fā)展史，在停車場建設(shè)方面往往經(jīng)歷了先被動擴(kuò)建、后主動引導(dǎo)的過程 [8-9]。目前， 國外發(fā)達(dá)國家已先后進(jìn)入“智慧停車”階段，其特點(diǎn)是信息化、自動化程度高，無需人工進(jìn)行干預(yù)。我國在這一方面仍然處于起步階段，實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了一些問題，主要表現(xiàn)在以下方面 ：

(1) 部分停車場的建設(shè)未考慮實(shí)際情況，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃， 引進(jìn)的高新技術(shù)不能與原停車場兼容，故障率較高，無法發(fā)揮出其應(yīng)有功能 ；

(2) 大多數(shù)停車場管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)封閉，數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的不同使得停車場之間無法進(jìn)行信息交互，阻礙了城市停車“一卡通”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1.2 用戶需求

停車場服務(wù)主要面向車主、停車場管理方以及交通管理部門三類用戶。車主作為停車場基數(shù)最大的受眾，安全永遠(yuǎn)是第一要素，包括人身安全以及車輛停放安全。同樣，停車場收費(fèi)的合理性、透明度，停車取車的便捷度也是車主考慮的重要因素。停車場管理方注重盈利和效率，因此對停車場的功能需求是車位的高效利用、計(jì)費(fèi)收費(fèi)準(zhǔn)確以及車主停放車輛的安全等。交通管理部門則要求停車場具有緩解城市交通壓力的功能，縮短亟需停放車輛在道路上滯留的時(shí)間，同時(shí)還需具備車輛信息收集、提供停車場車位狀態(tài)信息、與智能交通系統(tǒng)進(jìn)行通信等功能。綜合以上三類用戶對停車場管理的功能需求，為達(dá)到方便停車、高效管理、緩解交通壓力的目的，城市無人值守停車場應(yīng)具備如下功能 ：

(1) 出入口控制功能 ；

(2) 計(jì)費(fèi)收費(fèi)功能 ；

(3) 車輛識別功能 ；

(4) 車位引導(dǎo)功能 ；

(5) 車輛信息管理功能等。

2 無人值守停車場管理系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

本文系統(tǒng)主要采用射頻識別（RFID）、車牌識別、無線傳感器等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)無人化、智能化管理。根據(jù)系統(tǒng)的工作流程及功能，可將系統(tǒng)分為出入口控制、車牌識別、計(jì)費(fèi)終端、車位引導(dǎo)、管理中心等模塊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

                                                                                                                                                   圖 1 城市無人值守停車場管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.1.1 出入口控制

停車場出入口采用“雙通道、雙用戶”模式，即一條通道供車輛進(jìn)入停車場，另一條通道供車輛駛出停車場。同時(shí)， 為減少停車場不同用戶停車之間的干擾，每條通道設(shè)置兩條車道，分別針對固定用戶和臨時(shí)用戶，使車輛進(jìn)出停車場更便捷，管理更高效。

出入口控制采用射頻識別（RFID）及車牌識別技術(shù)相結(jié)合的方式。RFID 技術(shù)是非接觸式條形碼自動識別技術(shù)的一種，可實(shí)現(xiàn)對物品信息的自動采集。典型的RFID 系統(tǒng)由天線、RFID 標(biāo)簽、RFID 閱讀器組成，其工作原理為 ：RFID 閱讀器通過主動或被動的方式持續(xù)向外發(fā)射無線電波，一旦進(jìn)入到閱讀器的發(fā)射范圍，標(biāo)簽內(nèi)記載的信息就被自動讀出。由于 RFID 技術(shù)具有良好的穩(wěn)定性、較長的壽命以及較低的制造成本，因此具有廣泛的應(yīng)用場景。

車牌識別是指利用數(shù)字圖像處理、字符識別等技術(shù)，對車輛號牌自動識別、提取并進(jìn)行處理的技術(shù) [10-11]。車牌識別系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括圖像采集、預(yù)處理、車牌定位、字符切分、特征提取、分類識別等模塊，其工作流程如圖 2 所示。我國目前主要使用“92 式”車輛牌號，即以《中華人民共和國公共安全行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》（GA36-1992）為標(biāo)準(zhǔn)制作的機(jī)動車號牌，相應(yīng)的車牌識別技術(shù)已經(jīng)比較成熟 [12-13]。在無人值守停車場管理系統(tǒng)中，出入口各個(gè)車道需要安裝視頻監(jiān)控?cái)z像頭，在車輛進(jìn)出過程中拍照，通過識別模塊即可獲取車輛的牌號信息。

2.1.2 車位引導(dǎo)

車位引導(dǎo)系統(tǒng)主要包括兩項(xiàng)功能 ：引導(dǎo)車主在停車時(shí)迅速找到剩余空車位 ；幫助車主取車時(shí)快速找到車輛。在此系統(tǒng)中，每個(gè)車位上均安裝有傳感器，停車場管理中心可實(shí)時(shí)對車位占用情況進(jìn)行監(jiān)測與管理。借助停車場手機(jī) APP 以及停車場內(nèi) LED 顯示屏，用戶可實(shí)時(shí)掌握停車場各區(qū)域車位信息，在路線指引下快速到達(dá)空閑車位。用戶停車后對車輛停放車位進(jìn)行掃碼，就可通過 APP 記錄當(dāng)前車輛停放位置， 方便隨后取車。同時(shí) APP 還具備一鍵報(bào)警、車位預(yù)約等功能。

2.1.3 收費(fèi)終端

收費(fèi)終端的主要作用是對停車場內(nèi)的車輛進(jìn)行快速準(zhǔn)確收費(fèi)。在本文系統(tǒng)中，收費(fèi)終端針對不同用戶采取不同的收費(fèi)方式，固定用戶可通過綠色通道快捷進(jìn)出，離開時(shí)自動扣費(fèi)。臨時(shí)用戶則通過臨時(shí)用戶通道進(jìn)出停車場，離開時(shí)通過掃描停車場的二維碼繳費(fèi)，之后只需在規(guī)定時(shí)間內(nèi)離開停車場即可。

2.1.4 管理中心

管理中心由計(jì)算機(jī)集群及配套軟件系統(tǒng)組成，用于提供停車場相關(guān)信息，包括停車場基本信息、停車區(qū)域信息、車位信息等。停車場基本信息主要包括停車場名稱、車位總數(shù)、計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等 ；區(qū)域信息主要用于劃分停車場的不同區(qū)域，包括區(qū)域編號、車位總數(shù)、計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等 ；車位信息包括車位編號、車位狀態(tài)、占用時(shí)長等。

2.2 系統(tǒng)工作流程

2.2.1 駛?cè)胪＼嚵鞒?

當(dāng)車輛進(jìn)入停車場時(shí)，系統(tǒng)按照圖 3 所示的流程完成車輛信息采集、車位分配以及停車引導(dǎo)過程。

                                                                                                                                                                               圖 3 駛?cè)胪＼嚵鞒?

(1) 車輛信息識別。車輛進(jìn)入停車場時(shí)，位于停車場入口的車牌識別模塊讀取車輛信息并送至管理中心進(jìn)行處理。

(2) 車輛信息匹配。管理中心將車牌信息與停車場數(shù)據(jù)庫加以核對，判斷車輛是否為固定用戶，并決定停車區(qū)域。若是預(yù)定車位的車輛，則分配預(yù)定的車位號 ；若是非預(yù)定的車輛，系統(tǒng)則隨機(jī)分配臨時(shí)車位號。

(3) 智能引導(dǎo)車輛。車位分配完成后，系統(tǒng)根據(jù)駛?cè)胲囕v目前所在位置對車輛進(jìn)行停車引導(dǎo)。對于固定用戶的車輛，停車場 APP 引導(dǎo)進(jìn)入固定用戶車輛停放區(qū)停放車輛。對于臨時(shí)停車的車輛，需通過停車場內(nèi)的 LED 顯示屏并配合方向指示進(jìn)入臨時(shí)用戶車輛停放區(qū)進(jìn)行停放。若用戶將車輛停放進(jìn)錯(cuò)誤車位，車位監(jiān)測傳感器會發(fā)現(xiàn)該問題并提醒用戶及時(shí)糾正。

2.2.2 繳費(fèi)駛出流程

用戶取車時(shí)可使用反向?qū)ぼ嚬δ埽谕＼噲?APP 中輸入車牌號或車位號確定車輛位置。在本文系統(tǒng)中，不同用戶采用不同的繳費(fèi)方式，如圖 4 所示。固定用戶駛出停車場時(shí)， RFID 閱讀器自動識別車輛信息，并直接對其綁定賬戶進(jìn)行扣費(fèi)，車牌號所對應(yīng)的停車時(shí)長以及所扣費(fèi)用顯示在出口旁的 LED 顯示屏上，手機(jī) APP 也會收到扣費(fèi)的相關(guān)信息。臨時(shí)停車用戶可通過手機(jī) APP 或停車場內(nèi)的自助繳費(fèi)機(jī)進(jìn)行自助繳費(fèi)，繳費(fèi)后須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)離開停車場。若車主因特殊情況發(fā)生耽擱，則需在駛離時(shí)補(bǔ)交超出的費(fèi)用。

3 結(jié) 語

針對近年來大中城市出現(xiàn)的“停車難”現(xiàn)象，本文分析了停車場管理現(xiàn)狀與問題，圍繞用戶需求與停車具體環(huán)節(jié)， 提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無人值守停車場管理系統(tǒng)。相較于傳統(tǒng)的停車場管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有無人化、智能化等特點(diǎn)，在現(xiàn)有硬件設(shè)施上提高了停車場車位的使用效率，防止管理人員舞弊行為的發(fā)生，是一種行之有效的解決方案，具有很好的借鑒意義與應(yīng)用價(jià)值。