基于ETC技術的智能化停車管理系統研究

史望聰 耿健

摘 要：面對我國停車需求不斷增加，停車智能、高效管理對緩解城市交通擁堵、減少排放等有十分重要的意義。鑒于我國高速公路ETC技術快速發展，ETC用戶量幾何式增長，研究將ETC技術應用于停車管理系統，即能實現公共資源的再利用，又能提升停車管理系統的智能化水平，對智慧城市建設作出貢獻。

關鍵詞：ETC；智能化；聯網；停車管理系統

引言

隨著我國汽車保有量的持續增長，對停車的需求不斷增加，停車管理系統應用廣泛。目前，主要的停車管理系統技術多為非接觸式IC卡、RFID技術和車牌圖像識別技術等，雖然與傳統的管理方式相比已有明顯進步，但在車輛快速進出、電子繳費、進出車道安全、成本節約、安全管理等諸多方面還存在一定的問題，需對停車管理系統進一步改進。與此同時，隨著高速公路ETC（電子不停車收費系統）的快速發展，尤其公布2015年實現全國聯網后，近幾年全國ETC用戶呈現了幾何式增長。以陜西為例，2013年新增ETC用戶9.5萬，2014年新增ETC用戶13.08萬，2015年截止8月新增ETC用戶38.07萬。鑒于ETC技術的快速發展及用戶群的幾何式增長，充分利用ETC這個成熟的公共資源，可以將ETC技術應用于停車管理系統，是解決目前停車管理系統智能化程度不高問題的辦法之一。

1 ETC技術

1.1 ETC技術簡介

不停車收費系統（ETC）是目前世界上最先進的路橋收費方式。它是通過安裝在車輛擋風玻璃上的車載電子標簽（OBU）與收費站 ETC 車道上的微波天線之間的微波專用短程通訊，利用計算機聯網技術與銀行進行后臺結算處理，從而達到車輛通過路橋收費站不需停車而能交納路橋費的目的[1]。

該系統集通信技術、網絡技術、智能卡技術自動控制技術于一體，實行一車一卡一設備綁定，實現車輛的自動化收費和管理，一條ETC車道是人工車道車流量的5-10倍，具有自動化程度高、防作弊、管理效率高等主要特點。

1.2 ETC系統中的關鍵技術[2]

1.2.1 車輛自動識別系統（AVI）

主要由車載設備（OBU）和路邊設備（RSU）組成，通過短程通信相互驗證，保證車輛信息的合法性[3]。

1.2.2 自動車型分類技術（AVC）

通過車輛檢測器判斷車輛的車型，以便按照車型計費。

1.2.3 短程通信（DSRC）技術

DSRC是采用無線通信技術，保證車輛以一定的速度（目前一般為20KM/小時）通過而能實現信息的交互驗證。

1.2.4 違章車輛抓拍系統（VEC）

主要由車道攝像機、圖像傳輸設備、車輛牌照自動識別系統等組成。對違章車輛實施逃費抓拍，記錄數據信息。

1.3 ETC的工作原理

當裝有OBU設備的車輛經過收費車道時，觸壓到埋于地下的地感線圈，啟動RSU，RSU發出5.8GHz微波信號喚醒OBU，OBU給出應答，兩者之間進行通信和數據交換。RSU把車輛的相關信息如車牌號、車型等傳送給車道的計算機管理系統，系統再與數據庫中的信息比照，判斷OBU的有效性。若OBU有效，入口時則將入站口、入站時間等信息寫入車載設備中，放行通過；出口時，根據相應的收費標準完成與OBU的交易，計算機收費系統將從該車主的銀行賬戶或儲值卡賬戶中扣除此次應繳的過路費，允許車輛通過，實現不停車收費。若OBU電子標簽無效，自動報警，違規抓拍。ETC系統構成簡圖如圖1。

1.4 我國高速公路ETC發展現狀

1996年，廣東佛山地區率先引進了美國TI公司的ETC收費設備，在順德、南海地區等率先投入使用[5]；其后，ETC一直處于試驗試點應用階段，直到2008年，長三角高速公路電子不停車收費（ETC）系統正式開通試運行。近些年隨著國家國道主干線高速公路已基本貫通，貫穿全國主要大中城市的高速公路網絡也基本形成。2014年12月，北京、天津等14個省市高速公路ETC全國聯網系統正式啟動。目前，除海南和西藏外，全國其它省市已經實現了高速公路ETC全國聯網，高速公路ETC快速發展。

2 智能化停車管理要求

2.1 智能停車場功能要點

（1）自動識別車牌，通過數據庫判定車輛是否放行。（2）電子收費，出口時，不停車情況下完成自動繳費。（3）空余車位引導，實時公布停車場剩余車位。（4）車輛實時檢測識別，自動、實時檢測進出車輛的合法性，提高安全等級。（5）模糊查詢，詳細記錄車輛的相關信息并能保存一定時間，能為事件后的調查提供有用的幫助[6]。

2.2 我國智能停車管理現狀

我國城市目前停車場很多，并且發展迅速，目前主要采用非接觸式IC卡控制技術和車牌自動識別控制技術對車輛進行管理。

2.2.1 非接觸式IC卡收費管理方式

非接觸式IC卡根據射頻感應原理，只要將卡片放在讀寫器附近一定的距離之內就能通過線圈射頻感應從讀寫器獲取能量并交換數據，使用方便、快捷且不易損壞。但車輛駛入、駛出時需要停車領卡、停車繳費，效率不高[7]。

2.2.2 車牌自動識別管理方式

車輛在進入停車場時無需領卡，系統迅速識別車牌，抬桿放行，記錄車牌信息；車輛出口時，同樣自動識別車牌，但停車需現金繳費，并且有時系統的車牌識別率不高，影響進出場速度。

3 ETC技術應用智能停車管理系統研究

3.1 ETC技術應用于停車管理系統的技術實現

3.1.1 建設ETC車道

為了實現車輛不停車收費，必須要有一個系統、三個載體，即全自動收費系統，ETC專用車道、車載電子標簽和卡。城市中各類停車場要實現ETC技術的管理，需要在停車場出入口建設ETC車道，建設時可根據不同停車場車輛管理需求的不同，簡化ETC車道上設備的數量，尤其無需建設占地空間較大的收費島。停車場無需發放電子標簽和IC卡，車輛已有，節約成本。

3.1.2 根據不同用戶群升級軟件系統

在使用ETC收費的同時，為了系統更好的兼容性，車道原有系統可仍舊保留，不相互沖突。但要管理建設的ETC車道，則需安裝ETC車道管理軟件，并且需要對軟件系統升級改造，并根據不同的停車場完善不同的個性化需求。如使用在公用停車場、商場、醫院等時車輛的計費方式將改為計時或計次；小區、機關單位等主要停放內部車輛，需在后臺數據庫中加入白名單，按月計費或免費，如需管理嚴格的話，可設置為僅白名單驗證進入。

3.1.3 聯網區域級結算中心

高速公路的ETC收費數據通過是區域級的聯網結算中心統一生成報表，向金融機構發送報表，完成儲值用戶或信用用戶繳費的確認。在使用ETC技術的停車管理系統時，保證數據的一致性，同樣需要聯網區域級結算中心，以便通過結算中心統一生成報表，確認繳費。

3.2 ETC停車管理系統的工作流程

入口時，當車輛觸發線圈進入RSU工作區域后，OBU被喚醒，認證有效后，寫入入口車道及時間等信息，車輛放行。出口時，同樣經過喚醒、相互認證有效性等過程，讀出入口代碼和時間，車道控制器對信息核實確認后，計算本次通行費額，余額充足時，扣款放行，不足時，改現金收費。同時，收費報表需定時傳送區域結算中心，保證數據的一致性。一般車輛進出停車場的工作流程如圖2。

3.3 ETC技術應用于停車管理系統的特點

3.3.1 管理安全

第一，保護車主進出場安全。車主僅需要控制車速進出場，無需再有停車領卡、停車交費的額外工作；第二，保護停車場及大眾用戶的安全。ETC實行的是一車一卡一設備綁定的形式，并且電子標簽有防拆卸功能，可以詳細記錄進出車輛的信息，車輛會在數據庫中保存1-3個月，事后非常容易追溯。

3.3.2 出入快捷、高效

全部使用ETC進出場后，可實現3秒進出一輛，進出場速度將是傳統停車系統的5-8倍。

3.3.3 減少管理和運營成本

第一，充分利用ETC這種社會資源，減少投資與運營成本；第二，停車場的用戶全部使用ETC產品，可以實現車道無人值守，減少人力成本。

3.3.4 公平收費，防止收費漏洞

采用電子支付，收費人員不接觸現金，能最大程度地杜絕人為因素干擾收費。

3.3.5 及時發布停車誘導信息

系統會自動記錄進出車輛的數量信息，可通過電子屏及時向外公布剩余車位。

4 結束語

基于ETC技術的智能化停車場管理系統可實現車輛的自動識別、電子繳費、空余車位誘導、違規抓拍等，提高了駕駛及車場管理的安全性，降低了人為干擾，提升了智能化管理水平。隨著車載OBU設備安裝的普及，ETC技術應用于停車管理系統必將成為智能化停車管理的主要發展方向。

參考文獻

[1]李昌英.ETC收費系統在高速公路收費中的應用分析[J].城市建設，2010（35）：377-378.

[2]王夫釗.不停車收費系統關鍵技術及其應用[J].交通標準化，2014，42（9）：148-149.

[3]王雷.不停車收費系統（ETC）關鍵技術及其應用淺析[J].機電信息，2011（24）：218-219.

[4]Chang qing CAI， Bo DU. The Design of the ETC Communication Equipment based on theDSRC Technology[C]. The 3rd International Conference on Computer Science &Education，2008：317-321.

[5]王義祥.電子不停車收費系統在我國的發展[J].物流科技，2006（2）：22.

[6]趙建光，范晶晶.基于RFID的智能小區車輛管理系統研究[J].河北建筑工程學院學報，2012（3）：70-73.

[7]韋玉科，李江平.非接觸式智能卡停車場管理系統[J].廣東工業大學學報，2002，19（3）：34-38.

作者簡介：史望聰（1981-），男，漢族，陜西戶縣人，碩士，講師，主要從事計算機應用及交通信息化的教學與科研工作。