基于物聯網的城市無人值守停車場系統設計

劉琛 倪雪莉 張軍

摘 要：近年來，我國大中城市“停車難”問題較為突出，傳統停車場采用人工刷卡方式，增加了車輛駛入、駛出的時間。文中分析了停車場管理系統的現狀以及用戶需求，針對停車場管理系統的車輛識別、車位引導、電子支付等具體環節，提出一種基于物聯網技術的城市無人值守停車場系統，以提高停車場的運行效率。

關鍵詞：物聯網技術;無人值守;停車場管理系統;車位引導;車牌識別

中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）01-00-03

0 引 言

近年來，我國汽車工業飛速發展，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挑戰。截止到2017年底，我國汽車保有量達2.17億輛，其中私家車1.87億輛，汽車駕駛人員超過3.85億人[1-2]。一方面，由于城市規劃和用地等因素的限制，現有停車場數目以及面積難以大規模增加;另一方面，很多停車場仍采用較為傳統的人工刷卡式管理模式，內部缺乏有效的車輛引導系統，增加了車輛停泊時間，造成停車場運行效率低、維護成本高等問題[3-4]。因此，如何在現有設施基礎上提高停車場的利用率，采用新技術手段實現更高效的維護管理、更合理的計時計費、更便捷的車位引導，具有顯著的研究意義和實用價值[5-7]。

本文對停車場管理現狀及用戶需求進行分析，針對車輛識別、車位引導、自動繳費等停車具體環節，提出一種基于物聯網技術的無人化、智能化停車場管理系統，以實現資源的統一調度和管理。在本文系統中，車輛進出無需停車取卡，車位信息實時監控，有效減少了車輛進出和尋找車位時間，提高了停車場的運行效率。

1 我國停車場現狀與問題

1.1 我國停車場現狀

歐美等發達國家在治理“停車難”問題上起步較早，積累了較多寶貴經驗?？v觀這些國家的發展史，在停車場建設方面往往經歷了先被動擴建、后主動引導的過程[8-9]。目前，國外發達國家已先后進入 “智慧停車”階段，其特點是信息化、自動化程度高，無需人工進行干預。我國在這一方面仍然處于起步階段，實際應用中出現了一些問題，主要表現在以下方面：

（1）部分停車場的建設未考慮實際情況，缺乏統籌規劃，引進的高新技術不能與原停車場兼容，故障率較高，無法發揮出其應有功能;

（2）大多數停車場管理系統結構封閉，數據格式和網絡標準的不同使得停車場之間無法進行信息交互，阻礙了城市停車“一卡通”目標的實現。

1.2 用戶需求

停車場服務主要面向車主、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最大的受眾，安全永遠是第一要素，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、計費收費準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間，同時還需具備車輛信息收集、提供停車場車位狀態信息、與智能交通系統進行通信等功能。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具備如下功能：

（1）出入口控制功能;

（2）計費收費功能;

（3）車輛識別功能;

（4）車位引導功能;

（5）車輛信息管理功能等。

2 無人值守停車場管理系統

2.1 系統組成

本文系統主要采用射頻識別（RFID）、車牌識別、無線傳感器等物聯網技術，以實現無人化、智能化管理。根據系統的工作流程及功能，可將系統分為出入口控制、車牌識別、計費終端、車位引導、管理中心等模塊。系統結構如圖1所示。

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入停車場，另一條通道供車輛駛出停車場。同時，為減少停車場不同用戶停車之間的干擾，每條通道設置兩條車道，分別針對固定用戶和臨時用戶，使車輛進出停車場更便捷，管理更高效。

出入口控制采用射頻識別（RFID）及車牌識別技術相結合的方式。RFID技術是非接觸式條形碼自動識別技術的一種， 可實現對物品信息的自動采集。典型的RFID系統由天線、RFID標簽、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向外發射無線電波，一旦進入到閱讀器的發射范圍，標簽內記載的信息就被自動讀出。由于RFID技術具有良好的穩定性、較長的壽命以及較低的制造成本，因此具有廣泛的應用場景。

車牌識別是指利用數字圖像處理、字符識別等技術，對車輛號牌自動識別、提取并進行處理的技術[10-11]。車牌識別系統應當包括圖像采集、預處理、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標準》（GA36-1992）為標準制作的機動車號牌，相應的車牌識別技術已經比較成熟[12-13]。在無人值守停車場管理系統中，出入口各個車道需要安裝視頻監控攝像頭，在車輛進出過程中拍照，通過識別模塊即可獲取車輛的牌號信息。

2.1.2 車位引導

車位引導系統主要包括兩項功能：引導車主在停車時迅速找到剩余空車位;幫助車主取車時快速找到車輛。在此系統中，每個車位上均安裝有傳感器，停車場管理中心可實時對車位占用情況進行監測與管理。借助停車場手機APP以及停車場內LED顯示屏，用戶可實時掌握停車場各區域車位信息，在路線指引下快速到達空閑車位。用戶停車后對車輛停放車位進行掃碼，就可通過APP記錄當前車輛停放位置，方便隨后取車。同時APP還具備一鍵報警、車位預約等功能。

2.1.3 收費終端

收費終端的主要作用是對停車場內的車輛進行快速準確收費。在本文系統中，收費終端針對不同用戶采取不同的收費方式，固定用戶可通過綠色通道快捷進出，離開時自動扣費。臨時用戶則通過臨時用戶通道進出停車場，離開時通過掃描停車場的二維碼繳費，之后只需在規定時間內離開停車場即可。

2.1.4 管理中心

管理中心由計算機集群及配套軟件系統組成，用于提供停車場相關信息，包括停車場基本信息、停車區域信息、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、計費標準等;區域信息主要用于劃分停車場的不同區域，包括區域編號、車位總數、計費標準等;車位信息包括車位編號、車位狀態、占用時長等。

2.2 系統工作流程

2.2.1 駛入停車流程

當車輛進入停車場時，系統按照圖3所示的流程完成車輛信息采集、車位分配以及停車引導過程。

（1）車輛信息識別。車輛進入停車場時，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行處理。

（2）車輛信息匹配。管理中心將車牌信息與停車場數據庫加以核對，判斷車輛是否為固定用戶，并決定停車區域。若是預定車位的車輛，則分配預定的車位號;若是非預定的車輛，系統則隨機分配臨時車位號。

（3）智能引導車輛。車位分配完成后，系統根據駛入車輛目前所在位置對車輛進行停車引導。對于固定用戶的車輛，停車場APP引導進入固定用戶車輛停放區停放車輛。對于臨時停車的車輛，需通過停車場內的LED顯示屏并配合方向指示進入臨時用戶車輛停放區進行停放。若用戶將車輛停放進錯誤車位，車位監測傳感器會發現該問題并提醒用戶及時糾正。

2.2.2 繳費駛出流程

用戶取車時可使用反向尋車功能，在停車場APP中輸入車牌號或車位號確定車輛位置。在本文系統中，不同用戶采用不同的繳費方式，如圖4所示。固定用戶駛出停車場時，RFID閱讀器自動識別車輛信息，并直接對其綁定賬戶進行扣費，車牌號所對應的停車時長以及所扣費用顯示在出口旁的LED顯示屏上，手機APP也會收到扣費的相關信息。臨時停車用戶可通過手機APP或停車場內的自助繳費機進行自助繳費，繳費后須在規定時間內離開停車場。若車主因特殊情況發生耽擱，則需在駛離時補交超出的費用。

3 結 語

針對近年來大中城市出現的“停車難”現象，本文分析了停車場管理現狀與問題，圍繞用戶需求與停車具體環節，提出一種基于物聯網技術的無人值守停車場管理系統。相較于傳統的停車場管理系統，該系統具有無人化、智能化等特點，在現有硬件設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生，是一種行之有效的解決方案，具有很好的借鑒意義與應用價值。

參 考 文 獻

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