城市級智慧停車綜合管理系統的研究與應用

張明慧 史小輝,2*

1(西安建筑科技大學機電工程學院 陜西 西安 710055)2(西安建筑科技大學靜態交通研究院 陜西 西安 710055)

0 引 言

近年來城市的機動車保有量持續增長而停車泊位卻供給不足，由此帶來了停車困難、交通擁堵等一系列問題。2015年8月，國家發改委發布了《關于加強城市停車設施建設的指導意見》，要求充分調動社會資本，推動停車產業化、市場化，同時在停車場建設的智能化和信息化等方面提出了具體要求[1]。2015年9月，住建部印發《城市停車設施規劃導則》，明確提出強化停車服務的信息化以及建設停車誘導指示系統。2016年國家發改委發布的新型智慧城市評價指標與智慧停車行業息息相關。

當前互聯網、云計算、大數據、物聯網、人工智能等技術的發展日新月異，新的時代背景下停車行業的智能化、信息化升級與改造勢在必行[2-4]。本文基于大數據技術、車牌自動識別技術、交通攝像頭監控系統、GPS系統、傳感器數據采集技術，對各停車場及路內泊位停車數據、收費數據等進行計算分析；設計并實現了城市級智慧停車綜合管理系統，將互聯網與傳統停車行業深度融合，為緩解城市交通擁堵及停車困難提供了可參考的解決方案[5-7]。本文提出的城市級智慧停車綜合管理系統不僅優化了停車流程、提高停車收費效率而且已成功應用到長春市105個封閉停車場和28條街道的路內/路側停車泊位。

1 需求分析

目前國內的城市級智慧停車行業正處于快速上升階段[8]。智慧停車需求可從以下三個方面來分析。

1) 從車主角度來看，停車本身是一個亟待解決的剛性需求問題。智慧停車通過提供實時車場信息、車位引導和電子支付等服務，可以減少用戶在停車、取車上花費的時間，提高人們的出行效率，提升城市居民的生活幸福感。

2) 從停車場的角度來看，除了供需矛盾,傳統停車場的管理也存在較大問題。不同類型的停車場在規模、車流量、車位 使用率/閑置率等方面具有各自的特點，要提升停車場運營效率就要針對不同停車場的特點提出不同的解決方案。

3) 從政府角度來看，智慧停車解決方案不僅可以彌補城市車位缺口、提高車位資源利用率，還可以幫助解決其他領域的公共生活問題：(1) 通過解決停車難題緩解城市交通擁堵；(2) 通過對車牌信息的識別以及對區域停車數據的掌握，幫助提升公共安全；(3) 通過構建智慧停車生態圈促進城市現代服務業發展；(4) 利用城市靜態停車數據幫助智慧城市規劃；(5) 通過將停車行為數據納入到國家整體信用體系中，完善信用體系的建設；(6) 通過停車指引減少路面徘徊時間，從而減少污染排放。

2 系統設計

城市級智慧停車綜合管理系統采用分層分布式網絡結構，利用網絡完成整個智慧停車管理系統平臺的搭建，與城市其他停車場信息系統進行部分數據的共享。系統平臺共包含六個部分，分別為智慧城市停車綜合管理云平臺、智慧城市停車信息發布云平臺、智慧城市停車運營云平臺、智慧城市停車監控云平臺、智慧城市停車收費綜合管理系統，以及智慧城市手機App系統。各部分關聯結構如圖1所示。整個系統以綜合管理平臺為支撐，在綜合管理平臺上構建了其余四個平臺分別實現信息發布、監控、運營和收費管理的功能。系統還有一部分是移動端子系統，該子系統分為面向用戶的市民App和微信公共平臺以及面向收費人員設計的收費App、巡檢App。

圖1 城市級智慧停車子系統關聯結構

2.1 綜合管理云平臺

智慧城市停車綜合管理云平臺采用B/S架構，作為智慧城市停車場管理系統的核心模塊，該云平臺監控管轄所有已接入停車場(泊位)的實時運營。系統可實現智慧車位、車輛信息、會員管理、物業管理、在線預約、智慧報表系統、系統設置、車場地圖、三方結算等九大功能，系統架構如圖2所示。同時，智慧城市停車綜合管理云平臺匯集各個停車場客戶端的所有運營信息，通過大數據分析，為停車場管理者提供合理的經營策略。

圖2 智慧城市停車綜合管理云平臺系統功能架構

2.2 信息發布云平臺

智慧城市停車信息發布云平臺通過安裝在停車場(庫)的車輛檢測設備檢測進出車庫的車流量，經過實時信息處理，用有線或無線通信系統(多對一)傳送到信息處理中心。信息處理中心分析處理各個車庫停車狀況，判斷各車庫空閑狀態，通過無線通信系統(一對多)發送至戶外LED停車誘導信息發布屏等終端顯示設備。智慧城市停車信息發布平臺系統功能架構如圖3所示。

圖3 智慧城市停車信息發布云平臺系統架構

平臺主要模塊有：進出車輛信息模塊、區域車位信息數據、區域內車流曲線收費統計系統、App消息推送模塊、后臺設置模塊等。進出車輛信息模塊主要提供車輛進出停車場的實時信息和收費情況，包括：進入車輛信息、出庫車輛信息、過車收費信息。用戶可以通過車庫車位動態了解車位使用狀態，通過輸入停車庫的區域，即可查詢到該區域內車庫總數、總車位數和可用車位數。通過該平臺可以不定期推送優惠活動等信息給市民App。后臺設置可以查看用戶管理等信息，可以隨時查看會員停車和消費情況。

2.3 運營云平臺

智慧城市停車運營云平臺可對城市停車數據進行綜合分析與挖掘應用，通過建立量化模型和決策支持模型，為停車政策的調整提供輔助決策支持。智慧城市停車云平臺可系統性地協調靜態交通和動態交通，能有效緩解停車困難和交通擁堵。其系統架構如圖4所示。主要功能包括智慧運營地圖、車庫狀態報表、過車收費信息報表、車場收費方式占比、預定報表及停車場停車時長與費用散點圖。

圖4 智慧城市停車運營云平臺系統架構

2.4 監控云平臺

智慧城市停車監控云平臺可以對各個停車場進行實時監控，將每個停車場進出車輛的詳細信息發回系統平臺，進行數據分析。系統管理人員可通過平臺實時了解車場運營情況，通過交易報表和數據分析等，可以有效提高車場的使用率和服務水平。

智慧城市停車監控云平臺整體架構如圖5所示，共分為四層。數據展現層主要體現為用戶圖形界面，基礎設施將采集到的數據匯聚到存儲層，經過綜合服務層提供相應的功能，主要分為車輛出入信息、車庫車位狀態、車流量統計、過車收費監控和后臺設置，最后體現到展現層，表現為具體的圖形和數據界面。

圖5 智慧城市停車監控云平臺系統架構

2.5 收費綜合管理系統

智慧城市停車收費綜合管理系統以統一的標準規范體系和安全數據接口為指導，構建了基礎設施層、匯聚存儲層、綜合服務層、展現層四個層次的架構，如圖6所示。該系統的主要功能包括：管控進出車輛，計費，提高停車場進出效率，采集停車場停車數據(結合云平臺可實現App掃碼支付、會員不停車出庫等多種收費方式)。

圖6 智慧城市停車收費綜合管理系統架構

2.6 智慧城市手機App系統

智慧城市手機App系統是集Web端、移動手機端、后臺運營端、移動巡檢端、移動收費端于一體建立的停車信息共享應用平臺，充分利用手機等移動設備方便、靈活、高效率的特點，使用戶通過手機App、微信等手段隨時隨地掌握泊位動態信息和車輛停泊信息，并提供車位導航、車位預約、實時車態、在線繳費等功能，真正實現全面、綠色、高效的靜態交通管理與智慧行車引導，有效解決了公眾出行所遇到的實際問題，讓智慧城市智慧停車真正惠及人們日常生活的方方面面。

3 應用實例分析

長春市城區停車供需矛盾突出，停車難問題備受關注。據交警部門的統計數據顯示，截至2014年7月，長春地區機動車保有量已達150萬輛，其中市區機動車總量突破88萬輛，市區平均每百戶家庭的汽車擁有率已達21.6%。目前新車注冊登記以每天300臺左右的速度增長，長春市城區機動車保有量早已突破100萬輛而停車泊位僅有21萬個。按照城市停車泊位1∶1.2的標準配置計算，停車位缺口率高達83.3%。目前長春市中心城區“停車難、停車亂”已成為交通擁堵的重要誘因，而且也成了影響投資環境和制約城市與區域社會經濟發展的“瓶頸”。

3.1 項目概況

本項目以整個長春市為管轄范圍，規劃總停車泊位32 394個，擬建“兩橫三縱”快速路橋下停車場105個，停車場(泊位)分布如圖7所示。涵蓋長春市5個區,其中:朝陽區9 959個，南關區6 304個，二道區6 062個，寬城區4 590個，綠園區3 620個。

圖7 長春城市停車場建設項目平面圖

長春市公共停車場(泊位)智慧管理平臺建設地點位于經濟技術開發區昆山路855號長春市市政工程設計研究院內，設有機房及監控大廳，效果圖如圖8所示。

圖8 長春市智慧停車監控大廳效果圖

3.2 平臺建設內容及成果

長春市公共停車場(泊位)智慧管理平臺建設內容包括云管理平臺、大數據平臺、監控管理平臺、停車管理軟件、操作系統、數據庫建設等6個獨立子系統，各子系統通過與智能終端設備對接集成長春智慧停車綜合管理系統。系統的邏輯架構如圖9所示，該架構不僅確定了各個子系統之間的組織結構和拓撲結構，還顯示了系統結構、系統需求和各元素之間的對應關系。

圖9 長春市智慧停車綜合管理系統邏輯架構

長春市公共停車場(泊位)智慧管理平臺用戶界面如圖10所示，平臺功能實現了:1) 采集記錄停車場相關基礎信息，包括停車場編號、區域編號、停車場名稱、停車場位置(經緯度坐標)、收費時段、收費標準、高峰時段預測信息、停車場詳細地址及其他信息等；2) 采集記錄停車場進出場車輛相關動態信息，包括號牌識別、車輛進出時間、剩余車位數量、機動車抓拍圖像、停車集中區域預測等；3) 公共停車場提供的機動車圖像等信息可提供給相關授權單位接口；4) 提供智能交通網和公安網的實時信息發布，主要包括向指揮調度平臺發布停車場位置、總車位、空余車位、進出場車輛圖片和號牌等信息；5) 向公安“DQB”系統發布進出場車輛圖片和號牌等信息；6) 向外場行車誘導屏發布空余車位信息；7) 為其他社會化應用提供相應的車場信息。

圖10 長春市智慧停車管理平臺界面

長春市智慧停車市民App名稱為“長春泊車”。該App應用界面如圖11所示。車輛查詢主要功能包括車輛的停車記錄、停放信息、繳費金額等；用戶登錄界面功能主要包括賬號管理、發票記錄、余額積分等；車位查找導航界面主要功能包括長春市已接入平臺的停車場(泊位)總車位數顯示、剩余車位數顯示、最優停車路線導航等。

圖11 “長春泊車”App界面展示

4 結 語

本文從城市智慧停車的整體需求與遠期規劃出發，對“城市級”智慧停車綜合管理系統進行較為深入的研究,設計并實現了城市級智慧停車綜合管理系統的六個部分，分別是：智慧城市停車綜合管理云平臺，智慧城市停車信息發布云平臺，智慧城市停車運營云平臺，智慧城市停車監控云平臺，智慧城市停車收費綜合管理系統，智慧城市手機App系統。

以長春市為例進行城市級智慧停車綜合管理系統應用實例分析。針對市區105個封閉停車場和28條街道的路內/路側停車泊位，利用長春市城市立交已有的光纖環網，使分布在“兩橫三縱”快速路下的所有停車數據實時上傳至智慧停車管理平臺，最終實現集中管理、分散控制的高效運行模式。該系統對長春市乃至吉林省的停車產業健康有序發展起到了促進作用，為長春市帶來了顯著的社會經濟效益。