基于視頻樁的路內停車管理系統框架研究

范福海，李向榮

(青島科技大學機電工程學院，山東青島266061)

0 引言

相比動態交通問題而言，靜態交通問題不僅是交通問題，更是土地利用率問題。對于現代化城市建設，土地資源非常有限，不可能建設充分的路外停車場來滿足靜態交通的需要。隨著人們生活節奏的加快，路內停車作為路外停車的一種輔助和補充，越發凸顯出其存在的重要性和必要性[1-2]。

本文研究的城市道路路內智慧停車方案，依托了視頻智能識別技術和移動互聯網技術，采用前端視頻檢測設備自動獲取停車位的車輛信息，通過網絡與平臺進行通信，系統自動計時計費，駕駛人利用智能手機終端通過微信公眾號、用戶應用等方式自動獲取停車信息并完成自助繳費，從而實現路內公共停車位的自動化管理[1,3]。

1 路內停車管理方案概述

伴隨城市路內停車需求的發展，已經涌現出多種有關路內停車管理問題的解決方案，由起初純人工看管停車位模式，逐漸衍生出采用咪表、地磁檢測器+手持POS(Point of Sales)終端、地磁+相機等模式，而后又出現了完全利用視頻檢測器自動采集數據的模式[4]。各項解決方案的思路各有利弊，詳見表1。

針對城市智能交通管理發展的需要，采用視頻模式無疑是解決城市靜態交通中路內停車的優選方案。該方案采用比較流行的視頻識別圖像處理技術和移動互聯網技術，實現車輛信息的采集和處理，記錄停車原始數據與停車拍照證據，從而實現自動化、無人值守、可追溯、公開透明的智能化模式，迎合現代城市智慧停車發展的需要，為緩解城市道路交通擁堵、方便車主出行提供了良好的方案參照[1]。

2 路內停車業務流程

以江蘇省常熟市路內停車的基本業務為例，說明視頻模式自動處理的流程。前端視頻檢測器完成停車位信息采集，平臺根據前端采集的數據進行相應處理，并將結果反饋給前端，從而完成兩者的通信交互，形成一個閉環。

2.1 訂單創建

視頻樁檢測到有車輛駛入停車位后，即進行車輛信息采集(包括車牌號、車輛局部圖片等)，采集完成后系統將數據經網絡上傳至云平臺，云平臺再根據具體業務的要求處理這些信息數據(見圖1)。例如：1)車主是否是注冊會員，如果不是，平臺將判斷結果反饋給前端設備，視頻樁以燈控形式展現給車主，提醒車主需要注冊會員，同時會在后臺數據庫生成相應的停車訂單計時計費，如果是會員，則直接進行接下來的判斷；2)車輛是否存在歷史未繳費訂單，如果沒有，系統生成停車訂單進行計時計費，如果存在，則通知視頻樁以燈控形式提醒車主及時繳納歷史欠費，同時生成停車訂單進行計時計費。

2.2 訂單結束

視頻樁檢測到有車輛駛離停車位，并將駛離數據經網絡上傳至云平臺，云平臺根據業務要求進行離場收費等處理(見圖2)。如果車主不是注冊會員，則直接結束停車訂單，并將訂單置為欠費，待該車輛再次停車時，進行駛入業務判斷。如果車主是注冊會員，則系統會進行會員賬戶余額的判斷，若余額足以支付本次停車費用，系統進行自動扣費或提示用戶主動繳納本次停車費，如果余額不足以支付本次停車費用，系統直接將此次訂單置為欠費狀態，會員用戶可以通過手機應用或微信公眾號等途徑進行該欠費訂單的費用補交。

表1 停車計時收費模式對比Tab.1 Comparison of parking time charging modes

2.3 欠費訂單的處理

對于車輛欠費離場訂單的處理是實現停車訂單閉環的最后一步，也是較為關鍵的一步。欠費訂單的有效處理可以更好地保證整個系統的完整性，避免出現車主利用系統漏洞惡意欠費、故意逃費的現象。對于道路停車收費，需要當地政府部門進行規劃、批準后并分配至各運營公司管理，因此，整套系統的管理可實現與城市公安系統的聯動，從一定程度上可以更好地保證對欠費訂單實施有效管理。

對于非會員用戶存在欠費訂單的情況，當其下一次產生停車訂單時，用戶可根據視頻樁燈控提示，通過下載手機應用，或關注微信公眾號等途徑注冊會員并充值，而后查看欠費訂單并進行自助繳費。另外，運營公司應組織后臺運維人員定期進行欠費訂單的梳理與統計，當非會員用戶欠費訂單達到一定額度時，可以與城市公安系統協調，對信用度低的用戶進行相應的處理。對于會員用戶存在欠費，其本身就可以通過手機應用或微信公眾號等途徑進行充值繳費，而如果其欠費達到一定額度未繳納時，后臺可通過發送短信、手機應用或微信公眾號推送消息等途徑提醒用戶及時繳納欠費。同時，亦可協同公安部門對其實施相應的處理。因此，對于城市道路的收費，需要運營機構與政府相關部門協調完成，才能保證整套模式的長期良性運行。

3 云平臺部署拓撲圖

根據具體的業務開發要求和整體停車流程架構，搭建一套完備的云平臺部署網絡拓撲圖(見圖3)。本系統結合前端視頻信息采集設備，數據傳送網絡(互聯網、4G 無線網、Wi-Fi 等)，云平臺服務(涵蓋數據庫服務、應用及接口服務、緩存及存儲服務、微信公眾號服務等)，以及手機應用、短信息和微信客戶端等數據展現終端，構成較為完善的系統結構框架[4-7]。

3.1 功能特征

停車管理云服務平臺部署架構在整個城市路內停車運營系統中承擔著非常重要的責任，為每個停車管理的參與方提供服務。其有效地將視頻檢測前端與用戶群終端聯系在一起，一方面確保對各個地區停車位信息的實時處理、快速反饋；另一方面保證對車主提出的需要或發起的請求進行及時準確處理，提供友好服務。整個系統主要實現的功能總結如下。

1）全自動視頻檢測。

采用視頻檢測的方式實現停車位車輛狀態的檢測，能夠自動判別車輛駛入和駛離，完成車牌識別。采用超低照度130 萬或200萬像素CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)傳感器，提供高質量圖像，適應各種復雜監控環境，可實現全天候高精度的車輛檢測和識別。同時，將智能檢測算法、視頻成像單元、補光單元等模塊高度一體化集成，相比早期的咪表設備，具有可靠性高、成本低的優勢。另外，支持MQ(Message Queue)消息中間件、HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)、 FTP(File Transfer Protocol)等數據上傳方式，中心系統接入靈活，可上傳車牌、車型等數據和圖片。

2）停車信息的處理。

停車位數據的快速準確處理是一項極其繁重的工作，對于整個系統架構，所有的停車位數據都需要一個云平臺進行相應處理。例如，視頻檢測設備發送的停車位實時信息，需要平臺進行業務的處理并反饋給設備；停車位車輛訂單的處理，包括訂單的計時計費及會員用戶的信息等；用戶端通過微信公眾號、手機應用等方式觸發請求，注冊、查詢及繳費等。這些都通過小服務程序(Servlet)提交給平臺，完成處理與運算并反饋處理結果，這不僅要求對數據的處理具有實時性，更要確保處理結果的準確性。

3）停車記錄的存儲與緩存。

停車用戶對于停車記錄的查詢與追訴是涉及民生問題的一項重要任務，整個系統提供了數據的存儲與緩存功能。選用MySQL數據庫作為停車數據管理工具，可以處理擁有上千萬條記錄的大型數據，具有良好的運行效率，有豐富的網絡支持。嵌入到云平臺服務系統中，對外提供查詢等接口，經過協議解析后，用戶可隨時通過手機應用或微信等途徑查詢停車訂單，其也可用于后臺管理員查詢數據。另外，平臺還提供緩存服務，當會員用戶再次提交相同請求提交時，將直接讀取本地緩存數據，而不再向服務器真正發送數據，讓用戶感覺到手機應用響應速度快，提升用戶體驗，減輕服務器壓力。

4）停車費用的支付。

對于城市路內智慧停車位的應用，用戶端不僅提供停車信息的查詢功能，還應實現停車費的支付功能。車主無須進行現金交易，可以直接通過手機應用或微信公眾號實現支付寶、微信、銀聯卡、會員賬戶余額等各種電子手段在線支付停車費，完成繳費后，車主可獲得短信通知和消息推送。此方式提升了停車位的周轉率，避免因收費效率低導致停車出入擁堵，同時也實現了車主繳費智能化，無須現場收費人員的干預，在一定程度上節約了人工成本[5]。

3.2 系統優勢

本系統為采用基于前端視頻檢測技術、云平臺數據服務以及信息展示終端等技術的城市道路路內智慧停車管理系統。已在常熟市里顏港路、環城路、河東街等路段投入使用。通過對2017年2—5 月現場的運行情況進行分析，與其他路內管理系統方案相比，具有以下優勢：

1）前端采用視頻檢測設備，集成攝像頭采集模塊、燈控指示模塊以及夜間補光模塊等，自動化程度高，省去了人工參與，有效降低運營成本，實現真正的無人值守。

2）系統保留車主的停車數據和現場采集的圖片記錄用于后期車主繳費或投訴處理憑據，有效提升了用戶對本套系統的信任度。另外，圖片可作為違法停車的證據，針對不規范停車、惡意欠費等行為實現非現場執法，減少人工干預。

3）管理部門可以通過平臺端實時快速地獲取收費數據及各類管理信息，實現與公安部門業務聯動。這些數據信息還可為下一步停車規劃提供依據。

4）車主可通過智能手機終端實時查詢車輛停車、繳費等有關信息，實現信息的透明化。

5）根據常熟市后臺運維人員的分析，正式收費運營的視頻停車位超過600 個，視頻檢測識別率達99.05%以上，停車位周轉率提高至以前的2.5 倍，營業額更是得到大幅度提升，這在一定程度上加速了路內視頻檢測模式的推廣與應用。

圖3 云平臺部署拓撲圖Fig.3 Cloud platform deployment topology

4 結語

中國對于城市現代化智慧停車的研究尚屬發展階段。伴隨著城市經濟的發展和對智能交通研究的深入，縱觀近幾年城市智能交通的發展概況，未來城市智慧停車管理系統的發展趨勢及前景主要有以下幾個方面：

1）停車位置誘導、反向尋車誘導的實現，減少車主尋泊時間，緩解交通擁堵；

2）完全實現線上電子支付，達到完全的停車位無人值守、收費自動化；

3）車主停車信息實現數據共享，打破信息孤島；

4）可以與充電樁結合，為電動車輛提供充電服務；

5）通過智慧停車衍生出更多二次服務產品，實現行業交流與滲透。