刘 哲，李秀云，董 雪，郭 川

（天津市电视技术研究所，天津 300010）

城市智慧停车管理系统

刘 哲，李秀云，董 雪，郭 川

（天津市电视技术研究所，天津 300010）

为了有效地解决堵车烦、停车难、找车难、缴费慢、停车安全等停车问题，本文设计了基于路边停车场的城市智慧停车管理系统。本系统结合了停车场车辆收费和自动化管理。是将停车场完全置于计算机统一管理下的高科技机电一体化产品。它支持感应卡及手机支付，来车语音播报，诱导显示屏，超声波来车感应、车辆及驾驶员抓拍、车位占位器、终端查询平台，同时还能进行网络互连，快速查找车位，降低车辆绕行距离，对周边环境进行监控。

智慧停车；人脸抓拍；车辆抓拍；环境监控

0 引言

随着我国经济的飞速发展，城市化进程发展迅速，城市汽车保有量逐年成倍提高，道路承载能力和停车资源停车能力面临严峻挑战，由此引发的交通拥堵、交通事故、交通治安、停车困难、违章停车、停车纠纷等现象日趋严重，停车管理的工作日趋复杂，严重影响城市交通、阻碍社会与经济发展。如何解决城市车辆停放是解决城市交通问题的重要课题，而停车管理往往不被重视。建设科学、规范、高效、智能的城市智慧停车管理系统，已经成为政府相关职能部门保障经济建设与发展的迫切要求。

因此，我们要开发一套城市智慧停车管理系统。该系统能够实现对车场、车位、车辆、驾驶员的监督和管理，不仅能有效减少和杜绝停车逃费的现象，还能够对车辆车牌号、车型、颜色外观和驾驶员人脸进行实时监控抓拍识别并将信息上传。同时该系统还能够对停车场周边的环境进行监控，保障停车场周边安全。来车自动感应，引导提示驾驶员自动停车入位，自动计时收费。当光线不足时，还可以对来车进行补光处理。真正实现城市智慧停车。

1 智慧停车管理系统的设计

本文讨论的停车场是基于马路一侧规划停车场。在每个停车位旁边立杆设置一只能检测器，用于计时收费，同时内置高清摄像机抓拍车辆和驾驶员图像。客户可以通过查询终端和安装手机App进行找车，通过寻车子模块快速准确找到车辆所在的方位，实现快速找到停车的位置。手机App具备车辆最优路径的显示功能，还可以支持手机当面付等地支付功能，实现快速付款。车位检测器通过无线的方式与网络互联，无线网络再接入系统服务器。经视频检测车位空闲时，系统可无线控制某个车位占位器的开启，以提供车位预订服务。智能停车场示意图如图1所示。

图1 智慧停车管理系统示意图Fig.1 Intelligent parking management system schematic

1.1 管理平台系统构成

整个系统平台分为四大板块，即：前端服务板块、后端支撑板块、信息处理板块、数据交换板块。系统平台具有停车服务、收费交易、安全保障和监管四大功能。

前端服务板块主要是与车主之间的交互界面，包括：自助语音IVR子系统、自助网站、手机APP客户端。用户可以通过电话语音、官方网站或手机APP客户端访问系统，对停车位进行停车申请服务或预订服务。其中自助语音IVR子系统包括语音服务器，用于与用户进行语音交互，以处理停车申请及缴费交易；CTI服务器，用于处理来自用户的呼叫信息；PBX/ACD分配器，用于将电话自动分配。

后端支撑板块主要与硬件设备打交道并采集数据和进行业务判定，以及处理交易和清分结算，同时是客服团队、运维管理团队的巡检人员的工作平台。包括运维子系统、巡检子系统以及信息处理板块中的报表分析子系统、可视化呈现子系统、告警处理子系统。交易处理单元包括停车消费判定子系统，用于对停车服务功能域的用户停车消费信息进行判定，并把判定的结果作为消费交易结算的依据；停车服务纠错子系统，用于对停车服务的信息进行纠错，跟存储的现有信息比对，无法通过现有信息进行纠错的，上传错误情况；交易处理子系统，用于对检测的车位状态信息与用户的停车申请信息进行匹配处理，生成停车交易订单，以便消费结算；清分结算子系统，用于对停车交易订单进行结算，以及处理通过第三方充值平台对用户帐户进行充值。

信息处理板块主要是对告警进行处理提醒，对各类运维信息进行可视化监控，以及实现报表分析和指标分析，实现智慧决策。可视化呈现子系统提供可视化功能，主要是GIS地图展示功能包括各个车场车位现状情况，实时更新。各个区域的值班巡管人员相关信息以及值班历史轨迹。以及各个区域的设备是否正常一目了然，显示和监控设备的实时状态。报表子系统提供报表功能，统计截止日期各大区域泊位数使用情况占用比例，几日交易数，消费金额。总消费金额、进行中的、欠费的、待补缴的，注册人数，上岗人数等相关信息。

数据交换板块主要是和平台外部的各种信息系统进行对接，设有数据交换单元，由外部数据接口服务器进行处理。用户通过前端服务板块中自助语音IVR子系统、自助网站和手机APP客户端，以及后端支撑板块中的停车数据采集子系统、停车服务消费判定子系统和停车服务纠错子系统完成停车服务的功能。

1.2 管理平台

管理平台主要功能：利用管理系统平台，运营单位能够对停车运营实施有效监管。包括系统监控，通过直观的GIS地图直观显示本车场实时路边停车情况；支持生成报表，可自动生成运维报表、财务报表、设备报表、客服报表、用户报表等多种报表，为大数据分析提供完善的基础资料；设备管理，前端运营设备状态实时监测，从而便于设备管理人员的管理维护，节省时间、提高效率；人员管理，实时记录巡检人员执法轨迹、处理违章数、所处位置，便于调度管理。

1.3 APP服务

手机APP客户端软件的使用时路边停车付费模式的创新，用户可以通过APP实现充值、申请缴费、续费、转移账户、注销、查询、停车业务交易、停车付费记忆车位搜索、车位导航、信息查询灯功能。

当用户在行驶到某个路边街道时，系统自动推送最佳的车位信息到用户手机APP客户端，让用户很方便进行泊车购买服务，不需要再让用户进行泊位搜索或者开车在某个路段寻找空车位，同时根据用户的地理坐标以及当前某个路段的空车位的地理坐标，根据处理平台自动推送最佳的停车位信息到用户中心，自动分析最佳距离，同时利用手机APP客户端的调取GIS地图自动指引和导航，使用户在最短时间实现停车需求，完全实现智慧化城市路边停车消费服务。

2 车位视频检测

每个车位的智能设备中内嵌微型摄像机， 实时地获知车位的状态信息和车型车牌信息，同时还可以实时监视偷盗等违法犯罪情况以及火灾的发生。当来车停车入位时，摄像机还会对驾驶员进行抓拍，筛选出最清晰正脸图像存入系统中，为以后的工作提供帮助。

车辆到达入口，超声波检测到有车辆驶入时，触发车辆摄像机进行拍照，同时对驾驶员进行拍照，视频车牌识别软件自动识别车牌号码，并显示在LED屏上，同时自动上传到处理服务平台。对于无法识别车牌的车辆进行车型颜色识别，并归入待选列表保存在软件中。同时，收费管理系统中该车辆的停车计时开始。图2为车牌识别流程。

图2 车牌识别流程图Fig.2 License plate recognition flow chart

对于在出入口无法识别车牌的车辆，除了归入待选列表外，还可以通过停车场视频车位检测终端来实现对车辆停放时间的统计。在每个车位上安装一个视频车位检测终端，视频车位检测终端会不断抓拍当前的车位图片并上传到上级处理器进行识别。有车停放时，上级处理器会识别出车辆的车牌号码及车辆的开始停放时间；当车辆离开车位时，系统会检测到车辆离开并获得车辆在车场的停放时间。从而作为对出入口视频车牌识别的有力补充。

本系统不仅作为车牌识别、车场空车位引导，还可对车位进行全天候24小时监控。当有车辆驶入车位时，系统会自动对车辆及驾驶员进行抓拍，对于停车刮擦、车窗被砸、车辆被盗、人为破坏等现象能够提供有效的视频证据，为车主提供了有利的保障，为物业管理提供了极大的便利，为商场、物业公司及开发商都很好的提升了品牌形象。

车牌车型的识别具有以下几个核心的阶段：彩色转灰度图像、背景分割与目标提取、车牌识别、图像二值化、图像梯度锐化、边缘检测、去除椒盐噪声、整体倾斜校正、提取特征值等。然后利用BP神经网络对提取的特征值进行识别。

3 超声波探测车辆

工作原理：根据光沿直线传播的原理，当光遇到障碍物时就会被反射回来，同理当超声波遇到障碍物(车辆)时就会产生一反射波，反射波传送回接收端，根据时间差就可以判断是否有车辆通过。正常情况下，没有车辆时超声波返回到超声波检测器用的时间比有车辆通过时用的时间要长，当接收到反射波的事件变短就可以判断出车辆通过。优点：首先超声波检测器安装在路侧，不用破坏路面；其次，耐用且安装方便。

连接探测器的节点控制器会按照轮询的方式，对所连接的各个探测器信息进行收集，并按照一定规则将数据压缩编码后反馈给中央控制器，由中央控制器完成数据处理，并将处理后的车位数据发送到停车场各个车位引导屏进行空车位信息的显示，从而实现引导车辆进入空余车位。

4 手机平台融入停车场系统

车主可以随时随地通过手机查询停车场位置、空车位信息、预定车位，并进行路线导航及缴纳停车费等。当驾驶员驶入车位时，系统自动识别车牌信息，自动开始计时收费，车主停好车后，系统立即自动车辆定位；当驾驶员要离场时，可以掏出手机随时查询爱车位置。

车主使用预约功能即可在未到目标停车场即可预约到停车位，系统自动为车主分配一空车位，并以地图形式导航（地图显示线路：从此刻车辆位置到目标停车场分配的具体车位），显示在手机客户端上，用来引导车辆进入所预约的空车位，并且手机客户端能看出该停车场的目前车位信息、空车位占有率、停车指数预报、以及道路是否顺畅等信息。

5 结论

本系统针对于设置于道路两侧的停车位，在各个停车位旁边设置一智能检测器，用于实时采集路边停车位信息，并进行信息数据上传；停车申请服务单元，用于查询路边停车相关的信息以及对停车位进行停车申请，用户通过APP、电话或网站对停车服务进行申请与查询；停车交易处理单元，用于对停车申请与停车状态进行处理，并生成停车订单，对停车订单进行缴费结算，同时对停车服务进行判定及对停车订单进行纠错处理；运营管理单元，用于路边停车位的状态情况及停车设备进行实时监控；信息处理单元，用于对路边所有停车位的停车情况进行统计分析处理，违章停车或故障进行告警处理，以及实时发布呈现路边停车状况。

图3 移动终端停车AppFig.3 Mobile terminal parking App

[1] 潘晓东, 詹嘉. 智能停车诱导系统的设计应用研究[J]. 华东交通大学学报, 2007. 24(1): 60-62.

[2] 李扬威, 焦朋朋, 杜林. 城市智能停车管理系统研究[J].交通信息与安全, 2014. 32(4): 160-164.

[3] 张培. 城市中心区智能停车系统研究[D]. 昆明: 云南财经大学, 2013.

[4] 何斌, 蒋铃鸽, 等. 一种基于传感网技术的智能停车场车位检测器方案设计与实现[J]. 科学技术与工程, 2013(23).

[5] 王龙飞, 陈红, 等. 新型主动式智能停车诱导系统[J]. 计算机应用, 2011(04).

[6] 杨吉飞. 基于物联网的智能停车缴费系统设计和实现[D].上海: 复旦大学, 2010.

[7] 司亚军. 基于物联网技术的智能管理系统探讨[D]. 内蒙古师范大学, 2013.

[8] 陈月梅, 蔡坚勇, 等. 基于RFID的室内车辆跟踪及定位仿真系统的设计与实现[J]. 计算机与现代化, 2013(2).

[9] 翟伟芳, 胡雅颖, 田玉龙. 一种车牌字符分割算法的设计与实现[J]. 计算机与现代化. 2010, (8).

[10] 李成龙, 基于无线通讯的小区智能停车系统研究[D]. 东北石油大学, 2013.

[11] 钱哨, 张云鹏, 黄少波. 智能交通运: 基于云计算的智能交通系统[J]. 计算机与现代化, 2010(11).

[12] 符天, 王贞. 基于RFID技术的区域移动目标定位系统应用设计[J]. 计算机与现代化, 2012(10).

[13] 张欣, 何倩琪, 王天宇. 基于物联网的城市智能交通车位网设计研究[J]. 美苑, 2014(02).

[14] 胡清明, 李西兵, 等. 基于车牌自动识别立体车库智能停车管理系统研究[J]. 机床与液压, 2011(18).

[15] 张玉杰, 伍莹莹. 基于KNX的地下停车场智能监控及车位引导系统[J]. 计算机测量与控制, 2014(9).

Urban Intelligent Parking Management System

LIU Zhe, LI Xiu-yun, GUO chuan
(Tianjin Television Technology Institute, Tianjin 300010, China)

In order to effectively solve the traffic jam trouble, parking difficult, difficult to find a car, slow payment, parking safety, this paper designs a roadside parking lot smart city management system based. The system combines parking vehicle fees and automated management. The parking lot is completely under the unified management of the computer. It supports the card and mobile phone payment, car voice broadcast, induction display, ultrasonic induction, car driver and vehicle parking capture, parking space holder, terminal query platform, but also for network interconnection, quickly find parking spaces, reduce vehicle detour distance and the surrounding environment monitoring.

: Intelligent parking; Face capture; Vehicle snapshot; Environmental monitoring

TP273

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.10.040

本文著录格式：刘哲，李秀云，董雪，等. 城市智慧停车管理系统[J]. 软件，2017，38（10）：198-201

刘哲(1980-)，男，大学本科，高级工程师，研究方向：计算机科学与技术；李秀云(1966-)，女，本科，高级工程师，主要从事电子计算机专业方面的管理工作；董雪(1984-)，女，硕士研究生，工程师，研究方向：电路与系统；郭川(1983-)，男，大学专科，助理工程师，研究方向：电子设计与电路集成。