張明慧 史小輝,2*

1(西安建筑科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 陜西 西安 710055)2(西安建筑科技大學(xué)靜態(tài)交通研究院 陜西 西安 710055)

0 引 言

近年來(lái)城市的機(jī)動(dòng)車(chē)保有量持續(xù)增長(zhǎng)而停車(chē)泊位卻供給不足，由此帶來(lái)了停車(chē)?yán)щy、交通擁堵等一系列問(wèn)題。2015年8月，國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)城市停車(chē)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》，要求充分調(diào)動(dòng)社會(huì)資本，推動(dòng)停車(chē)產(chǎn)業(yè)化、市場(chǎng)化，同時(shí)在停車(chē)場(chǎng)建設(shè)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(fā)《城市停車(chē)設(shè)施規(guī)劃導(dǎo)則》，明確提出強(qiáng)化停車(chē)服務(wù)的信息化以及建設(shè)停車(chē)誘導(dǎo)指示系統(tǒng)。2016年國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的新型智慧城市評(píng)價(jià)指標(biāo)與智慧停車(chē)行業(yè)息息相關(guān)。

當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展日新月異，新的時(shí)代背景下停車(chē)行業(yè)的智能化、信息化升級(jí)與改造勢(shì)在必行[2-4]。本文基于大數(shù)據(jù)技術(shù)、車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別技術(shù)、交通攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)、GPS系統(tǒng)、傳感器數(shù)據(jù)采集技術(shù)，對(duì)各停車(chē)場(chǎng)及路內(nèi)泊位停車(chē)數(shù)據(jù)、收費(fèi)數(shù)據(jù)等進(jìn)行計(jì)算分析；設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了城市級(jí)智慧停車(chē)綜合管理系統(tǒng)，將互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)停車(chē)行業(yè)深度融合，為緩解城市交通擁堵及停車(chē)?yán)щy提供了可參考的解決方案[5-7]。本文提出的城市級(jí)智慧停車(chē)綜合管理系統(tǒng)不僅優(yōu)化了停車(chē)流程、提高停車(chē)收費(fèi)效率而且已成功應(yīng)用到長(zhǎng)春市105個(gè)封閉停車(chē)場(chǎng)和28條街道的路內(nèi)/路側(cè)停車(chē)泊位。

1 需求分析

目前國(guó)內(nèi)的城市級(jí)智慧停車(chē)行業(yè)正處于快速上升階段[8]。智慧停車(chē)需求可從以下三個(gè)方面來(lái)分析。

1) 從車(chē)主角度來(lái)看，停車(chē)本身是一個(gè)亟待解決的剛性需求問(wèn)題。智慧停車(chē)通過(guò)提供實(shí)時(shí)車(chē)場(chǎng)信息、車(chē)位引導(dǎo)和電子支付等服務(wù)，可以減少用戶在停車(chē)、取車(chē)上花費(fèi)的時(shí)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(chē)場(chǎng)的角度來(lái)看，除了供需矛盾,傳統(tǒng)停車(chē)場(chǎng)的管理也存在較大問(wèn)題。不同類型的停車(chē)場(chǎng)在規(guī)模、車(chē)流量、車(chē)位 使用率/閑置率等方面具有各自的特點(diǎn)，要提升停車(chē)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)效率就要針對(duì)不同停車(chē)場(chǎng)的特點(diǎn)提出不同的解決方案。

3) 從政府角度來(lái)看，智慧停車(chē)解決方案不僅可以彌補(bǔ)城市車(chē)位缺口、提高車(chē)位資源利用率，還可以幫助解決其他領(lǐng)域的公共生活問(wèn)題：(1) 通過(guò)解決停車(chē)難題緩解城市交通擁堵；(2) 通過(guò)對(duì)車(chē)牌信息的識(shí)別以及對(duì)區(qū)域停車(chē)數(shù)據(jù)的掌握，幫助提升公共安全；(3) 通過(guò)構(gòu)建智慧停車(chē)生態(tài)圈促進(jìn)城市現(xiàn)代服務(wù)業(yè)發(fā)展；(4) 利用城市靜態(tài)停車(chē)數(shù)據(jù)幫助智慧城市規(guī)劃；(5) 通過(guò)將停車(chē)行為數(shù)據(jù)納入到國(guó)家整體信用體系中，完善信用體系的建設(shè)；(6) 通過(guò)停車(chē)指引減少路面徘徊時(shí)間，從而減少污染排放。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市級(jí)智慧停車(chē)綜合管理系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用網(wǎng)絡(luò)完成整個(gè)智慧停車(chē)管理系統(tǒng)平臺(tái)的搭建，與城市其他停車(chē)場(chǎng)信息系統(tǒng)進(jìn)行部分?jǐn)?shù)據(jù)的共享。系統(tǒng)平臺(tái)共包含六個(gè)部分，分別為智慧城市停車(chē)綜合管理云平臺(tái)、智慧城市停車(chē)信息發(fā)布云平臺(tái)、智慧城市停車(chē)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)、智慧城市停車(chē)監(jiān)控云平臺(tái)、智慧城市停車(chē)收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)，以及智慧城市手機(jī)App系統(tǒng)。各部分關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖1所示。整個(gè)系統(tǒng)以綜合管理平臺(tái)為支撐，在綜合管理平臺(tái)上構(gòu)建了其余四個(gè)平臺(tái)分別實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)和收費(fèi)管理的功能。系統(tǒng)還有一部分是移動(dòng)端子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)分為面向用戶的市民App和微信公共平臺(tái)以及面向收費(fèi)人員設(shè)計(jì)的收費(fèi)App、巡檢App。

圖1 城市級(jí)智慧停車(chē)子系統(tǒng)關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)

2.1 綜合管理云平臺(tái)

智慧城市停車(chē)綜合管理云平臺(tái)采用B/S架構(gòu)，作為智慧城市停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的核心模塊，該云平臺(tái)監(jiān)控管轄所有已接入停車(chē)場(chǎng)(泊位)的實(shí)時(shí)運(yùn)營(yíng)。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)智慧車(chē)位、車(chē)輛信息、會(huì)員管理、物業(yè)管理、在線預(yù)約、智慧報(bào)表系統(tǒng)、系統(tǒng)設(shè)置、車(chē)場(chǎng)地圖、三方結(jié)算等九大功能，系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。同時(shí)，智慧城市停車(chē)綜合管理云平臺(tái)匯集各個(gè)停車(chē)場(chǎng)客戶端的所有運(yùn)營(yíng)信息，通過(guò)大數(shù)據(jù)分析，為停車(chē)場(chǎng)管理者提供合理的經(jīng)營(yíng)策略。

圖2 智慧城市停車(chē)綜合管理云平臺(tái)系統(tǒng)功能架構(gòu)

2.2 信息發(fā)布云平臺(tái)

智慧城市停車(chē)信息發(fā)布云平臺(tái)通過(guò)安裝在停車(chē)場(chǎng)(庫(kù))的車(chē)輛檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)進(jìn)出車(chē)庫(kù)的車(chē)流量，經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)信息處理，用有線或無(wú)線通信系統(tǒng)(多對(duì)一)傳送到信息處理中心。信息處理中心分析處理各個(gè)車(chē)庫(kù)停車(chē)狀況，判斷各車(chē)庫(kù)空閑狀態(tài)，通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)(一對(duì)多)發(fā)送至戶外LED停車(chē)誘導(dǎo)信息發(fā)布屏等終端顯示設(shè)備。智慧城市停車(chē)信息發(fā)布平臺(tái)系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖3所示。

圖3 智慧城市停車(chē)信息發(fā)布云平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

平臺(tái)主要模塊有：進(jìn)出車(chē)輛信息模塊、區(qū)域車(chē)位信息數(shù)據(jù)、區(qū)域內(nèi)車(chē)流曲線收費(fèi)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、App消息推送模塊、后臺(tái)設(shè)置模塊等。進(jìn)出車(chē)輛信息模塊主要提供車(chē)輛進(jìn)出停車(chē)場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息和收費(fèi)情況，包括：進(jìn)入車(chē)輛信息、出庫(kù)車(chē)輛信息、過(guò)車(chē)收費(fèi)信息。用戶可以通過(guò)車(chē)庫(kù)車(chē)位動(dòng)態(tài)了解車(chē)位使用狀態(tài)，通過(guò)輸入停車(chē)庫(kù)的區(qū)域，即可查詢到該區(qū)域內(nèi)車(chē)庫(kù)總數(shù)、總車(chē)位數(shù)和可用車(chē)位數(shù)。通過(guò)該平臺(tái)可以不定期推送優(yōu)惠活動(dòng)等信息給市民App。后臺(tái)設(shè)置可以查看用戶管理等信息，可以隨時(shí)查看會(huì)員停車(chē)和消費(fèi)情況。

2.3 運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)

智慧城市停車(chē)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)可對(duì)城市停車(chē)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與挖掘應(yīng)用，通過(guò)建立量化模型和決策支持模型，為停車(chē)政策的調(diào)整提供輔助決策支持。智慧城市停車(chē)云平臺(tái)可系統(tǒng)性地協(xié)調(diào)靜態(tài)交通和動(dòng)態(tài)交通，能有效緩解停車(chē)?yán)щy和交通擁堵。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖4所示。主要功能包括智慧運(yùn)營(yíng)地圖、車(chē)庫(kù)狀態(tài)報(bào)表、過(guò)車(chē)收費(fèi)信息報(bào)表、車(chē)場(chǎng)收費(fèi)方式占比、預(yù)定報(bào)表及停車(chē)場(chǎng)停車(chē)時(shí)長(zhǎng)與費(fèi)用散點(diǎn)圖。

圖4 智慧城市停車(chē)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

2.4 監(jiān)控云平臺(tái)

智慧城市停車(chē)監(jiān)控云平臺(tái)可以對(duì)各個(gè)停車(chē)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，將每個(gè)停車(chē)場(chǎng)進(jìn)出車(chē)輛的詳細(xì)信息發(fā)回系統(tǒng)平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)管理人員可通過(guò)平臺(tái)實(shí)時(shí)了解車(chē)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)情況，通過(guò)交易報(bào)表和數(shù)據(jù)分析等，可以有效提高車(chē)場(chǎng)的使用率和服務(wù)水平。

智慧城市停車(chē)監(jiān)控云平臺(tái)整體架構(gòu)如圖5所示，共分為四層。數(shù)據(jù)展現(xiàn)層主要體現(xiàn)為用戶圖形界面，基礎(chǔ)設(shè)施將采集到的數(shù)據(jù)匯聚到存儲(chǔ)層，經(jīng)過(guò)綜合服務(wù)層提供相應(yīng)的功能，主要分為車(chē)輛出入信息、車(chē)庫(kù)車(chē)位狀態(tài)、車(chē)流量統(tǒng)計(jì)、過(guò)車(chē)收費(fèi)監(jiān)控和后臺(tái)設(shè)置，最后體現(xiàn)到展現(xiàn)層，表現(xiàn)為具體的圖形和數(shù)據(jù)界面。

圖5 智慧城市停車(chē)監(jiān)控云平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

2.5 收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)

智慧城市停車(chē)收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)以統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和安全數(shù)據(jù)接口為指導(dǎo)，構(gòu)建了基礎(chǔ)設(shè)施層、匯聚存儲(chǔ)層、綜合服務(wù)層、展現(xiàn)層四個(gè)層次的架構(gòu)，如圖6所示。該系統(tǒng)的主要功能包括：管控進(jìn)出車(chē)輛，計(jì)費(fèi)，提高停車(chē)場(chǎng)進(jìn)出效率，采集停車(chē)場(chǎng)停車(chē)數(shù)據(jù)(結(jié)合云平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)App掃碼支付、會(huì)員不停車(chē)出庫(kù)等多種收費(fèi)方式)。

圖6 智慧城市停車(chē)收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)架構(gòu)

2.6 智慧城市手機(jī)App系統(tǒng)

智慧城市手機(jī)App系統(tǒng)是集Web端、移動(dòng)手機(jī)端、后臺(tái)運(yùn)營(yíng)端、移動(dòng)巡檢端、移動(dòng)收費(fèi)端于一體建立的停車(chē)信息共享應(yīng)用平臺(tái)，充分利用手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備方便、靈活、高效率的特點(diǎn)，使用戶通過(guò)手機(jī)App、微信等手段隨時(shí)隨地掌握泊位動(dòng)態(tài)信息和車(chē)輛停泊信息，并提供車(chē)位導(dǎo)航、車(chē)位預(yù)約、實(shí)時(shí)車(chē)態(tài)、在線繳費(fèi)等功能，真正實(shí)現(xiàn)全面、綠色、高效的靜態(tài)交通管理與智慧行車(chē)引導(dǎo)，有效解決了公眾出行所遇到的實(shí)際問(wèn)題，讓智慧城市智慧停車(chē)真正惠及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗?/p>

3 應(yīng)用實(shí)例分析

長(zhǎng)春市城區(qū)停車(chē)供需矛盾突出，停車(chē)難問(wèn)題備受關(guān)注。據(jù)交警部門(mén)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2014年7月，長(zhǎng)春地區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量已達(dá)150萬(wàn)輛，其中市區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)總量突破88萬(wàn)輛，市區(qū)平均每百戶家庭的汽車(chē)擁有率已達(dá)21.6%。目前新車(chē)注冊(cè)登記以每天300臺(tái)左右的速度增長(zhǎng)，長(zhǎng)春市城區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量早已突破100萬(wàn)輛而停車(chē)泊位僅有21萬(wàn)個(gè)。按照城市停車(chē)泊位1∶1.2的標(biāo)準(zhǔn)配置計(jì)算，停車(chē)位缺口率高達(dá)83.3%。目前長(zhǎng)春市中心城區(qū)“停車(chē)難、停車(chē)亂”已成為交通擁堵的重要誘因，而且也成了影響投資環(huán)境和制約城市與區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸”。

3.1 項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目以整個(gè)長(zhǎng)春市為管轄范圍，規(guī)劃總停車(chē)泊位32 394個(gè)，擬建“兩橫三縱”快速路橋下停車(chē)場(chǎng)105個(gè)，停車(chē)場(chǎng)(泊位)分布如圖7所示。涵蓋長(zhǎng)春市5個(gè)區(qū),其中:朝陽(yáng)區(qū)9 959個(gè)，南關(guān)區(qū)6 304個(gè)，二道區(qū)6 062個(gè)，寬城區(qū)4 590個(gè)，綠園區(qū)3 620個(gè)。

圖7 長(zhǎng)春城市停車(chē)場(chǎng)建設(shè)項(xiàng)目平面圖

長(zhǎng)春市公共停車(chē)場(chǎng)(泊位)智慧管理平臺(tái)建設(shè)地點(diǎn)位于經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)昆山路855號(hào)長(zhǎng)春市市政工程設(shè)計(jì)研究院內(nèi)，設(shè)有機(jī)房及監(jiān)控大廳，效果圖如圖8所示。

圖8 長(zhǎng)春市智慧停車(chē)監(jiān)控大廳效果圖

3.2 平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容及成果

長(zhǎng)春市公共停車(chē)場(chǎng)(泊位)智慧管理平臺(tái)建設(shè)內(nèi)容包括云管理平臺(tái)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)、監(jiān)控管理平臺(tái)、停車(chē)管理軟件、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)等6個(gè)獨(dú)立子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)通過(guò)與智能終端設(shè)備對(duì)接集成長(zhǎng)春智慧停車(chē)綜合管理系統(tǒng)。系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)如圖9所示，該架構(gòu)不僅確定了各個(gè)子系統(tǒng)之間的組織結(jié)構(gòu)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，還顯示了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)需求和各元素之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖9 長(zhǎng)春市智慧停車(chē)綜合管理系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

長(zhǎng)春市公共停車(chē)場(chǎng)(泊位)智慧管理平臺(tái)用戶界面如圖10所示，平臺(tái)功能實(shí)現(xiàn)了:1) 采集記錄停車(chē)場(chǎng)相關(guān)基礎(chǔ)信息，包括停車(chē)場(chǎng)編號(hào)、區(qū)域編號(hào)、停車(chē)場(chǎng)名稱、停車(chē)場(chǎng)位置(經(jīng)緯度坐標(biāo))、收費(fèi)時(shí)段、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、高峰時(shí)段預(yù)測(cè)信息、停車(chē)場(chǎng)詳細(xì)地址及其他信息等；2) 采集記錄停車(chē)場(chǎng)進(jìn)出場(chǎng)車(chē)輛相關(guān)動(dòng)態(tài)信息，包括號(hào)牌識(shí)別、車(chē)輛進(jìn)出時(shí)間、剩余車(chē)位數(shù)量、機(jī)動(dòng)車(chē)抓拍圖像、停車(chē)集中區(qū)域預(yù)測(cè)等；3) 公共停車(chē)場(chǎng)提供的機(jī)動(dòng)車(chē)圖像等信息可提供給相關(guān)授權(quán)單位接口；4) 提供智能交通網(wǎng)和公安網(wǎng)的實(shí)時(shí)信息發(fā)布，主要包括向指揮調(diào)度平臺(tái)發(fā)布停車(chē)場(chǎng)位置、總車(chē)位、空余車(chē)位、進(jìn)出場(chǎng)車(chē)輛圖片和號(hào)牌等信息；5) 向公安“DQB”系統(tǒng)發(fā)布進(jìn)出場(chǎng)車(chē)輛圖片和號(hào)牌等信息；6) 向外場(chǎng)行車(chē)誘導(dǎo)屏發(fā)布空余車(chē)位信息；7) 為其他社會(huì)化應(yīng)用提供相應(yīng)的車(chē)場(chǎng)信息。

圖10 長(zhǎng)春市智慧停車(chē)管理平臺(tái)界面

長(zhǎng)春市智慧停車(chē)市民App名稱為“長(zhǎng)春泊車(chē)”。該App應(yīng)用界面如圖11所示。車(chē)輛查詢主要功能包括車(chē)輛的停車(chē)記錄、停放信息、繳費(fèi)金額等；用戶登錄界面功能主要包括賬號(hào)管理、發(fā)票記錄、余額積分等；車(chē)位查找導(dǎo)航界面主要功能包括長(zhǎng)春市已接入平臺(tái)的停車(chē)場(chǎng)(泊位)總車(chē)位數(shù)顯示、剩余車(chē)位數(shù)顯示、最優(yōu)停車(chē)路線導(dǎo)航等。

圖11 “長(zhǎng)春泊車(chē)”App界面展示

4 結(jié) 語(yǔ)

本文從城市智慧停車(chē)的整體需求與遠(yuǎn)期規(guī)劃出發(fā)，對(duì)“城市級(jí)”智慧停車(chē)綜合管理系統(tǒng)進(jìn)行較為深入的研究,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了城市級(jí)智慧停車(chē)綜合管理系統(tǒng)的六個(gè)部分，分別是：智慧城市停車(chē)綜合管理云平臺(tái)，智慧城市停車(chē)信息發(fā)布云平臺(tái)，智慧城市停車(chē)運(yùn)營(yíng)云平臺(tái)，智慧城市停車(chē)監(jiān)控云平臺(tái)，智慧城市停車(chē)收費(fèi)綜合管理系統(tǒng)，智慧城市手機(jī)App系統(tǒng)。

以長(zhǎng)春市為例進(jìn)行城市級(jí)智慧停車(chē)綜合管理系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析。針對(duì)市區(qū)105個(gè)封閉停車(chē)場(chǎng)和28條街道的路內(nèi)/路側(cè)停車(chē)泊位，利用長(zhǎng)春市城市立交已有的光纖環(huán)網(wǎng)，使分布在“兩橫三縱”快速路下的所有停車(chē)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至智慧停車(chē)管理平臺(tái)，最終實(shí)現(xiàn)集中管理、分散控制的高效運(yùn)行模式。該系統(tǒng)對(duì)長(zhǎng)春市乃至吉林省的停車(chē)產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展起到了促進(jìn)作用，為長(zhǎng)春市帶來(lái)了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。