梁金營，黃貝琳，潘 棟

（1.廣州群志科技股份有限公司，廣州 510530；2.廣州市第四中學，廣州 510175；3.廣東云瞻建設工程有限公司，廣東佛山 528200）

0 引言

近些年來，國內(nèi)外商業(yè)合作不斷深入，尤其在我國“一帶一路”戰(zhàn)略背景下，物流合作日趨密切。緊隨城市工商業(yè)走上高速車道、貨物進出口蓬勃發(fā)展，貨運擁擠問題已嚴重阻礙快速物流產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?，F(xiàn)代化物流中心的建設以及物流配送體系的建立，使城市物流產(chǎn)業(yè)集驟度更高，促使貨運交通量規(guī)模進一步擴大，導致物流需求高發(fā)地貨運停車需求量劇增，且物流停車場管理亂象橫生。如何確保物流基礎設施建設、港口經(jīng)濟、港城經(jīng)濟互動成長，保障物流活動有秩序、高效率、低成本運營已成為當下重要的熱門研究課題。缺少有效引導、資源利用不充分是物流停車難的主要原因之一。本文在主動分析貨車停車需求、場地影響因素、停車場模型及傳統(tǒng)物流停車位未能做到分區(qū)分類等現(xiàn)狀的基礎上，構建物流車輛停車場內(nèi)智能交通引導系統(tǒng)模型，將不同類別的貨運車輛引導至指定的停車區(qū)和指定的停車位。本設計可應用于綜合性貨運場、港口、碼頭等場合。本系統(tǒng)主要基于圖像識別技術，采用通用型[1]、模塊化的系統(tǒng)設計思路，提供靈活、安全、穩(wěn)定的接口功能。軟硬件由各種接口進行相互配合，利用圖像識別技術將物流停車場及車輛數(shù)據(jù)整合在一個信息平臺下進行管理，形成一體化的物流車輛停車場引導系統(tǒng)，采集數(shù)據(jù)由云儲存大數(shù)據(jù)分析后，為停車場提供引導服務、停車場管理服務[2]。同時，保障系統(tǒng)的功能模塊擴展與系統(tǒng)平臺升級。

1 設計方案

1.1 方案概述

本系統(tǒng)設計，通過采集視頻圖像，自動分析車輛特征信息、車牌信息、貨物危險等級以及合適的車位使用狀態(tài)，結(jié)合停場內(nèi)部的指示牌、動態(tài)引導屏、聲光報警裝置引導車輛前往指定停車區(qū)的適用車位。物流停車場通常接納長短不一，形狀各異的車輛。識別模塊安裝在車輛入口處，獲取車輛的類型、尺寸、軸數(shù)、貨物危險等級等數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析確定適用的停車區(qū)，預定停車位。車輛進入停車場后，行駛過程中，由通道上的智能指示牌引導當前車輛開往指定的區(qū)域。若車輛行駛過程中誤入與本車輛不符的停車區(qū)時，設置在該停車區(qū)入口處的禁區(qū)阻攔裝置啟動，阻止車輛進入，并發(fā)出聲光警示，語音播放，文字提示，引導車輛前往正確的停車區(qū)。本系統(tǒng)利用計算機技術，物聯(lián)網(wǎng)技術自主采集數(shù)據(jù)，自主分析，并向執(zhí)行構件發(fā)送控制指令，實現(xiàn)停車場無人化運營管理。

1.2 系統(tǒng)組成

構成子系統(tǒng)包括圖像數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)、貨物種類識別系統(tǒng)、車位狀態(tài)采集系統(tǒng)、云儲存分析系統(tǒng)、遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)[2]、執(zhí)行設備控制系統(tǒng)、車輛引導系統(tǒng)[3]、聲光報警系統(tǒng)、語音播放系統(tǒng)、反向?qū)ぼ嚁?shù)據(jù)分析系統(tǒng)、場內(nèi)智能照明控制系統(tǒng)[4]、客戶端設備等。

（1）圖像數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)：通過停車場入口處攝像模塊獲取當前進場車輛的外觀、車牌、車標、尺寸、軸數(shù)、車上物品危險等級，固化車輛相關信息；場內(nèi)通道上的攝像模塊采集視野內(nèi)車輛車牌信息，根據(jù)當前節(jié)點時間邏輯，確認車輛位置、車輛行駛方向，判斷是否沿著預定路線行駛。

（2）貨物種類識別系統(tǒng)：車輛進場時，貨物識別模塊識別車載貨物特性。經(jīng)過自動分析，將車載貨物按危險等級屬性分為甲、乙、丙、丁、戊5 大類，其中甲類貨物為極度易燃易爆貨物，乙類為易燃易爆貨物，丙類為可燃貨物，丁類為難燃貨物，戊為不燃貨物。系統(tǒng)依據(jù)危險等級不同車輛分別引導至指定的停車區(qū)域。

（3）車位狀態(tài)采集系統(tǒng)[5]：實時自動統(tǒng)計并整理停車場內(nèi)部空閑車位數(shù)量及每個停車區(qū)的車位使用率，為實時查詢服務提供數(shù)據(jù)支持。

（4）云儲存大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)[6]：主要由車輛特征分析模塊、貨物類型分析模塊、安全檢測分析模塊、場地狀態(tài)分析模塊、路徑信息分析模塊、終端上傳數(shù)據(jù)分析6 大塊模塊組成。本子系統(tǒng)主要負責系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析處理，并生成指令，發(fā)送至執(zhí)行構件系統(tǒng)或用戶終端。云儲存大數(shù)據(jù)分析內(nèi)容包括車輛車牌信息、車型信息、車輛高度信息、車輛長度信息、車輛寬度信息和邊角弧度信息，處理完數(shù)據(jù)保存至系統(tǒng)云端。二次進場時，系統(tǒng)調(diào)取信息，可以快速引導至指定的車位。

（5）遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)：將現(xiàn)場采集到的車輛信息、場地信息傳輸至云端服務器或?qū)⒃贫朔掌鲾?shù)據(jù)下發(fā)至本地系統(tǒng)、終端設備。

（6）執(zhí)行設備控制系統(tǒng)[7]：接收本系統(tǒng)控制指令，并由執(zhí)行構件執(zhí)行相關指令。執(zhí)行構件主要包括：出入口障礙裝置（如停車場閘機、禁區(qū)阻攔裝置）、引導裝置、文字顯示裝置、聲光報警設備、語音播放裝置等設備。

（7）車輛引導系統(tǒng)：由動態(tài)顯示屏、靜態(tài)顯示屏構成，主要顯示方向標志、導向箭頭，同時實時動態(tài)顯示區(qū)域內(nèi)的空車位數(shù)量。系統(tǒng)依據(jù)車輛特征、車載貨物危險等級信息，對進場的車輛預定合適的車位以及通住該車位的最優(yōu)路線。具體包括：根據(jù)場內(nèi)狀態(tài)信息、存取請求信息，計算獲得最合適的車位供車輛使用。同時考慮，對停車時間長的車輛引導到離出口較遠的區(qū)域，停車時間短的車輛或?qū)?yōu)先級高的車輛引導存放在離出口近的區(qū)域。車輛入場后，車道旁的顯示屏動態(tài)顯示文字、數(shù)字、箭頭引導車輛至指定的停車區(qū)。

（8）聲光報警系統(tǒng)：通過報警聲音、閃光方式提醒誤入車輛，糾正錯誤行為。

（9）語音播放系統(tǒng)：通過語音提示指引車輛按正確的路線行駛。

（10）反向?qū)ぼ嚁?shù)據(jù)分析系統(tǒng)[8]：在停車場內(nèi)任意位置，查詢終端設備自動連接到最近的無線路由器，用戶在終端設備上輸入車牌號碼，軟件自動定位用戶終端設備目前所處的位置以及車輛的位置，生成點對點三維立體導航路線圖。

（11）場內(nèi)智能照明控制系統(tǒng)：智能照明控制模塊與圖像識別模塊聯(lián)動，夜間運營時，在車輛行駛過程中分段啟動正常照明，車輛過后恢復節(jié)能模式，燈光減至正常照度的30%，實行車來亮燈，車走燈變暗，節(jié)能效果明顯。

（12）客戶終端關聯(lián)，包括車載操控終端和智能手機。

基于圖像識別的物流停車場引導系統(tǒng)工作流程如圖1所示，描述數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)調(diào)用以及執(zhí)行相關引導指令、報警指令、控制指令及信號反饋的實現(xiàn)方式。

圖1 物流停車場引導系統(tǒng)工作流程

2 硬件設計

本系統(tǒng)通過前端設備，如車輛數(shù)據(jù)采集器，車位狀態(tài)采集器，小型X 光機核驗、油氣識別、化學成份分析一體機采集到的數(shù)據(jù)實時發(fā)送至云儲存大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析與處理，進而由核心控制器發(fā)送指令至停車場進出口控制設備、LED 引導顯示模塊及禁區(qū)阻攔裝置等執(zhí)行部件實行控制，實現(xiàn)停車場內(nèi)的車輛引導功能。

主要設備包括計算機網(wǎng)絡交換機[9]、圖像數(shù)據(jù)自動采集攝像機、貨物種類識別一體機、數(shù)據(jù)服務器[9]、有線傳輸網(wǎng)絡設備、數(shù)據(jù)存儲器、車位信息采集輔助雷達、遠程數(shù)據(jù)傳輸設備、云儲存分析設備、停車場進出口控制閘機[10]、信息發(fā)布屏、車輛引導顯示屏、聲光報警設備、語音播放設備、禁區(qū)阻攔裝置、反向?qū)ぼ囋O備、客戶端設備等。

3 禁區(qū)阻攔裝置

禁區(qū)阻攔裝置[11]由感觀信號采集、聲光警示、文字提示、語音播放、視頻聯(lián)動、機械控制組成一體的裝置。裝置包括框架板、活動板、滑板、聯(lián)動微型監(jiān)視攝像機、LED 顯示屏、閃爍警示燈條、警示聲音發(fā)生器、地感線圈、步進電機、主從齒輪組、應急開關等。活動板一側(cè)與地面固定的框架板上的轉(zhuǎn)動臂連接，另一側(cè)上方邊沿設置警示燈條，預警時警示燈慢節(jié)奏閃爍?；瑒影逡欢擞蓛蓚€帶旋轉(zhuǎn)結(jié)構端子固定在框架板底板上，另一端為兩個滑動部件內(nèi)嵌于活動板下方的滑動導槽內(nèi)，可自由滑行。顯示屏、警示燈條、聲音發(fā)生器、微監(jiān)控攝像機分別布置在滑動板上方位置（圖2），朝向通道來車方向。顯示屏為紅光LED 模組，字體橫向顯示，可由用戶預設定，默認設置為“禁止車輛前行!”。警示燈條為黃光，報警時快節(jié)奏閃爍，在視覺上向駕駛員發(fā)出預警。聲音發(fā)生器由語音芯片、擴聲電路及喇叭組成，控制器控制語音的播放或停止。微型監(jiān)控攝像機由微型攝像頭、錄像配件組成，當活動板向上開啟時，開始錄制，能完整記錄進入禁區(qū)的車輛、人員語音及行為舉止。步進電機接收到控制器指令后執(zhí)行正向或反向旋轉(zhuǎn)，聯(lián)動齒輪組帶動活動板的旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)裝置開啟與關閉。

禁區(qū)阻攔裝置關閉時，背部與通道地面齊平，車輛正常通行；開啟時，活動板翹起，與地面水平面成0°～90°，可預設，目的阻止車輛行駛。禁區(qū)阻攔裝置如圖2所示。禁區(qū)阻攔裝置工作流程如圖3所示。

圖2 禁區(qū)阻攔裝置

圖3 禁區(qū)阻攔裝置工作流程

4 軟件設計

軟件功能[12]主要包含3 點：（1）涵蓋整個架構，包括資源、網(wǎng)絡、應用在內(nèi)的全系統(tǒng)虛擬化，實現(xiàn)資源集中管理；（2）在多節(jié)點并發(fā)執(zhí)行環(huán)境中，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的正確性；（3）系統(tǒng)通過統(tǒng)一接口，采集車輛數(shù)據(jù)自動分析執(zhí)行。在一定準則下，利用計算機對采集數(shù)據(jù)加以分析處理，以獲取所需的數(shù)據(jù)。

用戶可在客戶端App、公眾號、微信小程序查看停車場車位信息，預覽停車場整體狀態(tài)。制作停車場內(nèi)電子地圖[13]，運用ArcGIS 用戶桌面組件和ArcMap 軟件對停車場的基礎地理底圖數(shù)據(jù)進行處理，在ArcGIS 軟件的樓層圖層中建立一個代表通道的路線要素圖層，添加所有的路徑信息，實現(xiàn)每個節(jié)點到每個車位均有路可達。車輛駛離時，本系統(tǒng)軟件自動生成車輛支付相關信息，如車型、停車時長等信息發(fā)送指令至停車場管理系統(tǒng)，為收費業(yè)務提供依據(jù)。

本系統(tǒng)開放的對接模式[14]，允許第三方業(yè)務系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互、資源共享、平臺的集成與被集成。本系統(tǒng)在設計上預留標準的軟件接口，任何符合相關標準的子系統(tǒng)均能接入到本系統(tǒng)的后臺管理中，與現(xiàn)有的系統(tǒng)完美融合。

5 測試驗證與結(jié)果分析

測試驗證及結(jié)果分析如下。

步驟1：物流車輛從停車場入口處駛?cè)耄瑪z像設備拍攝車頭正面、車身左側(cè)面、車身右側(cè)面、車尾正面，系統(tǒng)通過分析獲取當前車輛的軸數(shù)、長度、寬度、高度、車體特征、車牌號碼等數(shù)據(jù)。

步驟2：通過專用設備掃描車上的貨物，分析貨物特征，依據(jù)火災危險性、化學危險性規(guī)范分類。

步驟3：根據(jù)已確定的車輛類型及車載物品屬性，系統(tǒng)自動查詢停車場內(nèi)適合當前車輛停放的停車區(qū)、車位，預選定某一車位[15]。

步驟4：系統(tǒng)將指令發(fā)送給場內(nèi)的執(zhí)行構位，道閘門開啟，顯示屏綠色箭頭點亮，引導該車輛行駛至預定的車位，此時系統(tǒng)自動開始計時，以此作為計費依據(jù)。系統(tǒng)將車位信息發(fā)送給綁定該車輛的智能終端設備（如車載終端、手機App、公眾號、小程序等），生成導航線路圖。

步驟5：車輛行駛過程中，通道上的圖像識別摸塊采集該車輛實時信息，判斷車輛行駛路線是否偏離，并通過顯示屏、引導箭頭繼續(xù)引導車輛在正確的線路上行駛。

步驟6：車輛行駛過程中，設置在沿途通道旁的攝像機實時采集車輛圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給云儲存大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)處理，并與首次采集的車輛數(shù)據(jù)進行對比，判斷行車路線是否發(fā)生變化，實時生成最優(yōu)路線生成導航圖示在終端設備上顯示出來，并更新指引。駕駛員可隨時隨地在終端設備上查詢車輛目前位置及預留專屬車位信息。停車場內(nèi)設置動態(tài)顯示屏，車輛按指示箭頭沿預定路線行駛。每經(jīng)過一個停車區(qū)，該停車區(qū)入口處的攝像機即時采集車輛數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)后，與預置數(shù)據(jù)對比：匹配則亮綠燈通行；否則，本區(qū)域入口處亮紅燈，并發(fā)出警報。若車輛強行闖入，系統(tǒng)自動啟動禁區(qū)阻攔裝置（圖3）阻止車輛前行，發(fā)出聲光警報及語音提示，如“禁止入內(nèi)”。

步驟7：車輛到達預定的停車區(qū)時，入口處顯示屏顯示“您的車位是***號”，駕駛員務必將車輛停在指定的車位，否則車位上的聲光報警裝置發(fā)出聲光報警信號，此時，駕駛員可通過終端設備查詢車輛專屬車位，把車輛停在正確的車位里。

步驟8：車輛正確停入指定的停車位，駕駛員停車離開，系統(tǒng)持續(xù)對該車輛進行停車計時。

步驟9：駕駛員反向?qū)ぼ嚂r，可以在終端設備輸入車牌號碼，便可在操作界面上自動生成尋車路線，導航至該車停放位置。

步驟10：車輛駛離車位后，自動通過引導裝置[16]指引車輛從最近的出口駛離該停車場。車離開后，其所占用的車位的資源在系統(tǒng)上釋放，等待下一輛車的到來，系統(tǒng)更新本停車區(qū)的車位狀態(tài)信息。

6 結(jié)束語

針對當前傳統(tǒng)物流停車場管理方式的車輛管理秩序混亂，交通事故、火災事故隱患突出，管理運維成本高，管理過程漏洞多，收益流失嚴重等問題，本系統(tǒng)在分析比較車輛的圖像數(shù)據(jù)基礎上，進行車輛特征提取、識別、分類，合理預分配停車位。使用動態(tài)指示牌、語音提示、視頻監(jiān)視等引導車輛到指定的區(qū)域相應車位停放，從而減少車輛在通道上的行駛時間，維持良好的秩序，消減各類危險隱患，節(jié)約管理人力資源和能源資源。另外，運營方可以遠程隨時查詢?nèi)魏螖?shù)據(jù)，實時監(jiān)視停車場內(nèi)部運營狀態(tài)，停車場內(nèi)無人管理，費用快捷支付。隨著行業(yè)技術的進一步發(fā)展，貨運停車場智慧運行管理應用越來越被客戶認可，成為行業(yè)的一種趨勢。