城市级智慧停车综合管理系统的研究与应用

张明慧 史小辉,2*

1(西安建筑科技大学机电工程学院 陕西 西安 710055)2(西安建筑科技大学静态交通研究院 陕西 西安 710055)

0 引 言

近年来城市的机动车保有量持续增长而停车泊位却供给不足，由此带来了停车困难、交通拥堵等一系列问题。2015年8月，国家发改委发布了《关于加强城市停车设施建设的指导意见》，要求充分调动社会资本，推动停车产业化、市场化，同时在停车场建设的智能化和信息化等方面提出了具体要求[1]。2015年9月，住建部印发《城市停车设施规划导则》，明确提出强化停车服务的信息化以及建设停车诱导指示系统。2016年国家发改委发布的新型智慧城市评价指标与智慧停车行业息息相关。

当前互联网、云计算、大数据、物联网、人工智能等技术的发展日新月异，新的时代背景下停车行业的智能化、信息化升级与改造势在必行[2-4]。本文基于大数据技术、车牌自动识别技术、交通摄像头监控系统、GPS系统、传感器数据采集技术，对各停车场及路内泊位停车数据、收费数据等进行计算分析；设计并实现了城市级智慧停车综合管理系统，将互联网与传统停车行业深度融合，为缓解城市交通拥堵及停车困难提供了可参考的解决方案[5-7]。本文提出的城市级智慧停车综合管理系统不仅优化了停车流程、提高停车收费效率而且已成功应用到长春市105个封闭停车场和28条街道的路内/路侧停车泊位。

1 需求分析

目前国内的城市级智慧停车行业正处于快速上升阶段[8]。智慧停车需求可从以下三个方面来分析。

1) 从车主角度来看，停车本身是一个亟待解决的刚性需求问题。智慧停车通过提供实时车场信息、车位引导和电子支付等服务，可以减少用户在停车、取车上花费的时间，提高人们的出行效率，提升城市居民的生活幸福感。

2) 从停车场的角度来看，除了供需矛盾,传统停车场的管理也存在较大问题。不同类型的停车场在规模、车流量、车位 使用率/闲置率等方面具有各自的特点，要提升停车场运营效率就要针对不同停车场的特点提出不同的解决方案。

3) 从政府角度来看，智慧停车解决方案不仅可以弥补城市车位缺口、提高车位资源利用率，还可以帮助解决其他领域的公共生活问题：(1) 通过解决停车难题缓解城市交通拥堵；(2) 通过对车牌信息的识别以及对区域停车数据的掌握，帮助提升公共安全；(3) 通过构建智慧停车生态圈促进城市现代服务业发展；(4) 利用城市静态停车数据帮助智慧城市规划；(5) 通过将停车行为数据纳入到国家整体信用体系中，完善信用体系的建设；(6) 通过停车指引减少路面徘徊时间，从而减少污染排放。

2 系统设计

城市级智慧停车综合管理系统采用分层分布式网络结构，利用网络完成整个智慧停车管理系统平台的搭建，与城市其他停车场信息系统进行部分数据的共享。系统平台共包含六个部分，分别为智慧城市停车综合管理云平台、智慧城市停车信息发布云平台、智慧城市停车运营云平台、智慧城市停车监控云平台、智慧城市停车收费综合管理系统，以及智慧城市手机App系统。各部分关联结构如图1所示。整个系统以综合管理平台为支撑，在综合管理平台上构建了其余四个平台分别实现信息发布、监控、运营和收费管理的功能。系统还有一部分是移动端子系统，该子系统分为面向用户的市民App和微信公共平台以及面向收费人员设计的收费App、巡检App。

图1 城市级智慧停车子系统关联结构

2.1 综合管理云平台

智慧城市停车综合管理云平台采用B/S架构，作为智慧城市停车场管理系统的核心模块，该云平台监控管辖所有已接入停车场(泊位)的实时运营。系统可实现智慧车位、车辆信息、会员管理、物业管理、在线预约、智慧报表系统、系统设置、车场地图、三方结算等九大功能，系统架构如图2所示。同时，智慧城市停车综合管理云平台汇集各个停车场客户端的所有运营信息，通过大数据分析，为停车场管理者提供合理的经营策略。

图2 智慧城市停车综合管理云平台系统功能架构

2.2 信息发布云平台

智慧城市停车信息发布云平台通过安装在停车场(库)的车辆检测设备检测进出车库的车流量，经过实时信息处理，用有线或无线通信系统(多对一)传送到信息处理中心。信息处理中心分析处理各个车库停车状况，判断各车库空闲状态，通过无线通信系统(一对多)发送至户外LED停车诱导信息发布屏等终端显示设备。智慧城市停车信息发布平台系统功能架构如图3所示。

图3 智慧城市停车信息发布云平台系统架构

平台主要模块有：进出车辆信息模块、区域车位信息数据、区域内车流曲线收费统计系统、App消息推送模块、后台设置模块等。进出车辆信息模块主要提供车辆进出停车场的实时信息和收费情况，包括：进入车辆信息、出库车辆信息、过车收费信息。用户可以通过车库车位动态了解车位使用状态，通过输入停车库的区域，即可查询到该区域内车库总数、总车位数和可用车位数。通过该平台可以不定期推送优惠活动等信息给市民App。后台设置可以查看用户管理等信息，可以随时查看会员停车和消费情况。

2.3 运营云平台

智慧城市停车运营云平台可对城市停车数据进行综合分析与挖掘应用，通过建立量化模型和决策支持模型，为停车政策的调整提供辅助决策支持。智慧城市停车云平台可系统性地协调静态交通和动态交通，能有效缓解停车困难和交通拥堵。其系统架构如图4所示。主要功能包括智慧运营地图、车库状态报表、过车收费信息报表、车场收费方式占比、预定报表及停车场停车时长与费用散点图。

图4 智慧城市停车运营云平台系统架构

2.4 监控云平台

智慧城市停车监控云平台可以对各个停车场进行实时监控，将每个停车场进出车辆的详细信息发回系统平台，进行数据分析。系统管理人员可通过平台实时了解车场运营情况，通过交易报表和数据分析等，可以有效提高车场的使用率和服务水平。

智慧城市停车监控云平台整体架构如图5所示，共分为四层。数据展现层主要体现为用户图形界面，基础设施将采集到的数据汇聚到存储层，经过综合服务层提供相应的功能，主要分为车辆出入信息、车库车位状态、车流量统计、过车收费监控和后台设置，最后体现到展现层，表现为具体的图形和数据界面。

图5 智慧城市停车监控云平台系统架构

2.5 收费综合管理系统

智慧城市停车收费综合管理系统以统一的标准规范体系和安全数据接口为指导，构建了基础设施层、汇聚存储层、综合服务层、展现层四个层次的架构，如图6所示。该系统的主要功能包括：管控进出车辆，计费，提高停车场进出效率，采集停车场停车数据(结合云平台可实现App扫码支付、会员不停车出库等多种收费方式)。

图6 智慧城市停车收费综合管理系统架构

2.6 智慧城市手机App系统

智慧城市手机App系统是集Web端、移动手机端、后台运营端、移动巡检端、移动收费端于一体建立的停车信息共享应用平台，充分利用手机等移动设备方便、灵活、高效率的特点，使用户通过手机App、微信等手段随时随地掌握泊位动态信息和车辆停泊信息，并提供车位导航、车位预约、实时车态、在线缴费等功能，真正实现全面、绿色、高效的静态交通管理与智慧行车引导，有效解决了公众出行所遇到的实际问题，让智慧城市智慧停车真正惠及人们日常生活的方方面面。

3 应用实例分析

长春市城区停车供需矛盾突出，停车难问题备受关注。据交警部门的统计数据显示，截至2014年7月，长春地区机动车保有量已达150万辆，其中市区机动车总量突破88万辆，市区平均每百户家庭的汽车拥有率已达21.6%。目前新车注册登记以每天300台左右的速度增长，长春市城区机动车保有量早已突破100万辆而停车泊位仅有21万个。按照城市停车泊位1∶1.2的标准配置计算，停车位缺口率高达83.3%。目前长春市中心城区“停车难、停车乱”已成为交通拥堵的重要诱因，而且也成了影响投资环境和制约城市与区域社会经济发展的“瓶颈”。

3.1 项目概况

本项目以整个长春市为管辖范围，规划总停车泊位32 394个，拟建“两横三纵”快速路桥下停车场105个，停车场(泊位)分布如图7所示。涵盖长春市5个区,其中:朝阳区9 959个，南关区6 304个，二道区6 062个，宽城区4 590个，绿园区3 620个。

图7 长春城市停车场建设项目平面图

长春市公共停车场(泊位)智慧管理平台建设地点位于经济技术开发区昆山路855号长春市市政工程设计研究院内，设有机房及监控大厅，效果图如图8所示。

图8 长春市智慧停车监控大厅效果图

3.2 平台建设内容及成果

长春市公共停车场(泊位)智慧管理平台建设内容包括云管理平台、大数据平台、监控管理平台、停车管理软件、操作系统、数据库建设等6个独立子系统，各子系统通过与智能终端设备对接集成长春智慧停车综合管理系统。系统的逻辑架构如图9所示，该架构不仅确定了各个子系统之间的组织结构和拓扑结构，还显示了系统结构、系统需求和各元素之间的对应关系。

图9 长春市智慧停车综合管理系统逻辑架构

长春市公共停车场(泊位)智慧管理平台用户界面如图10所示，平台功能实现了:1) 采集记录停车场相关基础信息，包括停车场编号、区域编号、停车场名称、停车场位置(经纬度坐标)、收费时段、收费标准、高峰时段预测信息、停车场详细地址及其他信息等；2) 采集记录停车场进出场车辆相关动态信息，包括号牌识别、车辆进出时间、剩余车位数量、机动车抓拍图像、停车集中区域预测等；3) 公共停车场提供的机动车图像等信息可提供给相关授权单位接口；4) 提供智能交通网和公安网的实时信息发布，主要包括向指挥调度平台发布停车场位置、总车位、空余车位、进出场车辆图片和号牌等信息；5) 向公安“DQB”系统发布进出场车辆图片和号牌等信息；6) 向外场行车诱导屏发布空余车位信息；7) 为其他社会化应用提供相应的车场信息。

图10 长春市智慧停车管理平台界面

长春市智慧停车市民App名称为“长春泊车”。该App应用界面如图11所示。车辆查询主要功能包括车辆的停车记录、停放信息、缴费金额等；用户登录界面功能主要包括账号管理、发票记录、余额积分等；车位查找导航界面主要功能包括长春市已接入平台的停车场(泊位)总车位数显示、剩余车位数显示、最优停车路线导航等。

图11 “长春泊车”App界面展示

4 结 语

本文从城市智慧停车的整体需求与远期规划出发，对“城市级”智慧停车综合管理系统进行较为深入的研究,设计并实现了城市级智慧停车综合管理系统的六个部分，分别是：智慧城市停车综合管理云平台，智慧城市停车信息发布云平台，智慧城市停车运营云平台，智慧城市停车监控云平台，智慧城市停车收费综合管理系统，智慧城市手机App系统。

以长春市为例进行城市级智慧停车综合管理系统应用实例分析。针对市区105个封闭停车场和28条街道的路内/路侧停车泊位，利用长春市城市立交已有的光纤环网，使分布在“两横三纵”快速路下的所有停车数据实时上传至智慧停车管理平台，最终实现集中管理、分散控制的高效运行模式。该系统对长春市乃至吉林省的停车产业健康有序发展起到了促进作用，为长春市带来了显著的社会经济效益。