臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)收費系統的研究

　1 引言

　　隨著(zhù)城市化的發(fā)展和車(chē)輛的普及, 汽車(chē)擁有量不斷增加, 城市停車(chē)難成為當今世界各國面臨的共同難題, 無(wú)論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家, 都毫無(wú)例外地承受著(zhù)停車(chē)場(chǎng)容量與汽車(chē)擁有量嚴重不對稱(chēng)的現實(shí), 致使有車(chē)無(wú)處停, 以及停車(chē)場(chǎng)設備科技含量低的困擾。特別是商業(yè)區、城市旅游景點(diǎn)的停車(chē)比例僅為1：10。這種停車(chē)設施建設嚴重落后于車(chē)輛的增長(cháng)情況, 導致停車(chē)矛盾愈加嚴重, 停車(chē)難、亂停車(chē)的惡性循環(huán)成為城市交通管理的難點(diǎn), 也直接導致交通堵塞、擦車(chē)追尾等交通事故, 不同程度阻礙了城市經(jīng)濟的發(fā)展。尤其在景區的旅游旺季, 舉辦大型展覽, 會(huì )議及大型社會(huì )活動(dòng)時(shí), 人多車(chē)多, 停車(chē)更是一件非常不易之事, 因此解決停車(chē)難就成了所有開(kāi)發(fā)商首先要考慮的一個(gè)問(wèn)題[ 2 ] 。本文根據這一現狀, 提出一種主要用于旅游景區, 大型場(chǎng)館會(huì )議活動(dòng)等簡(jiǎn)易、便攜的可移動(dòng)式臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)收費系統。 

　　2 臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)收費系統概述

　　臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)收費系統主要由四部分組成,即車(chē)牌采集識別系統, 數據庫系統, 收費系統及網(wǎng)絡(luò )通信系統。

　　系統整體構成如圖1所示。其基本功能為: 當有車(chē)輛進(jìn)入時(shí), 利用視頻檢測技術(shù), 通過(guò)入口處攝像機自動(dòng)檢測到達車(chē)輛, 并觸發(fā)抓拍系統自動(dòng)攝取車(chē)輛相關(guān)圖像信息, 進(jìn)而由車(chē)牌識別系統進(jìn)行車(chē)牌號碼的識別, 隨后將車(chē)牌識別結果、車(chē)輛圖像以及進(jìn)入時(shí)間等保存至停車(chē)車(chē)輛數據庫。當車(chē)輛離開(kāi)時(shí), 出口處同樣進(jìn)行車(chē)輛檢測、車(chē)牌識別等過(guò)程, 并將車(chē)輛識別結果在停車(chē)車(chē)輛數據庫中進(jìn)行查詢(xún), 提取相同車(chē)輛的相關(guān)信息, 進(jìn)行停車(chē)時(shí)間及收費計算, 并判斷該車(chē)輛是否已選擇自動(dòng)收費方式等。收費系統最后根據車(chē)牌號是否已經(jīng)與自動(dòng)收費方式綁定來(lái)確定是否采取不停車(chē)自動(dòng)收費, 對于不可自動(dòng)收費的車(chē)輛則進(jìn)行人工收費。最后將完成收費的車(chē)輛存入駛離車(chē)輛數據庫中, 以備查用。 

　　圖1 臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)移動(dòng)式自動(dòng)收費系統構成圖 

　　其系統整體流程如圖2所示。 

　　圖2 系統流程圖 

　　3 各功能模塊介紹

　　3. 1 車(chē)牌采集識別系統

　　車(chē)牌采集識別主要包括車(chē)輛檢測, 車(chē)牌識別兩大部分。停車(chē)場(chǎng)入口處, 利用視頻車(chē)輛檢測技術(shù)檢測到有車(chē)輛進(jìn)入時(shí), 抓拍車(chē)輛圖像, 識別車(chē)牌號碼, 然后將車(chē)輛圖片, 識別結果保存到指定目錄或數據庫中。

　　3. 1. 1 車(chē)輛視頻檢測：目前, 車(chē)輛檢測技術(shù)有很多方法, 如地感線(xiàn)圈檢測、紅外檢測、雷達檢測、視頻檢測等[ 3- 4] 。但考慮到臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)的特點(diǎn)及各種檢測手段的成本、安裝維護、可靠性與便攜性等, 本臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)收費系統將直接采用視頻檢測技術(shù)來(lái)檢測車(chē)輛進(jìn)出及獲取相應的車(chē)牌圖像信息。

　　3. 1. 2 車(chē)牌識別：一個(gè)完整的車(chē)輛牌照識別系統工作流程一般是由圖像輸入、牌照定位與字符識別三部分組成。由視頻檢測得到的車(chē)輛圖像首先經(jīng)過(guò)一系列預處理如灰度變換, 二值化, 邊緣檢測, 濾波等過(guò)程, 之后通過(guò)圖像分割、投影定位可得到車(chē)牌圖像。得到定位車(chē)牌后, 下一步為識別。字符識別有多種方法, 如模板匹配法, 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )法等, 本文采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )法。在字符神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )識別之前需對定位得到的車(chē)牌圖像進(jìn)一步處理, 如二值化, 傾斜校正, 歸一化, 細化等。 

　3. 2 數據庫系統

　　本系統的數據庫系統主要包括車(chē)牌識別結果及車(chē)輛圖像的存儲、車(chē)輛進(jìn)出時(shí)間的記錄, 停車(chē)時(shí)間及收費金額的計算等。

　　本文采用SQL Server數據庫, 建立了兩個(gè)基本數據庫: 停車(chē)車(chē)輛數據庫, 駛離車(chē)輛數據庫, 其基本格式如表1- 2所示。 

　　停車(chē)場(chǎng)停車(chē)車(chē)輛數據庫包含車(chē)牌號碼, 進(jìn)入時(shí)間, 車(chē)輛圖像等信息。駛離車(chē)輛數據庫包含車(chē)牌號碼, 進(jìn)入時(shí)間, 離開(kāi)時(shí)間, 停車(chē)費用, 車(chē)輛圖像等信息。當車(chē)輛離開(kāi)停車(chē)場(chǎng)時(shí), 該車(chē)輛相關(guān)信息將從停車(chē)車(chē)輛數據庫中刪除, 其信息隨同車(chē)輛離開(kāi)時(shí)間、停車(chē)費用、收費方式等寫(xiě)入駛離車(chē)輛數據庫。 

　　3. 3 收費系統 

　　當車(chē)輛離開(kāi)時(shí), 經(jīng)視頻車(chē)牌采集識別系統檢測及車(chē)牌識別結果, 可對數據庫該車(chē)輛的相關(guān)記錄進(jìn)行查詢(xún), 并計算相應的停車(chē)時(shí)間及停車(chē)費用。而后根據車(chē)主選定的收費方式進(jìn)行自動(dòng)收費、人工收費或半自動(dòng)收費等。

　　為實(shí)現臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)的高效收費, 本系統可對停車(chē)車(chē)輛提供三種不同模式的收費服務(wù), 即手機支付的自動(dòng)收費模式, 一卡通支付的刷卡收費模式, 以及現金支付的人工收費模式, 并通過(guò)設置不同收費模式的專(zhuān)用收費口來(lái)實(shí)現自動(dòng)收費與人工收費相結合的高效且人性化的停車(chē)收費服務(wù)。

　　3. 3. 1 手機支付的自動(dòng)收費模式

　　為了實(shí)現不停車(chē)自動(dòng)收費, 減緩停車(chē)場(chǎng)內外交通擁堵現象, 提高收費管理效率, 本文提出一種利用手機支付的自動(dòng)收費模式。其主要流程如下:

　　( 1)臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)事先與移動(dòng)通信公司自動(dòng)收費運營(yíng)商簽訂停車(chē)費用代收協(xié)議。 

　　( 2)車(chē)主可事先在旅游或大型活動(dòng)等介紹網(wǎng)頁(yè),或在停車(chē)場(chǎng)停車(chē)后發(fā)送短信至自動(dòng)收費運營(yíng)商, 將其車(chē)牌號與所要支付停車(chē)費的手機號碼進(jìn)行綁定登錄。 

　　( 3)自動(dòng)收費運營(yíng)商對進(jìn)行綁定的手機號碼發(fā)送確認短信, 回復同意后則綁定成功, 該車(chē)可通過(guò)手機余額支付停車(chē)費用。 

　　( 4)當停車(chē)車(chē)輛欲駛離臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)時(shí), 在出口處停車(chē)收費管理系統通過(guò)車(chē)牌識別及車(chē)牌與手機號碼綁定信息的確認等, 自動(dòng)判斷是否實(shí)施自動(dòng)收費及不停車(chē)放行。 

　　( 5)停車(chē)場(chǎng)管理系統對自動(dòng)放行的車(chē)輛, 在出口處顯示屏自動(dòng)顯示收費金額, 同時(shí)向自動(dòng)收費運營(yíng)商發(fā)送收費金額短信。 

　　( 6)自動(dòng)收費運營(yíng)商收到該車(chē)收費金額的支付請求短信后, 自動(dòng)從該手機余額中扣除相應停車(chē)費部分的金額, 同時(shí)發(fā)送短信通知車(chē)主扣繳成功。 

　　( 7)車(chē)主接到自動(dòng)收費運營(yíng)商的收費扣繳成功信息后, 確認是否屬實(shí), 若有異議, 可與自動(dòng)收費運營(yíng)商與臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)協(xié)商, 并通過(guò)停車(chē)管理系統數據庫進(jìn)一步查證。 

　　( 8)為鼓勵車(chē)輛采取自動(dòng)停車(chē)收費方式, 臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)對采用手機支付方式的車(chē)輛給與一定比例的停車(chē)費用打折優(yōu)惠。

　　3. 3. 2 一卡通支付的刷卡收費模式

　　根據城市一卡通的廣泛使用, 如北京的市政一卡通、廣州的羊城通、大連的明珠卡、武漢的楚通卡等, 均可用于公交, 地鐵, 超市, 餐飲、娛樂(lè )等小額消費。由于一卡通方式方便快捷, 則本系統對于沒(méi)有選擇自動(dòng)收費方式的車(chē)輛, 在利用現金支付的同時(shí), 也考慮利用一卡通在出口處以刷卡方式來(lái)進(jìn)行停車(chē)費用的支付, 以縮短停車(chē)付費時(shí)間, 提高停車(chē)收費效率。

　　3. 3. 3 現金支付的人工收費模式

　　對于不能通過(guò)手機及一卡通方式支付停車(chē)費用的車(chē)輛, 停車(chē)場(chǎng)采用人工收費、現金支付方式。

　　3. 4 網(wǎng)絡(luò )通信系統

　　為使臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)在各出入口的終端系統設置、移動(dòng)簡(jiǎn)便, 同時(shí)實(shí)現各出入口進(jìn)出車(chē)輛信息相互共享與聯(lián)網(wǎng)收費等功能, 本系統將采用無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信方式對各出入口終端設備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng), 同時(shí)對于臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)與移動(dòng)自動(dòng)收費運營(yíng)商的信息交互則采用現有移動(dòng)通信的飛信方式實(shí)現。

　　本系統的網(wǎng)絡(luò )通信系統結構示意圖如圖3 所示。其中, 停車(chē)場(chǎng)管理系統服務(wù)器可以單獨設立, 也可兼用作為一個(gè)出入口的終端使用; 同時(shí)各出入口可按收費方式不同分別設為手機支付的不停車(chē)自動(dòng)收費口, 一卡通支付的刷卡收費口以及現金支付的人工收費口。

　　此外, 根據停車(chē)場(chǎng)設置的大小, 可以通過(guò)增設AP來(lái)擴大無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的覆蓋范圍。 

　　圖3 網(wǎng)絡(luò )結構

　　3. 5 其他輔助系統

　　根據需要本系統可增設LED中文顯示牌, 并通過(guò)與數據庫的連接來(lái)對出入車(chē)輛進(jìn)行語(yǔ)音誘導、顯示歡迎詞語(yǔ)及收費金額等, 同時(shí)可向等待進(jìn)入停車(chē)場(chǎng)的車(chē)輛提供車(chē)位滿(mǎn)空信息等服務(wù)。此外, 各出入口分別通過(guò)對講分機等進(jìn)行業(yè)務(wù)及緊急的聯(lián)絡(luò )等。

　　4 結束語(yǔ)

　　本文提出一種設置移動(dòng)簡(jiǎn)便、停車(chē)管理自動(dòng)化程度高、可實(shí)現不停車(chē)自動(dòng)收費的移動(dòng)式臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)收費系統。

　　該系統采用了先進(jìn)的視頻車(chē)輛自動(dòng)檢測、車(chē)牌自動(dòng)識別、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)通信以及不停車(chē)自動(dòng)收費管理等先進(jìn)技術(shù), 真正實(shí)現了停車(chē)場(chǎng)的全自動(dòng)管理。特別適用于旅游旺季, 大型會(huì )議活動(dòng)等的臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)管理。

　　該系統的優(yōu)點(diǎn)在于根據需要可方便地設置和移動(dòng)臨時(shí)停車(chē)管理設備, 并可實(shí)現入口處不停車(chē)駛入、出口處設有自動(dòng)收費、刷卡收費以及現金收費等多種收費模式, 由此可大大提高了停車(chē)管理效率, 改善了臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)因收費效率低下而造成的附近道路嚴重擁堵等現象。該系統的提出填補了我國在臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)收費系統方面的空白, 將為我國面臨的停車(chē)難問(wèn)題提出一個(gè)具有廣泛市場(chǎng)前景的有效解決方式。

臨時(shí)停車(chē)場(chǎng)自動(dòng)收費系統的研究