基于ETC技术的智能化停车管理系统研究

史望聪 耿健

摘 要：面对我国停车需求不断增加，停车智能、高效管理对缓解城市交通拥堵、减少排放等有十分重要的意义。鉴于我国高速公路ETC技术快速发展，ETC用户量几何式增长，研究将ETC技术应用于停车管理系统，即能实现公共资源的再利用，又能提升停车管理系统的智能化水平，对智慧城市建设作出贡献。

关键词：ETC；智能化；联网；停车管理系统

引言

随着我国汽车保有量的持续增长，对停车的需求不断增加，停车管理系统应用广泛。目前，主要的停车管理系统技术多为非接触式IC卡、RFID技术和车牌图像识别技术等，虽然与传统的管理方式相比已有明显进步，但在车辆快速进出、电子缴费、进出车道安全、成本节约、安全管理等諸多方面还存在一定的问题，需对停车管理系统进一步改进。与此同时，随着高速公路ETC（电子不停车收费系统）的快速发展，尤其公布2015年实现全国联网后，近几年全国ETC用户呈现了几何式增长。以陕西为例，2013年新增ETC用户9.5万，2014年新增ETC用户13.08万，2015年截止8月新增ETC用户38.07万。鉴于ETC技术的快速发展及用户群的几何式增长，充分利用ETC这个成熟的公共资源，可以将ETC技术应用于停车管理系统，是解决目前停车管理系统智能化程度不高问题的办法之一。

1 ETC技术

1.1 ETC技术简介

不停车收费系统（ETC）是目前世界上最先进的路桥收费方式。它是通过安装在车辆挡风玻璃上的车载电子标签（OBU）与收费站 ETC 车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的[1]。

该系统集通信技术、网络技术、智能卡技术自动控制技术于一体，实行一车一卡一设备绑定，实现车辆的自动化收费和管理，一条ETC车道是人工车道车流量的5-10倍，具有自动化程度高、防作弊、管理效率高等主要特点。

1.2 ETC系统中的关键技术[2]

1.2.1 车辆自动识别系统（AVI）

主要由车载设备（OBU）和路边设备（RSU）组成，通过短程通信相互验证，保证车辆信息的合法性[3]。

1.2.2 自动车型分类技术（AVC）

通过车辆检测器判断车辆的车型，以便按照车型计费。

1.2.3 短程通信（DSRC）技术

DSRC是采用无线通信技术，保证车辆以一定的速度（目前一般为20KM/小时）通过而能实现信息的交互验证。

1.2.4 违章车辆抓拍系统（VEC）

主要由车道摄像机、图像传输设备、车辆牌照自动识别系统等组成。对违章车辆实施逃费抓拍，记录数据信息。

1.3 ETC的工作原理

当装有OBU设备的车辆经过收费车道时，触压到埋于地下的地感线圈，启动RSU，RSU发出5.8GHz微波信号唤醒OBU，OBU给出应答，两者之间进行通信和数据交换。RSU把车辆的相关信息如车牌号、车型等传送给车道的计算机管理系统，系统再与数据库中的信息比照，判断OBU的有效性。若OBU有效，入口时则将入站口、入站时间等信息写入车载设备中，放行通过；出口时，根据相应的收费标准完成与OBU的交易，计算机收费系统将从该车主的银行账户或储值卡账户中扣除此次应缴的过路费，允许车辆通过，实现不停车收费。若OBU电子标签无效，自动报警，违规抓拍。ETC系统构成简图如图1。

1.4 我国高速公路ETC发展现状

1996年，广东佛山地区率先引进了美国TI公司的ETC收费设备，在顺德、南海地区等率先投入使用[5]；其后，ETC一直处于试验试点应用阶段，直到2008年，长三角高速公路电子不停车收费（ETC）系统正式开通试运行。近些年随着国家国道主干线高速公路已基本贯通，贯穿全国主要大中城市的高速公路网络也基本形成。2014年12月，北京、天津等14个省市高速公路ETC全国联网系统正式启动。目前，除海南和西藏外，全国其它省市已经实现了高速公路ETC全国联网，高速公路ETC快速发展。

2 智能化停车管理要求

2.1 智能停车场功能要点

（1）自动识别车牌，通过数据库判定车辆是否放行。（2）电子收费，出口时，不停车情况下完成自动缴费。（3）空余车位引导，实时公布停车场剩余车位。（4）车辆实时检测识别，自动、实时检测进出车辆的合法性，提高安全等级。（5）模糊查询，详细记录车辆的相关信息并能保存一定时间，能为事件后的调查提供有用的帮助[6]。

2.2 我国智能停车管理现状

我国城市目前停车场很多，并且发展迅速，目前主要采用非接触式IC卡控制技术和车牌自动识别控制技术对车辆进行管理。

2.2.1 非接触式IC卡收费管理方式

非接触式IC卡根据射频感应原理，只要将卡片放在读写器附近一定的距离之内就能通过线圈射频感应从读写器获取能量并交换数据，使用方便、快捷且不易损坏。但车辆驶入、驶出时需要停车领卡、停车缴费，效率不高[7]。

2.2.2 车牌自动识别管理方式

车辆在进入停车场时无需领卡，系统迅速识别车牌，抬杆放行，记录车牌信息；车辆出口时，同样自动识别车牌，但停车需现金缴费，并且有时系统的车牌识别率不高，影响进出场速度。

3 ETC技术应用智能停车管理系统研究

3.1 ETC技术应用于停车管理系统的技术实现

3.1.1 建设ETC车道

为了实现车辆不停车收费，必须要有一个系统、三个载体，即全自动收费系统，ETC专用车道、车载电子标签和卡。城市中各类停车场要实现ETC技术的管理，需要在停车场出入口建设ETC车道，建设时可根据不同停车场车辆管理需求的不同，简化ETC车道上设备的数量，尤其无需建设占地空间较大的收费岛。停车场无需发放电子标签和IC卡，车辆已有，节约成本。

3.1.2 根据不同用户群升级软件系统

在使用ETC收费的同时，为了系统更好的兼容性，车道原有系统可仍旧保留，不相互冲突。但要管理建设的ETC车道，则需安装ETC车道管理软件，并且需要对软件系统升级改造，并根据不同的停车场完善不同的个性化需求。如使用在公用停车场、商场、医院等时车辆的计费方式将改为计时或计次；小区、机关单位等主要停放内部车辆，需在后台数据库中加入白名单，按月计费或免费，如需管理严格的话，可设置为仅白名单验证进入。

3.1.3 联网区域级结算中心

高速公路的ETC收费数据通过是区域级的联网结算中心统一生成报表，向金融机构发送报表，完成储值用户或信用用户缴费的确认。在使用ETC技术的停车管理系统时，保证数据的一致性，同样需要联网区域级结算中心，以便通过结算中心统一生成报表，确认缴费。

3.2 ETC停车管理系统的工作流程

入口时，当车辆触发线圈进入RSU工作区域后，OBU被唤醒，认证有效后，写入入口车道及时间等信息，车辆放行。出口时，同样经过唤醒、相互认证有效性等过程，读出入口代码和时间，车道控制器对信息核实确认后，计算本次通行费额，余额充足时，扣款放行，不足时，改现金收费。同时，收费报表需定时传送区域结算中心，保证数据的一致性。一般车辆进出停车场的工作流程如图2。

3.3 ETC技术应用于停车管理系统的特点

3.3.1 管理安全

第一，保护车主进出场安全。车主仅需要控制车速进出场，无需再有停车领卡、停车交费的额外工作；第二，保护停车场及大众用户的安全。ETC实行的是一车一卡一设备绑定的形式，并且电子标签有防拆卸功能，可以详细记录进出车辆的信息，车辆会在数据库中保存1-3个月，事后非常容易追溯。

3.3.2 出入快捷、高效

全部使用ETC进出场后，可实现3秒进出一辆，进出场速度将是传统停车系统的5-8倍。

3.3.3 减少管理和运营成本

第一，充分利用ETC这种社会资源，减少投资与运营成本；第二，停车场的用户全部使用ETC产品，可以实现车道无人值守，减少人力成本。

3.3.4 公平收费，防止收费漏洞

采用电子支付，收费人员不接触现金，能最大程度地杜绝人为因素干扰收费。

3.3.5 及时发布停车诱导信息

系统会自动记录进出车辆的数量信息，可通过电子屏及时向外公布剩余车位。

4 结束语

基于ETC技术的智能化停车场管理系统可实现车辆的自动识别、电子缴费、空余车位诱导、违规抓拍等，提高了驾驶及车场管理的安全性，降低了人为干扰，提升了智能化管理水平。随着车载OBU设备安装的普及，ETC技术应用于停车管理系统必将成为智能化停车管理的主要发展方向。

参考文献

[1]李昌英.ETC收费系统在高速公路收费中的应用分析[J].城市建设，2010（35）：377-378.

[2]王夫钊.不停车收费系统关键技术及其应用[J].交通标准化，2014，42（9）：148-149.

[3]王雷.不停车收费系统（ETC）关键技术及其应用浅析[J].机电信息，2011（24）：218-219.

[4]Chang qing CAI， Bo DU. The Design of the ETC Communication Equipment based on theDSRC Technology[C]. The 3rd International Conference on Computer Science &Education，2008：317-321.

[5]王义祥.电子不停车收费系统在我国的发展[J].物流科技，2006（2）：22.

[6]赵建光，范晶晶.基于RFID的智能小区车辆管理系统研究[J].河北建筑工程学院学报，2012（3）：70-73.

[7]韋玉科，李江平.非接触式智能卡停车场管理系统[J].广东工业大学学报，2002，19（3）：34-38.

作者简介：史望聪（1981-），男，汉族，陕西户县人，硕士，讲师，主要从事计算机应用及交通信息化的教学与科研工作。