智慧停車場的研究與設(shè)計

杜華英，文祝青，余可春

（1.惠州城市職業(yè)學院信息技術(shù)系，惠州　516000；2.惠州商貿(mào)旅游高級職業(yè)技術(shù)學校信息技術(shù)系，惠州　516000）

智慧停車場的研究與設(shè)計

杜華英1，文祝青2，余可春2

（1.惠州城市職業(yè)學院信息技術(shù)系，惠州516000；2.惠州商貿(mào)旅游高級職業(yè)技術(shù)學校信息技術(shù)系，惠州516000）

0　引言

隨著人們生活水平的提高，很多城市車輛擁有量不斷增加，導(dǎo)致停車難、交通擁堵等現(xiàn)象。究其原因，車位數(shù)量不夠是一方面原因，另一方面存在車位空置，車位利用率低、統(tǒng)籌調(diào)配不當、停車場管理落后等原因。

智慧停車場是利用物聯(lián)網(wǎng)［1，2，14］、RFID［3，10，12］、云計算［9］等先進技術(shù)對停車場進行管理，并將分散的終端數(shù)據(jù)匯總起來，通過對停車場的遠程在線實時管控，實現(xiàn)便民利民的空位預(yù)報、車位預(yù)定、導(dǎo)航停車、錯時停車、在線支付等功能，從而提升停車場的運作效率和管理水平。

1　智慧停車場的設(shè)計

停車場出入口采用基于視頻高清抓拍車輛前面及側(cè)面并進行車型車牌識別［16］的“無需停車”收費管理系統(tǒng)，車輛進出停車場無需取卡、無需取票、可以不停車快速通過。

外來車輛可以通過停車場管理系統(tǒng)誘導(dǎo)功能［4，11，15，17］中的LED顯示屏得知空余車位的個數(shù)和相距最近的空余車位等重要信息，從而實現(xiàn)快速找到空余停車位，以減少車輛繞行距離。

客戶通過使用電梯口等出入口的終端查詢平臺和安裝手機App進行找車，能通過尋車子模塊快速準確找到車輛所在的方位，實現(xiàn)快速找到停車的位置。手機App具備車輛最優(yōu)路徑的顯示功能，還可支持手機當面付等的支付功能，實現(xiàn)快速付款。

車位檢測器通過無線的方式與Mesh網(wǎng)絡(luò)互連，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)再接入系統(tǒng)服務(wù)器。經(jīng)視頻檢測車位空閑時，系統(tǒng)可無線控制某個車位占位器的開啟，以提供車位預(yù)訂服務(wù)。智能停車場網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖1所示。

圖1　停車場網(wǎng)絡(luò)示意圖

2　地感線圈

基于地感線圈的車輛檢測器安裝在停車場的出入口處，通過預(yù)先埋在地下的地感線圈感知是否有車輛經(jīng)過并對停車場的進出車輛進行計數(shù)，同時還可以控制閘機的自動開啟與閉合。當車輛經(jīng)過停車場出入口時，會導(dǎo)致埋設(shè)在出入口下方的地感線圈的電感值發(fā)生變化。當?shù)馗芯€圈的電感值發(fā)生變化時，將使得車輛檢測器中的LC振蕩電路的振蕩頻率f值發(fā)生變化。振蕩頻率f如公式（1）所示。

其中，在車輛檢測器中的電容值C是固定的，來自地感線圈的電感值L是隨著車輛經(jīng)過而發(fā)生變化的，從而使得振蕩頻率f發(fā)生變化。振蕩頻率變化值△f如公式（2）所示。

其中，L1為無車輛經(jīng)過地感線圈時的電感值，L2為有車輛經(jīng)過地感線圈時的電感值。車輛檢測器通過檢測振蕩電路LC的頻率變化△f可以判定是否有車輛經(jīng)過以及其經(jīng)過的速度。

如果檢測到有車輛通過，車輛檢測器將發(fā)送一個信號給計數(shù)器。當入口信號傳來時，計數(shù)器自動加一；當出口信號傳來時，計數(shù)器自動減一。與此同時，計數(shù)器將結(jié)果傳給安裝在停車場入口處的空余車位LED顯示屏，空余車位顯示屏就可顯示出停車場的車位剩余數(shù)量。車位計數(shù)器計數(shù)流程圖如圖2所示。

圖2　車位計數(shù)器計數(shù)流程圖

3　視頻車位檢測器

每個視頻車位檢測器可以連接1～4個CCD高清攝像頭，每個攝像頭又可以監(jiān)控1～6個車位，實時地獲知車位的狀態(tài)信息和車型車牌等信息，還可以實時監(jiān)視偷盜等違法犯罪情況以及火災(zāi)等情況。視頻車位檢測器如圖3所示。

圖3　視頻車位檢測器

車型車牌的識別具有以下幾個核心階段——車型車牌提?。?］、彩色轉(zhuǎn)灰度、背景分割與剔除、車牌定位、二值化、梯度銳化、邊緣檢測、去除椒鹽噪聲與離散噪聲、整體傾斜校正、字符分割、規(guī)格化、提取特征值等步驟，然后利用經(jīng)人工蜂群算法ABC（Artificial Bee Colony）離線優(yōu)化訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對提取的特征值進行識別。

4　雙頻多跳Mesh網(wǎng)絡(luò)

來自視頻車位檢測器的實時車位狀態(tài)信息，以Mesh的方式將數(shù)據(jù)匯聚發(fā)送至系統(tǒng)管理平臺。中繼節(jié)點與路由節(jié)點配對使用，為路由節(jié)點的無線覆蓋提供擴充，可以加大檢測車位的信號通信范圍。

雙頻多跳Mesh網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的接入和傳回均使用不同的頻段，信道互不干擾。這樣，每個Mesh AP既可以在為本地用戶接入的同時，又可以執(zhí)行回傳轉(zhuǎn)發(fā)功能，既解決了接入和回傳的信道干擾問題，又大大提高了整個網(wǎng)絡(luò)的性能。雙頻多跳Mesh網(wǎng)絡(luò)如圖4所示。

圖4　雙頻多跳Mesh網(wǎng)絡(luò)

5　結(jié)語

為了有效地解決堵車煩、停車難、停車慢、找車難、繳費慢等問題，本智慧停車場管理系統(tǒng)是在停車場出入口和車位處均采用了基于雙頻多跳高功率Mesh網(wǎng)絡(luò)的高清視頻抓拍并識別車型車牌的“無需停車”智能停車系統(tǒng)［6～9，12，13］，車輛進出停車場無需取卡、無需取票，實現(xiàn)了不停車快速通過，提高了出入口的通行速度。

外來車輛可以通過停車場管理系統(tǒng)的LED誘導(dǎo)功能快速找到停車位，實現(xiàn)輕松停車，降低了車輛繞行距離，避免了停車場的內(nèi)外擁堵現(xiàn)象，節(jié)約了時間，提升了停車場的管理形象。

此外，客戶通過使用電梯口等出入口的終端查詢平臺和安裝手機App進行找車，能通過尋車子模塊快速準確找到車輛所在的方位，做到快速取車。手機App具備與車輛最優(yōu)路徑的引導(dǎo)功能，還支持手機當面付等的支付功能，實現(xiàn)了快速付款。

［1］司亞軍．基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能管理系統(tǒng)探討［D］．內(nèi)蒙古師范大學，2013

［2］楊吉飛．基于物聯(lián)網(wǎng)的智能停車繳費系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)［D］．上海：復(fù)旦大學，2010

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［10］符天，王貞.基于RFID技術(shù)的區(qū)域移動目標定位系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計［J］．計算機與現(xiàn)代化，2012（10）

［11］岳學軍，劉永鑫等.基于ZigBee與地磁傳感技術(shù)的停車誘導(dǎo)系統(tǒng)［J］．計算機應(yīng)用，2014（03）

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［13］何斌，蔣鈴鴿等.一種基于傳感網(wǎng)技術(shù)的智能停車場車位檢測器方案設(shè)計與實現(xiàn)［J］．科學技術(shù)與工程，2013（23）

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［15］張玉杰，伍瑩瑩.基于KNX的地下停車場智能監(jiān)控及車位引導(dǎo)系統(tǒng)［J］．計算機測量與控制，2014（09）

［16］胡清明，李西兵等.基于車牌自動識別立體車庫智能停車管理系統(tǒng)研究［J］．機床與液壓，2011，（18）

［17］王龍飛，陳紅等.新型主動式智能停車誘導(dǎo)系統(tǒng)［J］．計算機應(yīng)用，2011（04）

Smart Parking System；Mesh Network；Parking Space Detector

Research and Design of Smart Parking System

DU Hua-ying1，WEN Zhu-qing2，YU Ke-chun2
（1.Department of Information Technology，City College of Huizhou，Huizhou 516000；2.Department of Information Technology，Huizhou College of Business，Huizhou 516000）

1007-1423（2015）09-0063-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.09.016

杜華英（1975-），女，江西樟樹人，碩士，高級講師，工程師，研究方向為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識別

文祝青（1981-），女，四川自貢人，本科，講師，從事領(lǐng)域為軟件工程

余可春（1981-），男，江西南昌人，本科，講師，從事領(lǐng)域為計算機軟件設(shè)計

2015-01-20

2015-03-03

為了有效地解決堵車煩、停車難、停車慢、找車難、繳費慢等問題，設(shè)計出在停車場出入口和車位處均采用高清視頻抓拍并識別車型車牌的智慧停車場系統(tǒng)，車輛進出停車場無需取卡、無需取票。此系統(tǒng)采用地感線圈、LED誘導(dǎo)顯示屏、車位檢測器、車位占位器、終端查詢平臺等設(shè)備對停車場進行監(jiān)控；組織了基于雙頻多跳的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)互接；可實現(xiàn)快速找到停車位、降低車輛繞行距離、有效避免造成停車場內(nèi)外的擁堵和快速支付。

智慧停車場；Mesh網(wǎng)絡(luò)；車位檢測器

惠州市哲學社會科學規(guī)劃共建項目（No.201433）

In order to effectively solve the problem of traffic jam of indoor or outdoor parking lot，no parking space，parking slowly，seeking slowly，paying slowly，designs a smart parking system based on the recognition of vehicle's type and vehicle license plate with HD video camera in the parking lot entrance&exit and the parking place without getting a parking card or a parking coupon.This system uses the ground sensing coil，the LED guidance display screen，the inquiry terminal，the parking stall detector and other equipment to monitor and control the parking lot，and is connected by a dual frequency high power multi-hop wireless mesh network.The system can quickly find an unoccupied parking space，reduce the detour distance，avoid the crowd jam of the parking lot and pay the charges quickly.