智能停車場管理系統(tǒng)

楊志鋒 陳松淮 高海深 李浩斌

摘要：傳統(tǒng)停車場緩解了停車位少的窘?jīng)r，但停車場空間大、環(huán)境相似造成駕駛者進(jìn)入停車場無法知道離其最近的停車位以及駕駛者在陌生環(huán)境取車?yán)速M(fèi)了大量的時間。為了解決上述的問題，應(yīng)用單片機(jī)與局域網(wǎng)通信，構(gòu)建智能停車場管理系統(tǒng)。智能停車場管理系統(tǒng)包括車位引導(dǎo)和尋車。車位引導(dǎo)通過數(shù)據(jù)篩選最近停車位并引導(dǎo)停車，尋車通過局域網(wǎng)絡(luò)將停放位置地圖發(fā)送給駕駛者手機(jī)APP上，極大縮短時間，提高車位利用率，從而提高車庫的運(yùn)營效率。

Abstract： Traditional parking lots alleviate the embarrassment of few parking spaces. However， due to the large space and similar environment of the parking lot， the driver cannot know the nearest parking space when entering the parking lot and the driver wastes a lot of time when picking up the car in an unfamiliar environment. In order to solve the problems， the single-chip microcomputer is used to communicate with the local area network to construct an intelligent parking lot management system. The intelligent parking lot management system includes parking space guidance and car search. Parking guidance uses data to screen the nearest parking space and guide parking. The car search sends a parking location map to the driver's mobile APP through the local area network， which greatly shortens the time and improves the utilization of parking spaces， thereby improving the operating efficiency of the garage.

關(guān)鍵詞：單片機(jī);智能停車場;SQL數(shù)據(jù)庫;超聲波傳感器

Key words： single chip microcomputer;intelligent parking lot;SQL database;ultrasonic sensor

中圖分類號：TP273.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）29-0209-02

1? 系統(tǒng)總體方案

總體方案是將超聲波傳感器技術(shù)、局域網(wǎng)絡(luò)通信、Linux嵌入式系統(tǒng)、Qt圖形界面、SQL數(shù)據(jù)庫結(jié)合，設(shè)計(jì)出在自動化程度、安全性能都相對較高的現(xiàn)代化智能停車管理系統(tǒng)。傳統(tǒng)停車場管理系統(tǒng)關(guān)注的焦點(diǎn)往往是計(jì)時收費(fèi)管理上，在用戶體驗(yàn)方面、整個安全性這些方面考慮不周。在傳統(tǒng)停車場增加了車牌識別技術(shù)、車輛進(jìn)入時車位引導(dǎo)和取車時反向引導(dǎo)尋車。車輛駛?cè)胪＼噲鰰r，利用超聲波傳感器判斷車輛距離，當(dāng)車輛到達(dá)指定區(qū)域，攝像頭則對車牌進(jìn)行拍照，識別。識別完成后，放車輛進(jìn)入停車場，將車牌信息傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務(wù)器。數(shù)據(jù)庫篩查停車場空閑車位資源表，將距離其最近的空閑車位分配給駕駛者，并通過指示燈指引駕駛者到達(dá)指定的停車位。當(dāng)駕駛者返回停車場取車時，連接停車場的局域網(wǎng)絡(luò)，登錄APP，獲取車輛停車位置地圖。

2? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能

本系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)有以下功能：①駕駛者駕駛車輛進(jìn)入停車場時，會自動分配距離最近的車位，然后通過地面指示燈指引他到達(dá)指定停車位;②駕駛者返回停車場取車時，連上停車場局域網(wǎng)，使用APP獲取停車位置信息;③通過超聲波傳感器實(shí)時自動檢測停車位的狀態(tài);④管理者可以通過終端對的觸摸屏查看停車場車位信息。

3? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

本智能停車場管理系統(tǒng)主要是分為四大部分：終端觸摸屏人機(jī)交互界面、傳感器信息的采集與傳輸、數(shù)據(jù)庫信息處理、局域網(wǎng)絡(luò)的通信。

3.2 組成結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)的分為兩部分組成結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和傳感器采集。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。

傳感器控制器組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

4? 各模塊設(shè)計(jì)

4.1 主控芯片

本次大創(chuàng)使用的芯片是STM32F4和S5P6818。SP6818是三星公司Cortex-A53 系列的處理器，它的運(yùn)行速度可以達(dá)到 1.4GHz，可應(yīng)用于嵌入式操作系統(tǒng)的高端應(yīng)用開發(fā)。其主要性能有：支持安卓、Linux、QT等多種操作系統(tǒng)，支持MPEG2，VC1，AVS等種多媒體解碼方式，支持多路USB接口。

4.2 GEC6818開發(fā)平臺

本設(shè)計(jì)使用了GEC6818開發(fā)平臺，GEC6818是基于Cortex-A53內(nèi)核的S5P6818處理器以及Linux實(shí)時操作系統(tǒng)，該開發(fā)平臺由嵌入式開發(fā)平臺、OLED電容屏、外設(shè)底板三大塊組成。GEC6818嵌入式開發(fā)平臺支持Linux、Android等操作系統(tǒng)的應(yīng)用和驅(qū)動開發(fā)，擁有較為全面的功能。

4.3 QT

QT是一個基于C++圖形用戶界面應(yīng)用程序開發(fā)的應(yīng)用。QT可用于開發(fā)醫(yī)療、汽車、智能產(chǎn)品等嵌入式應(yīng)用，QT很容易擴(kuò)展，通過語言類型的聲明，也能使用Python、Java等其他編程語言進(jìn)行開發(fā)。

本設(shè)計(jì)是在QT Creator4.8編程框架下進(jìn)行開發(fā)的，它具有優(yōu)良的跨平臺特性，不僅可以應(yīng)用于windows系統(tǒng)運(yùn)行，通過移植還可以在Linux，ARM等不同操作平臺使用，擁有齊全的函數(shù)接口，每個類的應(yīng)用說明書。

4.4 OPENCV

OPENCV是一個基于C/C++語言編寫而成的可跨平臺視覺庫。OPENCV包含了大量的由C語言編寫而成的API接口，分為CV圖像處理和視覺算法模塊、MLL統(tǒng)計(jì)分類器模塊、HighGUI圖像和視頻輸入/輸出模塊和CXCore核心組件模塊。本設(shè)計(jì)應(yīng)用到了CV圖像處理算法模塊，使用相關(guān)的API接口達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求。

4.5 V4L2

V4L2的全稱是Video for linux2，由于在Linux下攝像頭無法直接進(jìn)行圖像或視頻采集，于是需要應(yīng)用到V4L2，它是用于連接驅(qū)動與應(yīng)用程序的橋梁，應(yīng)用程序可通過配置攝像頭設(shè)備結(jié)構(gòu)體調(diào)用攝像頭采集到的圖像。本設(shè)計(jì)應(yīng)用于單片機(jī)開發(fā)板上運(yùn)行，所以必須使用V4L2調(diào)用攝像頭進(jìn)行圖像采集，通過USB接口連接攝像頭，編程視頻相關(guān)結(jié)構(gòu)體數(shù)據(jù)格式，啟動線程調(diào)用，采集每一幀圖像數(shù)據(jù)并實(shí)時顯示在開發(fā)板上。圖3是它的執(zhí)行步驟。

5? 設(shè)計(jì)調(diào)試

5.1 模塊調(diào)試

超聲波測距檢測。檢測在一定范圍內(nèi)是否有車輛，當(dāng)有車輛到來時，發(fā)送信號促使攝像頭啟動。舵機(jī)的轉(zhuǎn)角檢測，當(dāng)攝像頭識別出車牌時，將啟動舵機(jī)的轉(zhuǎn)動，開啟閘門。舵機(jī)的轉(zhuǎn)角的效果如圖4所示。

5.2 車牌識別調(diào)試

先將RBG位圖轉(zhuǎn)為HSV顏色空間的圖像。將HSV圖像進(jìn)行二值化處理。將二值化后的圖片進(jìn)行車牌定位，并且將定位好的車牌進(jìn)行角度矯正，避免因角度偏差導(dǎo)致的車牌識別錯誤。將矯正后的圖像進(jìn)行字符分割。將分割后得到的七個字符與已有的字符模型進(jìn)行匹配，并挑選出相似度最高的字符，將字符輸出到屏幕上。界面當(dāng)中會實(shí)時顯示攝像頭的成像，以及已有的數(shù)據(jù)庫用戶數(shù)據(jù)，系統(tǒng)界面效果如圖5所示。

6? 總結(jié)

總結(jié)全文，通過對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、STM32控制器和安卓APP的幾方面的結(jié)合，設(shè)計(jì)出來的智能停車場管理系統(tǒng)總體上設(shè)計(jì)的系統(tǒng)也存在很多不足的地方，例如設(shè)備本身性能影響、室內(nèi)GPS導(dǎo)航信號不好、精度不高等多方面影響，首先，駕駛者返回取車時只能通過局域網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)庫，雖然可以防止外網(wǎng)攻擊，起到網(wǎng)絡(luò)安全作用，但是也影響APP使用的便捷性。本系統(tǒng)是一個簡單的模型，實(shí)際可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對停車場周圍的道路和主要停車場進(jìn)行建模，并利用自適應(yīng)遺傳算法對駕駛員進(jìn)行誘導(dǎo)和仿真，獲得駕駛員從當(dāng)前位置到達(dá)每個停車場的最佳路徑和最短時間。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳其容.大型地下車庫的車位引導(dǎo)及反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)[J].建筑電氣，2017，36（06）：48-50.

[2]李源.基于TCP/IP協(xié)議的停車場管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代建筑電氣，2019，10（10）：51-54.

[3]彭悅.基于Android的車位引導(dǎo)系統(tǒng)[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（30）：33.

[4]張彬彬.基于STM32的多通道超聲波測距系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子制作，2019（19）：84-85，92.

[5]王維波，栗寶鵑，侯春望.Qt 5.9 C++開發(fā)指針[M].北京：人民郵電出版社，2018：11.

[6]韋東山.嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊[M].北京：人民郵電出版社，2008：25-26.

[7]韓貝. SQLite數(shù)據(jù)庫研究與應(yīng)用[D].南京郵電大學(xué)，2019.

[8]Kevin R.Fall，W.Richard Stevens. TCP/IP Illustrated， Volume 1[M]. Addison-Wesley Professional，2011：4-5.

[9]Jingyu Liu，Jing Wu，Linan Sun. Control method of urban intelligent parking guidance system based on Internet of Things[J]. Computer Communications，2020，153.