基于ZigBee的小區(qū)車輛自動(dòng)登記管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

李 泉，李金明，童克波

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程學(xué)院 甘肅 蘭州 730060）

1 引言

隨著私家車保有量逐年攀升，車輛管理已成為小區(qū)管理的一大難題，有時(shí)甚至出現(xiàn)了“一位難求”現(xiàn)象[1]。每天進(jìn)出的車輛如不加以管理，很不安全，外來(lái)車輛登記頻繁，存在車輛丟失隱患[2]；工作效率低下，造成小區(qū)車輛進(jìn)出嚴(yán)重堵塞。為改變這一現(xiàn)狀，提出了一種基于ZigBee的小區(qū)車輛自動(dòng)登記管理系統(tǒng)，以達(dá)到提高工作效率的目的。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖

3 系統(tǒng)工作流程

3.1 車輛駛?cè)胄^(qū)流程

3.1.1 小區(qū)內(nèi)部車輛駛?cè)胄^(qū)操作流程

小區(qū)內(nèi)部車輛駛至小區(qū)入口時(shí)，在ZigBee讀卡機(jī)范圍內(nèi)，系統(tǒng)感應(yīng)是否有車，自行讀卡，同時(shí)系統(tǒng)感應(yīng)車載ZigBeeRFD卡上信息，車載ZigBeeRFD卡上的信息傳送到電腦上進(jìn)行儲(chǔ)存，在讀卡的同時(shí)，車輛識(shí)別系統(tǒng)抓拍入口處車輛圖像，傳送給電腦進(jìn)行保存。電腦軟件判斷車輛識(shí)別號(hào)碼與車載ZigBeeRFD中車牌號(hào)碼信息是否一致，如果一致則語(yǔ)音提示“歡迎回家”,并在顯示屏上顯示相應(yīng)中文字幕，同時(shí)計(jì)算機(jī)給PLC發(fā)出開閘指令，道閘自動(dòng)開啟，車輛進(jìn)入小區(qū)，地感線圈檢測(cè)車輛通過(guò)，道閘自動(dòng)回落；如果電腦軟件判斷車輛識(shí)別號(hào)碼與車載ZigBeeRFD中車牌號(hào)碼信息不一致，則停車檢查登記。系統(tǒng)工作流程見圖2。

圖2 系統(tǒng)工作流程

3.1.2 臨時(shí)車輛駛?cè)胄^(qū)操作流程

臨時(shí)車輛駛至小區(qū)入口時(shí)，攝像頭抓拍入口處車輛圖像，自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)碼，上傳到電腦保存，經(jīng)過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)車牌號(hào)碼比對(duì)，不是小區(qū)內(nèi)部車輛，則語(yǔ)音提示“外部車輛”，之后由值班人員發(fā)出開閘指令，道閘開啟，車輛進(jìn)入小區(qū)，地感線圈檢測(cè)車輛通過(guò)，道閘自動(dòng)回落。

3.2 車輛駛出小區(qū)流程

3.2.1 小區(qū)內(nèi)部車輛駛出小區(qū)操作流程

小區(qū)內(nèi)部車輛駛至小區(qū)出口時(shí)，在zigBee讀卡機(jī)范圍內(nèi)，系統(tǒng)感應(yīng)是否有車，自行讀卡，同時(shí)系統(tǒng)感應(yīng)車載ZigBeeRFD卡上信息，系統(tǒng)抓拍出口處車輛圖像，同時(shí)傳送到電腦上保存。電腦軟件判斷車輛識(shí)別號(hào)碼與車載ZigBeeRFD中車牌號(hào)碼信息是否一致，如果一致，讀卡機(jī)發(fā)出“一路順風(fēng)！”語(yǔ)音提示,中文電子顯示屏則顯示相應(yīng)中文字幕，自動(dòng)開閘，車輛通過(guò)，地感線圈檢測(cè)車輛通過(guò)，道閘自動(dòng)回落；如果電腦軟件判斷車輛識(shí)別號(hào)碼與車載ZigBeeRFD中車牌號(hào)碼信息不一致，則停車檢查登記。

3.2.2 臨時(shí)車輛駛出小區(qū)操作流程

臨時(shí)車輛駛至小區(qū)出口時(shí)，攝像頭抓拍出口處車輛圖像，自動(dòng)識(shí)別車牌號(hào)碼，上傳到電腦保存，經(jīng)過(guò)與數(shù)據(jù)庫(kù)車牌號(hào)碼比對(duì)，是臨時(shí)車輛，計(jì)算機(jī)語(yǔ)音通知值班員，同時(shí)系統(tǒng)計(jì)算車輛停留時(shí)間及停車費(fèi)，以語(yǔ)音+顯示的方式通知值班員收費(fèi)，由值班人員人工開閘放行，地感線圈檢測(cè)車輛通過(guò)，道閘自動(dòng)回落。

3.3 特殊車輛駛?cè)?、駛出小區(qū)流程（如軍車，警車等）

駛?cè)胄^(qū)時(shí)由值班人員按鍵開閘，系統(tǒng)自動(dòng)記錄該條信息，道閘自動(dòng)開啟，車輛進(jìn)入小區(qū)；駛出小區(qū)時(shí)值班人員按開閘，系統(tǒng)記錄該條信息并與駛?cè)胄畔?duì)比正確后，道閘自動(dòng)開啟，車輛駛出小區(qū)。

4 車輛特征識(shí)別技術(shù)

車輛特征的識(shí)別和信息提取是車輛管理系統(tǒng)中的技術(shù)難點(diǎn),是實(shí)現(xiàn)小區(qū)車輛管理自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)。車輛特征識(shí)別指的是從抓拍的車輛車牌原始圖像中自動(dòng)識(shí)別出車牌號(hào)。車輛車牌特征識(shí)別包含對(duì)圖文對(duì)象的圖像分割、字符分割與識(shí)別處理。由于車輛結(jié)構(gòu)及車牌位置的不同,以及車牌本身的損傷、變形等問(wèn)題,使車輛特征識(shí)別存在一定誤差。

5 ZigBeeRFD組網(wǎng)及車輛監(jiān)控信息傳輸系統(tǒng)

實(shí)現(xiàn)無(wú)線自動(dòng)化的智能小區(qū)內(nèi)部車輛不停車出入。閱讀距離10～20 m以內(nèi)輕松實(shí)現(xiàn)。幾輛車同時(shí)進(jìn)出需要及時(shí)解決與分辨出小區(qū)內(nèi)外車輛，本方案無(wú)需人工靠近刷卡或要在指定區(qū)域內(nèi)通過(guò)才能識(shí)別，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)識(shí)別。在高峰時(shí)間可有效緩解出入庫(kù)車輛過(guò)多、排隊(duì)刷卡帶來(lái)的堵塞問(wèn)題。小區(qū)ZigBeeRFD射頻卡，由于需要車主啟動(dòng)密碼輸入才能運(yùn)行，也起到了防盜作用。

ZigBeeRFD卡信息網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)及車位監(jiān)控信息傳輸系統(tǒng)內(nèi)容包括網(wǎng)狀組網(wǎng)架構(gòu)[3]、無(wú)線操作系統(tǒng)[4]、ZigBeeRFD卡信息制定等。

6 道閘PLC的控制

PLC主要是控制道閘系統(tǒng)的升降，具體工作原理是：當(dāng)有車進(jìn)入時(shí)，地感線圈感應(yīng)到有車，通過(guò)地感線圈控制器發(fā)出有車信號(hào)給上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)拍照比對(duì)車牌號(hào)判斷是否是本小區(qū)的車輛，如果是本小區(qū)內(nèi)部車輛，則上位機(jī)發(fā)出指令，道閘抬桿，放行車輛，車輛在通過(guò)道閘后，出口的地感線圈感測(cè)到車輛離開，給上位機(jī)發(fā)出車輛離開的指令，由上位機(jī)發(fā)出落桿的指令，道閘落桿。

如果通過(guò)拍照、對(duì)比判斷不是本小區(qū)內(nèi)部車輛，則保安根據(jù)本小區(qū)停車位情況，自行決定是否放行車輛。如果小區(qū)無(wú)停車位，則不予放行車輛，如果小區(qū)有停車位，則放行車輛，并計(jì)時(shí)收費(fèi)。車輛出小區(qū)的情況與車輛進(jìn)小區(qū)的情況相同，不再贅述。

PLC的控制程序分為兩部分。一部分控制的是道閘升降，實(shí)際上就是控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；另一部分是信號(hào)的傳輸和接收，主要是地感線圈判斷有車輛時(shí)，發(fā)送信號(hào)給上位機(jī)，在判斷車輛的類別后，發(fā)送信號(hào)給PLC，PLC再控制道閘升起。道閘降落也是PLC收到上位機(jī)的信號(hào)后，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，道閘降落。

7 測(cè)試

7.1 ZigBee聯(lián)網(wǎng)測(cè)試

表1為ZigBee路由與車載節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)丟包率滿足實(shí)際需求。

表1 ZigBee路由與車載節(jié)點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)

1個(gè)路由器被協(xié)調(diào)器分配的網(wǎng)絡(luò)地址是0x0001，終端設(shè)備地址為0x7970和0x796F。根據(jù)Z-Stack地址分配原理，帶入MAXChidren=20、網(wǎng)絡(luò)最大深度AXDepth=5、MAXRouters=6，可以驗(yàn)證車載終端地址和路由地址的分配正確，聯(lián)網(wǎng)成功。

7.2 數(shù)字車牌圖像處理實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過(guò)測(cè)試，車牌經(jīng)過(guò)圖像處理能夠得到正確車牌號(hào)，圖像處理成功。

8 結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)能能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)出完全不停車，自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)登記、自動(dòng)放行等功能，后臺(tái)管理軟件可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)查看進(jìn)出車輛信息、進(jìn)出時(shí)間查詢、報(bào)表、繳費(fèi)記錄查詢、信息提醒等多項(xiàng)功能，滿足市場(chǎng)需求，有市場(chǎng)推廣價(jià)值。