郭穩(wěn)濤 何怡剛

(湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系1，湖南 長(zhǎng)沙 410151;湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院2，湖南 長(zhǎng)沙 410082)

0 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，城市汽車的擁有量不斷增加。汽車在給人們帶來交通快捷方便的同時(shí)，由于停車管理不善等問題也帶來了諸多不便。智能停車場(chǎng)是解決我國(guó)大中城市停車問題的有效手段。

智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)采用技術(shù)先進(jìn)和高度自動(dòng)化的機(jī)電設(shè)備，將機(jī)械、電子計(jì)算機(jī)和自控設(shè)備以及射頻識(shí)別技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，通過計(jì)算機(jī)可完成車輛出入管理、自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)等功能，實(shí)現(xiàn)車輛的脫機(jī)運(yùn)行和高效管理［1］。

1 智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)

1.1 智能停車場(chǎng)的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)重點(diǎn)均放在計(jì)費(fèi)、收費(fèi)等管理功能上，但對(duì)于停車場(chǎng)的安全性、運(yùn)行效率和針對(duì)顧客的人性化要求方面考慮得較少。智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)車輛自動(dòng)識(shí)別和信息化管理，提高車輛的通行效率和安全性;并能統(tǒng)計(jì)車輛出入數(shù)據(jù)，方便管理人員進(jìn)行調(diào)度，從而減輕管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率［2］。

智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)既保留了傳統(tǒng)停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的所有功能，又以原有收費(fèi)介質(zhì)為依托，對(duì)管理介質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)。當(dāng)車輛進(jìn)入停車場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)攝取車輛圖像，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后得到車輛型號(hào)信息、車輛牌照信息以及車輛顏色信息，并將這些信息與用戶卡一一對(duì)應(yīng)起來，一同存入數(shù)據(jù)庫(kù)中;當(dāng)車輛駛離停車場(chǎng)時(shí)，只有當(dāng)它的用戶卡、車牌號(hào)碼或車輛圖像等相關(guān)指標(biāo)匹配，才能被放行。

1.2 停車場(chǎng)系統(tǒng)的性能特點(diǎn)

系統(tǒng)采用“一車一卡一位”的管理模式，將收費(fèi)管理、泊車引導(dǎo)和車輛識(shí)別安全監(jiān)控子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息建立在同一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)上，從而將各子系統(tǒng)有效地集成為一個(gè)統(tǒng)一的智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)［3］。系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)。

① 控制準(zhǔn)確:采用計(jì)算機(jī)控制和數(shù)據(jù)處理技術(shù)，自動(dòng)化程度更高;

② 安全防偽:采用目前世界上先進(jìn)的射頻識(shí)別技術(shù)，防偽性能良好;

③ 自由讀卡:使用非接觸式智能卡時(shí)無(wú)機(jī)械接觸動(dòng)作，感應(yīng)通信，無(wú)方向性;卡片可以任意掠過讀寫器的表面，在短時(shí)間內(nèi)就可以完成讀卡操作，方便用戶的使用;

④ 防止砸車:道閘根據(jù)車輛的通行情況自動(dòng)升起或降落，并具有地感和壓力電波裝置雙重防砸車功能;

⑤ 電腦記費(fèi):停車收費(fèi)由計(jì)算機(jī)統(tǒng)計(jì)和確認(rèn)，杜絕了人為操作引起的失誤和作弊，保障了投資者的利益;

⑥ 權(quán)限設(shè)置:管理計(jì)算機(jī)和各個(gè)收費(fèi)計(jì)算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，管理計(jì)算機(jī)具有外線接口;

模式預(yù)報(bào)結(jié)果的檢驗(yàn)是按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)中的標(biāo)準(zhǔn)及算法進(jìn)行的。使用了2016年7月1日～2017年10月31日模式預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)和環(huán)?？傉景l(fā)布的污染物濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)2015年1月1日～2017年10月31日進(jìn)行對(duì)比分析，使用了相關(guān)系數(shù)、均方根誤差來檢驗(yàn)?zāi)Ｊ筋A(yù)報(bào)結(jié)果。

⑦ 配置靈活:采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可根據(jù)用戶不同的要求組織不同系統(tǒng)的配置，方便靈活;

⑧ 操作方便:安裝、調(diào)試和維護(hù)簡(jiǎn)單方便，易于更換及檢修。

2 停車場(chǎng)系統(tǒng)工作流程

射頻識(shí)別系統(tǒng)具有其他識(shí)別系統(tǒng)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，再加上系統(tǒng)中數(shù)據(jù)載體的防污、防磨損性能很好，有利于提高載體的重復(fù)使用率、增加其使用壽命并減少使用成本。因此，智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)采用射頻識(shí)別系統(tǒng)［4］。智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.1 Block diagram of the systematical structure

停車場(chǎng)管理系統(tǒng)運(yùn)行過程是以顧客停車取車的過程為基礎(chǔ)的［5］，停車場(chǎng)的工作流程也始終以用戶車輛進(jìn)出停車場(chǎng)的流程為中心。停車場(chǎng)用戶一般分為臨時(shí)用戶和固定用戶兩大類［6］。

① 臨時(shí)用戶

臨時(shí)用戶是指臨時(shí)使用停車場(chǎng)停車的用戶。這類用戶的停車行為一般具有臨時(shí)性、隨機(jī)性和使用頻次低的特征。臨時(shí)用戶潛在數(shù)量龐大且身份不確定。

② 固定用戶

固定用戶是指長(zhǎng)期固定使用停車場(chǎng)停車的用戶。這類用戶的停車行為一般具有長(zhǎng)期性、規(guī)律性以及使用頻次高的特征。固定用戶一般是停車場(chǎng)附近單位的工作人員或生活區(qū)的住戶，數(shù)量在一定時(shí)間內(nèi)是確定的。

2.1 車輛入場(chǎng)工作流程

2.1.1 臨時(shí)車輛入場(chǎng)工作流程

車輛入口部分主要由感應(yīng)式IC卡讀寫器、IC卡出卡機(jī)、攝像設(shè)備、入口控制板、自動(dòng)路閘和車輛檢測(cè)線圈組成。其工作流程如下。

① 用戶駕駛車輛進(jìn)入停車場(chǎng)，先將車停在入口發(fā)卡機(jī)處，按取卡按鈕;入口控制器檢測(cè)到取卡信號(hào)，向收費(fèi)終端計(jì)算機(jī)發(fā)出取卡命令;計(jì)算機(jī)獲得信號(hào)后，向入口發(fā)卡機(jī)發(fā)出發(fā)卡命令，發(fā)卡機(jī)就發(fā)出一張用戶卡。

② 用戶在讀卡器處等待讀卡器讀取用戶IC卡的卡號(hào)并發(fā)送給計(jì)算機(jī)。

③ 收費(fèi)終端計(jì)算機(jī)確認(rèn)用戶IC卡號(hào)有效后，通過控制視頻捕捉卡抓拍車輛入場(chǎng)時(shí)的圖像，并通過入口控制器控制道閘的開啟，用戶駕車駛?cè)胪＼噲?chǎng)。

④ 用戶駕駛車輛進(jìn)入停車場(chǎng)后，道閘將自動(dòng)放下;同時(shí)，收費(fèi)終端計(jì)算機(jī)接收到道閘落下動(dòng)作的信息后，確認(rèn)本次入場(chǎng)過程已經(jīng)完成，于是將之前獲得的用戶卡號(hào)、入場(chǎng)時(shí)間和入場(chǎng)圖像保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，并將入場(chǎng)車輛數(shù)量加1，完成入場(chǎng)過程。

2.1.2 固定車輛入場(chǎng)工作流程

當(dāng)持長(zhǎng)期卡的用戶車輛進(jìn)入入口讀卡器的感應(yīng)范圍時(shí)，讀卡器將讀取該卡中的信息，然后將信息傳輸給計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)確認(rèn)該停車卡是否合法有效。同時(shí)，攝像系統(tǒng)和車輛識(shí)別系統(tǒng)將啟動(dòng)，攝像系統(tǒng)抓拍車輛圖像，經(jīng)車輛識(shí)別系統(tǒng)分析后，獲得牌照、顏色以及車型等信息，數(shù)據(jù)處理中心根據(jù)讀卡器上傳的ID號(hào)，查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中與此ID號(hào)相關(guān)的車輛信息，并與剛才實(shí)時(shí)獲取的信息進(jìn)行比對(duì)。若信息不相符，則拒絕放行，同時(shí)給出報(bào)警信息和出錯(cuò)提示信息;反之，則觸發(fā)控制器，控制器觸發(fā)道閘抬桿。此時(shí)，語(yǔ)音提示歡迎詞，車輛無(wú)需停車直接進(jìn)入。當(dāng)車輛壓過道閘下面的地感線圈進(jìn)入停車場(chǎng)后，車輛檢測(cè)器檢測(cè)到道閘下無(wú)車輛，返回一個(gè)信號(hào)給道閘，以控制道閘下降，此時(shí)道閘自動(dòng)落下。

由于長(zhǎng)期卡與讀卡器的信息交換距離只有幾米到數(shù)十米遠(yuǎn)，并且都是在空間里完成的，時(shí)間花費(fèi)短，所以，當(dāng)車輛到達(dá)入口時(shí)，道閘己經(jīng)升起，這樣便實(shí)現(xiàn)了固定用戶的不停車操作。車輛入場(chǎng)工作流程如圖2所示。

圖2 車輛入場(chǎng)工作流程Fig.2 Working process for vehicle admission

2.2 車輛出場(chǎng)工作流程

2.2.1 臨時(shí)車輛出場(chǎng)工作流程

用戶駕駛車輛進(jìn)入停車場(chǎng)出場(chǎng)通道，停在出口處，車輛檢測(cè)器檢測(cè)到有車后，向出口控制器發(fā)出有車信號(hào)。車主將卡片交由值班人員，由臨時(shí)卡計(jì)費(fèi)器進(jìn)行讀卡，系統(tǒng)讀取卡上信息，經(jīng)邏輯判斷正確后向卡片上寫入信息，并傳送至計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存;同時(shí)，系統(tǒng)在讀卡瞬間抓拍該車輛出場(chǎng)圖像，并傳送到計(jì)算機(jī)上保存。此時(shí)，系統(tǒng)調(diào)出該卡入場(chǎng)時(shí)所抓拍的圖像，由值班人員對(duì)兩幅圖像進(jìn)行對(duì)比(如車牌號(hào)碼、車型等)，如一致無(wú)誤，收費(fèi)顯示屏則顯示相應(yīng)收費(fèi)金額及相關(guān)中英文字幕，值班人員收取相應(yīng)的費(fèi)用，系統(tǒng)讀卡機(jī)同時(shí)發(fā)出“一路順風(fēng)”等溫馨提示。值班人員按鍵開閘，道閘開啟，車輛駛離車場(chǎng)，防砸車檢測(cè)器檢測(cè)車輛通過，道閘自動(dòng)回落。

2.2.1 固定車輛出場(chǎng)工作流程

對(duì)于持長(zhǎng)期卡的用戶，車輛到達(dá)停車場(chǎng)出口時(shí)，讀卡器獲取該卡的信息，出口攝像機(jī)在短時(shí)間內(nèi)抓拍車型、顏色、車牌信息，計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)出入場(chǎng)時(shí)所抓拍的圖像，同時(shí)啟動(dòng)車輛圖像識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行圖像比對(duì)，如系統(tǒng)設(shè)置為自動(dòng)開閘，那么圖像比對(duì)通過后道閘自動(dòng)升起放行;如系統(tǒng)設(shè)置為手動(dòng)開閘，在值班人員確定為同一輛車后，再給予指令打開道閘放行。車主通過語(yǔ)音提示(如一路順風(fēng)、卡內(nèi)余額等)、中英文顯示屏等人性化提示出場(chǎng)，經(jīng)過道閘后，防砸車檢測(cè)器檢測(cè)車輛通過，道閘自動(dòng)回落。車輛出場(chǎng)工作流程如圖3所示。

圖3 車輛出場(chǎng)工作流程Fig.3 Working process for vehicle exit

3 停車場(chǎng)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 硬件系統(tǒng)

智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示［7］。智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心控制管理入口控制中心、車輛識(shí)別系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)和出口控制系統(tǒng)等。智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)主要設(shè)備有:①入口控制設(shè)備，包括入口自動(dòng)吐卡機(jī)、入口讀卡器、車輛檢測(cè)器和道閘等;②用戶收費(fèi)終端設(shè)備，包括計(jì)算機(jī)、視頻捕捉卡和票據(jù)打印機(jī)等;③數(shù)據(jù)處理中心設(shè)備，包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、中心讀寫卡機(jī)和通信設(shè)備等;④停車場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備，包括監(jiān)控?cái)z像頭、視頻卡、顯示器和報(bào)警裝置設(shè)備等;⑤出口控制設(shè)備，包括出口讀卡機(jī)、車輛檢測(cè)器、道閘、出口語(yǔ)音提示設(shè)備和停車費(fèi)用顯示設(shè)備等;⑥其他設(shè)備，包括照明設(shè)備和通風(fēng)設(shè)備等。

圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖Fig.4 Design of the system architecture

3.2 軟件系統(tǒng)功能

該軟件系統(tǒng)具有三級(jí)操作員制、圖像捕捉對(duì)比、臨時(shí)車收費(fèi)、查詢、更改資料以及資料打印等功能。

① 三級(jí)操作員制

軟件系統(tǒng)分操作員、主管和經(jīng)理三個(gè)不同級(jí)別。不同級(jí)別對(duì)應(yīng)著進(jìn)入軟件系統(tǒng)的不同密碼，不同等級(jí)的操作人員進(jìn)入軟件系統(tǒng)后，能實(shí)現(xiàn)不同的功能。操作員級(jí)只能實(shí)現(xiàn)基本功能;主管級(jí)能實(shí)現(xiàn)包括操作員在內(nèi)的其他一些功能，且能修改操作員密碼;經(jīng)理級(jí)是最高等級(jí)的操作人員，能實(shí)現(xiàn)包括操作級(jí)、主管級(jí)在內(nèi)的所有功能，并可修改全部操作人員密碼。因此，軟件系統(tǒng)具有良好的保密性、可靠性和兼容性。

② 圖像捕捉對(duì)比

圖像的圖幅大小和清晰度、顏色等參數(shù)可自行設(shè)置;車輛圖像可供有關(guān)人員隨時(shí)查閱。圖像的總存儲(chǔ)量根據(jù)硬盤容量大小而定，最少可保證留有一周以上的車輛出入圖像(10000幅)備查。

③ 臨時(shí)車收費(fèi)功能

臨時(shí)車離開停車場(chǎng)時(shí)，控制器能自動(dòng)檢測(cè)到臨時(shí)卡，并提示應(yīng)交納一定的費(fèi)用。臨時(shí)車必須在繳納一定的費(fèi)用后，經(jīng)保安確認(rèn)，才能離開停車場(chǎng)。道閘開啟時(shí)，數(shù)字錄像機(jī)抓拍下該車輛的照片文件，并存儲(chǔ)在電腦里。

④ 查詢、更改資料

系統(tǒng)能查詢各種相關(guān)資料，如常用卡資料清單、被鎖常用卡清單、操作人員密碼清單和臨時(shí)卡清單等。

⑤ 資料打印

在執(zhí)行操作過程中，系統(tǒng)可即時(shí)打印實(shí)施該項(xiàng)操作的操作人員代碼以及操作內(nèi)容，打印機(jī)打印出該車入/出場(chǎng)日期、時(shí)間、序號(hào)、時(shí)間以及操作人員代碼等。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過與傳統(tǒng)停車場(chǎng)對(duì)比，智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)既保留了傳統(tǒng)停車場(chǎng)的功能，又以原有收費(fèi)介質(zhì)為依托，對(duì)管理介質(zhì)進(jìn)行了改進(jìn)，并選定射頻卡作為智能停車場(chǎng)的管理介質(zhì)。通過需求分析［8］，明確了智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)所要具備的功能，進(jìn)而提出了智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。針對(duì)停車場(chǎng)的用戶群體，分別分析和設(shè)計(jì)了臨時(shí)用戶和固定用戶的出入場(chǎng)工作流程，實(shí)現(xiàn)固定用戶的不停車出入停車場(chǎng)，提高了停車場(chǎng)管理水平。

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［2］鄧應(yīng)偉.停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)［D］.長(zhǎng)沙:湖南大學(xué)，2006.

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［4］唐輝.基于RFID的智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.武漢:武漢理工大學(xué)，2008:22－26.

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