杜華英，文祝青，余可春

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

智慧停車場(chǎng)的研究與設(shè)計(jì)

杜華英1，文祝青2，余可春2

（1.惠州城市職業(yè)學(xué)院信息技術(shù)系，惠州516000；2.惠州商貿(mào)旅游高級(jí)職業(yè)技術(shù)學(xué)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(dāng)、停車場(chǎng)管理落后等原因。

智慧停車場(chǎng)是利用物聯(lián)網(wǎng)［1，2，14］、RFID［3，10，12］、云計(jì)算［9］等先進(jìn)技術(shù)對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行管理，并將分散的終端數(shù)據(jù)匯總起來(lái)，通過(guò)對(duì)停車場(chǎng)的遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)管控，實(shí)現(xiàn)便民利民的空位預(yù)報(bào)、車位預(yù)定、導(dǎo)航停車、錯(cuò)時(shí)停車、在線支付等功能，從而提升停車場(chǎng)的運(yùn)作效率和管理水平。

1　智慧停車場(chǎng)的設(shè)計(jì)

停車場(chǎng)出入口采用基于視頻高清抓拍車輛前面及側(cè)面并進(jìn)行車型車牌識(shí)別［16］的“無(wú)需停車”收費(fèi)管理系統(tǒng)，車輛進(jìn)出停車場(chǎng)無(wú)需取卡、無(wú)需取票、可以不停車快速通過(guò)。

外來(lái)車輛可以通過(guò)停車場(chǎng)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(gè)數(shù)和相距最近的空余車位等重要信息，從而實(shí)現(xiàn)快速找到空余停車位，以減少車輛繞行距離。

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

車位檢測(cè)器通過(guò)無(wú)線的方式與Mesh網(wǎng)絡(luò)互連，無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)再接入系統(tǒng)服務(wù)器。經(jīng)視頻檢測(cè)車位空閑時(shí)，系統(tǒng)可無(wú)線控制某個(gè)車位占位器的開(kāi)啟，以提供車位預(yù)訂服務(wù)。智能停車場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖1所示。

圖1　停車場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)示意圖

2　地感線圈

基于地感線圈的車輛檢測(cè)器安裝在停車場(chǎng)的出入口處，通過(guò)預(yù)先埋在地下的地感線圈感知是否有車輛經(jīng)過(guò)并對(duì)停車場(chǎng)的進(jìn)出車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)，同時(shí)還可以控制閘機(jī)的自動(dòng)開(kāi)啟與閉合。當(dāng)車輛經(jīng)過(guò)停車場(chǎng)出入口時(shí)，會(huì)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(dāng)?shù)馗芯€圈的電感值發(fā)生變化時(shí)，將使得車輛檢測(cè)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(cè)器中的電容值C是固定的，來(lái)自地感線圈的電感值L是隨著車輛經(jīng)過(guò)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(wú)車輛經(jīng)過(guò)地感線圈時(shí)的電感值，L2為有車輛經(jīng)過(guò)地感線圈時(shí)的電感值。車輛檢測(cè)器通過(guò)檢測(cè)振蕩電路LC的頻率變化△f可以判定是否有車輛經(jīng)過(guò)以及其經(jīng)過(guò)的速度。

如果檢測(cè)到有車輛通過(guò)，車輛檢測(cè)器將發(fā)送一個(gè)信號(hào)給計(jì)數(shù)器。當(dāng)入口信號(hào)傳來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)器自動(dòng)加一；當(dāng)出口信號(hào)傳來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)器自動(dòng)減一。與此同時(shí)，計(jì)數(shù)器將結(jié)果傳給安裝在停車場(chǎng)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(chǎng)的車位剩余數(shù)量。車位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)流程圖如圖2所示。

圖2　車位計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)流程圖

3　視頻車位檢測(cè)器

每個(gè)視頻車位檢測(cè)器可以連接1～4個(gè)CCD高清攝像頭，每個(gè)攝像頭又可以監(jiān)控1～6個(gè)車位，實(shí)時(shí)地獲知車位的狀態(tài)信息和車型車牌等信息，還可以實(shí)時(shí)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(cè)器如圖3所示。

圖3　視頻車位檢測(cè)器

車型車牌的識(shí)別具有以下幾個(gè)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(cè)、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(duì)提取的特征值進(jìn)行識(shí)別。

4　雙頻多跳Mesh網(wǎng)絡(luò)

來(lái)自視頻車位檢測(cè)器的實(shí)時(shí)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(tái)。中繼節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)配對(duì)使用，為路由節(jié)點(diǎn)的無(wú)線覆蓋提供擴(kuò)充，可以加大檢測(cè)車位的信號(hào)通信范圍。

雙頻多跳Mesh網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的接入和傳回均使用不同的頻段，信道互不干擾。這樣，每個(gè)Mesh AP既可以在為本地用戶接入的同時(shí)，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(wèn)題，又大大提高了整個(gè)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(yǔ)

為了有效地解決堵車煩、停車難、停車慢、找車難、繳費(fèi)慢等問(wèn)題，本智慧停車場(chǎng)管理系統(tǒng)是在停車場(chǎng)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(shí)別車型車牌的“無(wú)需停車”智能停車系統(tǒng)［6～9，12，13］，車輛進(jìn)出停車場(chǎng)無(wú)需取卡、無(wú)需取票，實(shí)現(xiàn)了不停車快速通過(guò)，提高了出入口的通行速度。

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

此外，客戶通過(guò)使用電梯口等出入口的終端查詢平臺(tái)和安裝手機(jī)App進(jìn)行找車，能通過(guò)尋車子模塊快速準(zhǔn)確找到車輛所在的方位，做到快速取車。手機(jī)App具備與車輛最優(yōu)路徑的引導(dǎo)功能，還支持手機(jī)當(dāng)面付等的支付功能，實(shí)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(xué)，2013

［2］楊吉飛．基于物聯(lián)網(wǎng)的智能停車?yán)U費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)［D］．上海：復(fù)旦大學(xué)，2010

［3］陳月梅，蔡堅(jiān)勇等.基于RFID的室內(nèi)車輛跟蹤及定位仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2013（02）

［4］潘曉東，詹嘉，楊軫.智能停車誘導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用研究［J］.華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，24（1）：60-62

［5］翟偉芳，胡雅穎，田玉龍.一種車牌字符分割算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化．2010，（08）

［6］李成龍.基于無(wú)線通信的小區(qū)智能停車系統(tǒng)研究［D］.東北石油大學(xué)，2013

［7］李揚(yáng)威，焦朋朋，杜林.城市智能停車管理系統(tǒng)研究［J］．交通信息與安全，2014，32（4）：160-164

［8］張培．城市中心區(qū)智能停車系統(tǒng)研究［D］．昆明：云南財(cái)經(jīng)大學(xué)，2013

［9］錢哨，張?jiān)迄i，黃少波.智能交通云：基于云計(jì)算的智能交通系統(tǒng)［J］．計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2010（11）

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

［11］岳學(xué)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(jì)算機(jī)應(yīng)用，2014（03）

［12］陳由甲，蔡堅(jiān)勇等.基于分布式RFID網(wǎng)絡(luò)定位的智能停車場(chǎng)設(shè)計(jì)［J］．福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版，2012（05）

［13］何斌，蔣鈴鴿等.一種基于傳感網(wǎng)技術(shù)的智能停車場(chǎng)車位檢測(cè)器方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．科學(xué)技術(shù)與工程，2013（23）

［14］張欣，何倩琪，王天宇.基于物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通車位網(wǎng)設(shè)計(jì)研究［J］．美苑，2014（02）

［15］張玉杰，伍瑩瑩.基于KNX的地下停車場(chǎng)智能監(jiān)控及車位引導(dǎo)系統(tǒng)［J］．計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2014（09）

［16］胡清明，李西兵等.基于車牌自動(dòng)識(shí)別立體車庫(kù)智能停車管理系統(tǒng)研究［J］．機(jī)床與液壓，2011，（18）

［17］王龍飛，陳紅等.新型主動(dòng)式智能停車誘導(dǎo)系統(tǒng)［J］．計(jì)算機(jī)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(shù)人，碩士，高級(jí)講師，工程師，研究方向?yàn)樯窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)、模式識(shí)別

文祝青（1981-），女，四川自貢人，本科，講師，從事領(lǐng)域?yàn)檐浖こ?/p>

余可春（1981-），男，江西南昌人，本科，講師，從事領(lǐng)域?yàn)橛?jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)

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(fèi)慢等問(wèn)題，設(shè)計(jì)出在停車場(chǎng)出入口和車位處均采用高清視頻抓拍并識(shí)別車型車牌的智慧停車場(chǎng)系統(tǒng)，車輛進(jìn)出停車場(chǎng)無(wú)需取卡、無(wú)需取票。此系統(tǒng)采用地感線圈、LED誘導(dǎo)顯示屏、車位檢測(cè)器、車位占位器、終端查詢平臺(tái)等設(shè)備對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)控；組織了基于雙頻多跳的無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)互接；可實(shí)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(chǎng)內(nèi)外的擁堵和快速支付。

智慧停車場(chǎng)；Mesh網(wǎng)絡(luò)；車位檢測(cè)器

惠州市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃共建項(xiàng)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.