李 泉，李金明，童克波

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學院電子電氣工程學院 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，有時甚至出現(xiàn)了“一位難求”現(xiàn)象[1]。每天進出的車輛如不加以管理，很不安全，外來車輛登記頻繁，存在車輛丟失隱患[2]；工作效率低下，造成小區(qū)車輛進出嚴重堵塞。為改變這一現(xiàn)狀，提出了一種基于ZigBee的小區(qū)車輛自動登記管理系統(tǒng)，以達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，在ZigBee讀卡機范圍內(nèi)，系統(tǒng)感應是否有車，自行讀卡，同時系統(tǒng)感應車載ZigBeeRFD卡上信息，車載ZigBeeRFD卡上的信息傳送到電腦上進行儲存，在讀卡的同時，車輛識別系統(tǒng)抓拍入口處車輛圖像，傳送給電腦進行保存。電腦軟件判斷車輛識別號碼與車載ZigBeeRFD中車牌號碼信息是否一致，如果一致則語音提示“歡迎回家”,并在顯示屏上顯示相應中文字幕，同時計算機給PLC發(fā)出開閘指令，道閘自動開啟，車輛進入小區(qū)，地感線圈檢測車輛通過，道閘自動回落；如果電腦軟件判斷車輛識別號碼與車載ZigBeeRFD中車牌號碼信息不一致，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 臨時車輛駛?cè)胄^(qū)操作流程

臨時車輛駛至小區(qū)入口時，攝像頭抓拍入口處車輛圖像，自動識別車牌號碼，上傳到電腦保存，經(jīng)過與數(shù)據(jù)庫車牌號碼比對，不是小區(qū)內(nèi)部車輛，則語音提示“外部車輛”，之后由值班人員發(fā)出開閘指令，道閘開啟，車輛進入小區(qū)，地感線圈檢測車輛通過，道閘自動回落。

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，在zigBee讀卡機范圍內(nèi)，系統(tǒng)感應是否有車，自行讀卡，同時系統(tǒng)感應車載ZigBeeRFD卡上信息，系統(tǒng)抓拍出口處車輛圖像，同時傳送到電腦上保存。電腦軟件判斷車輛識別號碼與車載ZigBeeRFD中車牌號碼信息是否一致，如果一致，讀卡機發(fā)出“一路順風！”語音提示,中文電子顯示屏則顯示相應中文字幕，自動開閘，車輛通過，地感線圈檢測車輛通過，道閘自動回落；如果電腦軟件判斷車輛識別號碼與車載ZigBeeRFD中車牌號碼信息不一致，則停車檢查登記。

3.2.2 臨時車輛駛出小區(qū)操作流程

臨時車輛駛至小區(qū)出口時，攝像頭抓拍出口處車輛圖像，自動識別車牌號碼，上傳到電腦保存，經(jīng)過與數(shù)據(jù)庫車牌號碼比對，是臨時車輛，計算機語音通知值班員，同時系統(tǒng)計算車輛停留時間及停車費，以語音+顯示的方式通知值班員收費，由值班人員人工開閘放行，地感線圈檢測車輛通過，道閘自動回落。

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)時由值班人員按鍵開閘，系統(tǒng)自動記錄該條信息，道閘自動開啟，車輛進入小區(qū)；駛出小區(qū)時值班人員按開閘，系統(tǒng)記錄該條信息并與駛?cè)胄畔Ρ日_后，道閘自動開啟，車輛駛出小區(qū)。

4 車輛特征識別技術(shù)

車輛特征的識別和信息提取是車輛管理系統(tǒng)中的技術(shù)難點,是實現(xiàn)小區(qū)車輛管理自動化的關(guān)鍵技術(shù)。車輛特征識別指的是從抓拍的車輛車牌原始圖像中自動識別出車牌號。車輛車牌特征識別包含對圖文對象的圖像分割、字符分割與識別處理。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、變形等問題,使車輛特征識別存在一定誤差。

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

實現(xiàn)無線自動化的智能小區(qū)內(nèi)部車輛不停車出入。閱讀距離10～20 m以內(nèi)輕松實現(xiàn)。幾輛車同時進出需要及時解決與分辨出小區(qū)內(nèi)外車輛，本方案無需人工靠近刷卡或要在指定區(qū)域內(nèi)通過才能識別，實現(xiàn)全自動識別。在高峰時間可有效緩解出入庫車輛過多、排隊刷卡帶來的堵塞問題。小區(qū)ZigBeeRFD射頻卡，由于需要車主啟動密碼輸入才能運行，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：當有車進入時，地感線圈感應到有車，通過地感線圈控制器發(fā)出有車信號給上位機，上位機通過拍照比對車牌號判斷是否是本小區(qū)的車輛，如果是本小區(qū)內(nèi)部車輛，則上位機發(fā)出指令，道閘抬桿，放行車輛，車輛在通過道閘后，出口的地感線圈感測到車輛離開，給上位機發(fā)出車輛離開的指令，由上位機發(fā)出落桿的指令，道閘落桿。

如果通過拍照、對比判斷不是本小區(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，并計時收費。車輛出小區(qū)的情況與車輛進小區(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，實際上就是控制電機的正反轉(zhuǎn)；另一部分是信號的傳輸和接收，主要是地感線圈判斷有車輛時，發(fā)送信號給上位機，在判斷車輛的類別后，發(fā)送信號給PLC，PLC再控制道閘升起。道閘降落也是PLC收到上位機的信號后，控制電機反轉(zhuǎn)，道閘降落。

7 測試

7.1 ZigBee聯(lián)網(wǎng)測試

表1為ZigBee路由與車載節(jié)點聯(lián)網(wǎng)實驗數(shù)據(jù)，顯示數(shù)據(jù)丟包率滿足實際需求。

表1 ZigBee路由與車載節(jié)點聯(lián)網(wǎng)

1個路由器被協(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)字車牌圖像處理實驗

經(jīng)過測試，車牌經(jīng)過圖像處理能夠得到正確車牌號，圖像處理成功。

8 結(jié)語

系統(tǒng)能能夠?qū)崿F(xiàn)進出完全不停車，自動識別、自動登記、自動放行等功能，后臺管理軟件可實現(xiàn)實時查看進出車輛信息、進出時間查詢、報表、繳費記錄查詢、信息提醒等多項功能，滿足市場需求，有市場推廣價值。