智慧停車場的研究與設計

杜華英，文祝青，余可春

（1.惠州城市職業學院信息技術系，惠州　516000；2.惠州商貿旅游高級職業技術學校信息技術系，惠州　516000）

智慧停車場的研究與設計

杜華英1，文祝青2，余可春2

（1.惠州城市職業學院信息技術系，惠州516000；2.惠州商貿旅游高級職業技術學校信息技術系，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，導致停車難、交通擁堵等現象。究其原因，車位數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、統籌調配不當、停車場管理落后等原因。

智慧停車場是利用物聯網［1，2，14］、RFID［3，10，12］、云計算［9］等先進技術對停車場進行管理，并將分散的終端數據匯總起來，通過對停車場的遠程在線實時管控，實現便民利民的空位預報、車位預定、導航停車、錯時停車、在線支付等功能，從而提升停車場的運作效率和管理水平。

1　智慧停車場的設計

停車場出入口采用基于視頻高清抓拍車輛前面及側面并進行車型車牌識別［16］的“無需停車”收費管理系統，車輛進出停車場無需取卡、無需取票、可以不停車快速通過。

外來車輛可以通過停車場管理系統誘導功能［4，11，15，17］中的LED顯示屏得知空余車位的個數和相距最近的空余車位等重要信息，從而實現快速找到空余停車位，以減少車輛繞行距離。

客戶通過使用電梯口等出入口的終端查詢平臺和安裝手機App進行找車，能通過尋車子模塊快速準確找到車輛所在的方位，實現快速找到停車的位置。手機App具備車輛最優路徑的顯示功能，還可支持手機當面付等的支付功能，實現快速付款。

車位檢測器通過無線的方式與Mesh網絡互連，無線Mesh網絡再接入系統服務器。經視頻檢測車位空閑時，系統可無線控制某個車位占位器的開啟，以提供車位預訂服務。智能停車場網絡示意圖如圖1所示。

圖1　停車場網絡示意圖

2　地感線圈

基于地感線圈的車輛檢測器安裝在停車場的出入口處，通過預先埋在地下的地感線圈感知是否有車輛經過并對停車場的進出車輛進行計數，同時還可以控制閘機的自動開啟與閉合。當車輛經過停車場出入口時，會導致埋設在出入口下方的地感線圈的電感值發生變化。當地感線圈的電感值發生變化時，將使得車輛檢測器中的LC振蕩電路的振蕩頻率f值發生變化。振蕩頻率f如公式（1）所示。

其中，在車輛檢測器中的電容值C是固定的，來自地感線圈的電感值L是隨著車輛經過而發生變化的，從而使得振蕩頻率f發生變化。振蕩頻率變化值△f如公式（2）所示。

其中，L1為無車輛經過地感線圈時的電感值，L2為有車輛經過地感線圈時的電感值。車輛檢測器通過檢測振蕩電路LC的頻率變化△f可以判定是否有車輛經過以及其經過的速度。

如果檢測到有車輛通過，車輛檢測器將發送一個信號給計數器。當入口信號傳來時，計數器自動加一；當出口信號傳來時，計數器自動減一。與此同時，計數器將結果傳給安裝在停車場入口處的空余車位LED顯示屏，空余車位顯示屏就可顯示出停車場的車位剩余數量。車位計數器計數流程圖如圖2所示。

圖2　車位計數器計數流程圖

3　視頻車位檢測器

每個視頻車位檢測器可以連接1～4個CCD高清攝像頭，每個攝像頭又可以監控1～6個車位，實時地獲知車位的狀態信息和車型車牌等信息，還可以實時監視偷盜等違法犯罪情況以及火災等情況。視頻車位檢測器如圖3所示。

圖3　視頻車位檢測器

車型車牌的識別具有以下幾個核心階段——車型車牌提取［5］、彩色轉灰度、背景分割與剔除、車牌定位、二值化、梯度銳化、邊緣檢測、去除椒鹽噪聲與離散噪聲、整體傾斜校正、字符分割、規格化、提取特征值等步驟，然后利用經人工蜂群算法ABC（Artificial Bee Colony）離線優化訓練好的BP神經網絡對提取的特征值進行識別。

4　雙頻多跳Mesh網絡

來自視頻車位檢測器的實時車位狀態信息，以Mesh的方式將數據匯聚發送至系統管理平臺。中繼節點與路由節點配對使用，為路由節點的無線覆蓋提供擴充，可以加大檢測車位的信號通信范圍。

雙頻多跳Mesh網絡中每個節點的接入和傳回均使用不同的頻段，信道互不干擾。這樣，每個Mesh AP既可以在為本地用戶接入的同時，又可以執行回傳轉發功能，既解決了接入和回傳的信道干擾問題，又大大提高了整個網絡的性能。雙頻多跳Mesh網絡如圖4所示。

圖4　雙頻多跳Mesh網絡

5　結語

為了有效地解決堵車煩、停車難、停車慢、找車難、繳費慢等問題，本智慧停車場管理系統是在停車場出入口和車位處均采用了基于雙頻多跳高功率Mesh網絡的高清視頻抓拍并識別車型車牌的“無需停車”智能停車系統［6～9，12，13］，車輛進出停車場無需取卡、無需取票，實現了不停車快速通過，提高了出入口的通行速度。

外來車輛可以通過停車場管理系統的LED誘導功能快速找到停車位，實現輕松停車，降低了車輛繞行距離，避免了停車場的內外擁堵現象，節約了時間，提升了停車場的管理形象。

此外，客戶通過使用電梯口等出入口的終端查詢平臺和安裝手機App進行找車，能通過尋車子模塊快速準確找到車輛所在的方位，做到快速取車。手機App具備與車輛最優路徑的引導功能，還支持手機當面付等的支付功能，實現了快速付款。

［1］司亞軍．基于物聯網技術的智能管理系統探討［D］．內蒙古師范大學，2013

［2］楊吉飛．基于物聯網的智能停車繳費系統設計和實現［D］．上海：復旦大學，2010

［3］陳月梅，蔡堅勇等.基于RFID的室內車輛跟蹤及定位仿真系統的設計與實現［J］．計算機與現代化，2013（02）

［4］潘曉東，詹嘉，楊軫.智能停車誘導系統的設計應用研究［J］.華東交通大學學報，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計與實現［J］．計算機與現代化．2010，（08）

［6］李成龍.基于無線通信的小區智能停車系統研究［D］.東北石油大學，2013

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

［8］張培．城市中心區智能停車系統研究［D］．昆明：云南財經大學，2013

［9］錢哨，張云鵬，黃少波.智能交通云：基于云計算的智能交通系統［J］．計算機與現代化，2010（11）

［10］符天，王貞.基于RFID技術的區域移動目標定位系統應用設計［J］．計算機與現代化，2012（10）

［11］岳學軍，劉永鑫等.基于ZigBee與地磁傳感技術的停車誘導系統［J］．計算機應用，2014（03）

［12］陳由甲，蔡堅勇等.基于分布式RFID網絡定位的智能停車場設計［J］．福建師范大學學報（自然科學版，2012（05）

［13］何斌，蔣鈴鴿等.一種基于傳感網技術的智能停車場車位檢測器方案設計與實現［J］．科學技術與工程，2013（23）

［14］張欣，何倩琪，王天宇.基于物聯網的城市智能交通車位網設計研究［J］．美苑，2014（02）

［15］張玉杰，伍瑩瑩.基于KNX的地下停車場智能監控及車位引導系統［J］．計算機測量與控制，2014（09）

［16］胡清明，李西兵等.基于車牌自動識別立體車庫智能停車管理系統研究［J］．機床與液壓，2011，（18）

［17］王龍飛，陳紅等.新型主動式智能停車誘導系統［J］．計算機應用，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，江西樟樹人，碩士，高級講師，工程師，研究方向為神經網絡、模式識別

文祝青（1981-），女，四川自貢人，本科，講師，從事領域為軟件工程

余可春（1981-），男，江西南昌人，本科，講師，從事領域為計算機軟件設計

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、繳費慢等問題，設計出在停車場出入口和車位處均采用高清視頻抓拍并識別車型車牌的智慧停車場系統，車輛進出停車場無需取卡、無需取票。此系統采用地感線圈、LED誘導顯示屏、車位檢測器、車位占位器、終端查詢平臺等設備對停車場進行監控；組織了基于雙頻多跳的無線Mesh網絡與系統互接；可實現快速找到停車位、降低車輛繞行距離、有效避免造成停車場內外的擁堵和快速支付。

智慧停車場；Mesh網絡；車位檢測器

惠州市哲學社會科學規劃共建項目（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.