智能車庫引導系統

胡雨杭　吳柯依

摘要：在私家車數量迅速增長、車位緊缺的情形下，為了充分利用停車場車位資源，對目前停車場管理系統進行了優化升級。基于LabVIEW平臺開發，具有基于LabVIEW Vision的車牌識別和車位狀態判斷、基于Acessde數據管理等功能，并配有手機APP作為客戶端提供給車主，使車主可以通過本系統享受車位預定、室內導航輔助停車與取車、在線支付等服務，有效優化了停車場的管理模式，充分使用了停車場車位資源，提升了停車場的服務質量。

關鍵詞：智能車庫;引導系統;系統優化;數據庫

中圖分類號：U491.71

文獻標識碼：A

DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.029

1 作品背景及研究意義

在私家車數量迅速增長的情形下，停車場的高效管理顯得尤為重要。而目前停車場管理系統大多僅實現了車牌記錄以及刷卡收費等功能，自動化程度有待提升。同時，對于車主而言，目前的停車APP所提供的功能主要為查看停車場收費情況、位置等，交互性較差，并且現代的大型停車場為多層、占地面積較大，車主進入停車后尋找車位或取車都面臨著一定的困難，用戶體驗有待提升。為了調動停車場車位資源，本項目組對目前停車場管理系統進行了優化升級。

2 作品整體介紹

該系統主要由停車場內部監控系統、閘道車牌識別攝像頭、基于LabVIEW的服務器、路由器網絡、手機APP組成。停車場內部視頻監控系統為現有停車場必備基礎設施。本系統可從其硬盤錄像機中讀取圖像文件，利用LabVIEW Vision進行圖像處理，分析停車場各個車位狀態并發布至網絡。

停車用戶通過專用手機APP可享受賬號注冊、車位預定、在線支付、室內導航等服務。車主到達停車場時，系統通過攝像頭進行車牌識別以校核其APP注冊身份。車輛進入停車場內部，系統通過WiFi定位其手機位置，實現對車主的停車引導，方便車主快速找到預約車位。

停車場管理員可通過管理員軟件進行車庫實時監控、查看設備狀態、查詢停車記錄、了解預約情況、統計收入等操作。在提升管理效率和質量的同時，減少了勞動力的投入。智能車庫引導系統系統如圖1所示。

3 作品實施方案

3.1 攝像頭部分

該部分主要實現兩個功能，即車位狀態檢測和車牌號識別。車位狀態識別利用現有停車場的監控系統，從其硬盤錄像機中讀取實時圖像文件，將圖片與車位全空時做對比，以判斷車位狀態。車牌號識別利用LabVIEW驅動USB攝像頭.當車輛停在閘道前時觸發攝像頭拍照，識別車牌號校驗車主身份。

3.1.1 車位檢測

在實際停車場監控系統中，單個攝像頭位置固定且覆蓋的車位數量固定。首先程序讀取一張被識別圖片，根據其覆蓋車位的個數劃分多個感興趣區域，然后依次進行模式匹配，匹配模板為車位為空時的狀態，每個車位的結果用布爾量表示并存人數組，最后將匹配結果以數組形式返回。例如101表示該攝像頭覆蓋的1號和3號車位被占用，其余車位為空。

3.1.2 車牌號識別

停車場出人口閘道前方裝有超聲波測距傳感器，傳感器測量的數據由STM32F103ZET6單片機采集。有車輛靠近時，傳感器測得的距離將大大減小。可根據實際情況設置閾值，當傳感器器測得距離小于該值時，單片機通過串口發送自定義協議到在PC上運行的LabVIEW。LabVIEW通過串口接收協議后打開USB攝像頭，拍攝照片并進行圖像處理和車牌號識別。LabVIEW在已預約車輛的數據庫中檢索該車牌號，如果該車輛已預約則直接放行，如果未預約則提示管理員進行手動處理。

3.1.3 車主身份核驗

本系統通過手機APP向車主提供車位預約服務，車主在注冊手機APP賬號時需要提供車牌號信息。當車主駕車到達停車場時，需對車主身份進行核驗。核驗方式為在閘道處安裝攝像頭對車主車牌號進行識別，然后在已預約車輛的數據庫中查找該車牌號，如果車主已提前預約則可直接駛入，如果未預約則需按傳統方式領卡進入。

3.2 車庫管理員程序

本作品在LabVIEW環境下借助Access數據庫對數據進行存儲、管理。通過LabVIEW對Access數據庫的調用可實現對停車場各類型數據的錄入、查詢、更新功能。

3.2.1 數據庫操作步驟

本作品中LabVIEW對Access數據庫的訪問主要包括以下步驟。

第一步，建立數據庫并關聯。在Access中建立“.mdb”格式的數據庫，然后建立一個基于ODBC（ Open DatabaseConnectivity）技術的DSN（Data Source Names），再使用ODBC API函數連接到實際數據庫。本作品共設置3個Access數據庫提供給LabVIEW進行調用，分別為Users_ data（存放APP客戶端車主的注冊信息、車輛狀態等信息）、Target_data（用于存放車位狀態等信息）、Recording_data（存放停車場每天車輛進出記錄等信息）。

第二步，打開數據源引用。通過數據連接屬性對話框創建UDL文件，與DSN文件進行關聯;在LabVIEW中使用DCT（Database ConnectivityToolkit）模塊，通過對于udl文件的操作間接實現對于數據庫的操作。

第三步，對數據源進行所需操作。在LabVIEW中利用其附帶的DCT（Database Connectivity Toolkit）模塊對實現對于數據的操作。使用DCT模塊完成信息初始化和插入等基本功能;利用模塊中的激活SQL語言實現相應的排序、統計、篩選等高級功能，然后將各個單一功能的Ⅵ做成子Ⅵ，添加到管理員界面中。

3.2.2 管理員界面

管理員界面包含主頁、統計、檢索、監控、設置、幫助六大模塊。每個模塊對應相應的功能，管理人員按照需求選擇相應模塊實現所需功能。

3.3 WiFi定位與數據通信

該部分主要針對室內定位和數據通信。通過對現階段定位方法的對比，最終確定用WiFi定位來實現室內定位。數據通信主要為基于TCP/IP協議簇進行數據通信。

3.3.1 WiFi定位

WiFi定位可以獲取用戶的實時位置信息，提供高效的路徑導航以及實時對規劃路徑進行修改，同時可以獲取用戶的分布情況，以實現高效的資源配置。實現方式如下：①部署WiFiAP。硬件部署方案的實施可以通過高德地圖認證的廠商進行部署。②在Android平臺搭建WiFi定位模塊。使用高德開發平臺所提供的室內定位SDK，在Android平臺上快速開發出WiFi定位模塊，實現通過APP進行室內定位。③APP將定位的信息傳送至服務器，并完成室內導航，實現數據通訊功能。

3.3.2 數據通信

在本系統中的數據通信主要為APP與服務器通信和上位機與下位機之間的通信。下面具體介紹APP與服務器通信。APP與服務器之間，主要是通過基于TCP協議的Socket通信完成。Socket通信則是在雙方建立諒解后就可以進行數據傳輸，可以實現信息的主動推送。Socket通信數據丟失率低，使用簡單易于移植，因此本作品APP與服務器之間的通訊采用Socket通信。

4 項目的可行性分析

停車場內部視頻監控系統為現有停車場必備基礎設施。本系統可從其硬盤錄像機中讀取圖像文件，利用LabVIEWVision進行圖像處理，分析停車場各個車位狀態并發布至網絡，項目的可行性強。

5 項目的創新之處

本作品是一套擁有APP客戶端、管理員程序、硬件系統在內的功能較為完備的系統;與數據庫連接，可以儲存大量的用戶信息以及停車場信息，管理員可以隨時通過管理程序進行查看，方便其對車庫進行管理，提高工作效率;結構設計模塊化，能夠方便、及時地對系統的各個部分進行維護與更新;自動化程度較高，可以確保車輛快速出入，提高停車效率，推進智能停車場逐步向無人化過渡;具有自主車位預定的功能，方便用戶選擇停車車位，更自主人性;具有室內定位與導航功能，幫助車主迅速找到車位，節省時間。

參考文獻：

[1]張重雄，張思維.虛擬儀器技術分析與設計[M].北京：電子工業出版社，2012.