智慧停车场的研究与设计

杜华英，文祝青，余可春

（1.惠州城市职业学院信息技术系，惠州　516000；2.惠州商贸旅游高级职业技术学校信息技术系，惠州　516000）

智慧停车场的研究与设计

杜华英1，文祝青2，余可春2

（1.惠州城市职业学院信息技术系，惠州516000；2.惠州商贸旅游高级职业技术学校信息技术系，惠州516000）

0　引言

随着人们生活水平的提高，很多城市车辆拥有量不断增加，导致停车难、交通拥堵等现象。究其原因，车位数量不够是一方面原因，另一方面存在车位空置，车位利用率低、统筹调配不当、停车场管理落后等原因。

智慧停车场是利用物联网［1，2，14］、RFID［3，10，12］、云计算［9］等先进技术对停车场进行管理，并将分散的终端数据汇总起来，通过对停车场的远程在线实时管控，实现便民利民的空位预报、车位预定、导航停车、错时停车、在线支付等功能，从而提升停车场的运作效率和管理水平。

1　智慧停车场的设计

停车场出入口采用基于视频高清抓拍车辆前面及侧面并进行车型车牌识别［16］的“无需停车”收费管理系统，车辆进出停车场无需取卡、无需取票、可以不停车快速通过。

外来车辆可以通过停车场管理系统诱导功能［4，11，15，17］中的LED显示屏得知空余车位的个数和相距最近的空余车位等重要信息，从而实现快速找到空余停车位，以减少车辆绕行距离。

客户通过使用电梯口等出入口的终端查询平台和安装手机App进行找车，能通过寻车子模块快速准确找到车辆所在的方位，实现快速找到停车的位置。手机App具备车辆最优路径的显示功能，还可支持手机当面付等的支付功能，实现快速付款。

车位检测器通过无线的方式与Mesh网络互连，无线Mesh网络再接入系统服务器。经视频检测车位空闲时，系统可无线控制某个车位占位器的开启，以提供车位预订服务。智能停车场网络示意图如图1所示。

图1　停车场网络示意图

2　地感线圈

基于地感线圈的车辆检测器安装在停车场的出入口处，通过预先埋在地下的地感线圈感知是否有车辆经过并对停车场的进出车辆进行计数，同时还可以控制闸机的自动开启与闭合。当车辆经过停车场出入口时，会导致埋设在出入口下方的地感线圈的电感值发生变化。当地感线圈的电感值发生变化时，将使得车辆检测器中的LC振荡电路的振荡频率f值发生变化。振荡频率f如公式（1）所示。

其中，在车辆检测器中的电容值C是固定的，来自地感线圈的电感值L是随着车辆经过而发生变化的，从而使得振荡频率f发生变化。振荡频率变化值△f如公式（2）所示。

其中，L1为无车辆经过地感线圈时的电感值，L2为有车辆经过地感线圈时的电感值。车辆检测器通过检测振荡电路LC的频率变化△f可以判定是否有车辆经过以及其经过的速度。

如果检测到有车辆通过，车辆检测器将发送一个信号给计数器。当入口信号传来时，计数器自动加一；当出口信号传来时，计数器自动减一。与此同时，计数器将结果传给安装在停车场入口处的空余车位LED显示屏，空余车位显示屏就可显示出停车场的车位剩余数量。车位计数器计数流程图如图2所示。

图2　车位计数器计数流程图

3　视频车位检测器

每个视频车位检测器可以连接1～4个CCD高清摄像头，每个摄像头又可以监控1～6个车位，实时地获知车位的状态信息和车型车牌等信息，还可以实时监视偷盗等违法犯罪情况以及火灾等情况。视频车位检测器如图3所示。

图3　视频车位检测器

车型车牌的识别具有以下几个核心阶段——车型车牌提取［5］、彩色转灰度、背景分割与剔除、车牌定位、二值化、梯度锐化、边缘检测、去除椒盐噪声与离散噪声、整体倾斜校正、字符分割、规格化、提取特征值等步骤，然后利用经人工蜂群算法ABC（Artificial Bee Colony）离线优化训练好的BP神经网络对提取的特征值进行识别。

4　双频多跳Mesh网络

来自视频车位检测器的实时车位状态信息，以Mesh的方式将数据汇聚发送至系统管理平台。中继节点与路由节点配对使用，为路由节点的无线覆盖提供扩充，可以加大检测车位的信号通信范围。

双频多跳Mesh网络中每个节点的接入和传回均使用不同的频段，信道互不干扰。这样，每个Mesh AP既可以在为本地用户接入的同时，又可以执行回传转发功能，既解决了接入和回传的信道干扰问题，又大大提高了整个网络的性能。双频多跳Mesh网络如图4所示。

图4　双频多跳Mesh网络

5　结语

为了有效地解决堵车烦、停车难、停车慢、找车难、缴费慢等问题，本智慧停车场管理系统是在停车场出入口和车位处均采用了基于双频多跳高功率Mesh网络的高清视频抓拍并识别车型车牌的“无需停车”智能停车系统［6～9，12，13］，车辆进出停车场无需取卡、无需取票，实现了不停车快速通过，提高了出入口的通行速度。

外来车辆可以通过停车场管理系统的LED诱导功能快速找到停车位，实现轻松停车，降低了车辆绕行距离，避免了停车场的内外拥堵现象，节约了时间，提升了停车场的管理形象。

此外，客户通过使用电梯口等出入口的终端查询平台和安装手机App进行找车，能通过寻车子模块快速准确找到车辆所在的方位，做到快速取车。手机App具备与车辆最优路径的引导功能，还支持手机当面付等的支付功能，实现了快速付款。

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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

杜华英（1975-），女，江西樟树人，硕士，高级讲师，工程师，研究方向为神经网络、模式识别

文祝青（1981-），女，四川自贡人，本科，讲师，从事领域为软件工程

余可春（1981-），男，江西南昌人，本科，讲师，从事领域为计算机软件设计

2015-01-20

2015-03-03

为了有效地解决堵车烦、停车难、停车慢、找车难、缴费慢等问题，设计出在停车场出入口和车位处均采用高清视频抓拍并识别车型车牌的智慧停车场系统，车辆进出停车场无需取卡、无需取票。此系统采用地感线圈、LED诱导显示屏、车位检测器、车位占位器、终端查询平台等设备对停车场进行监控；组织了基于双频多跳的无线Mesh网络与系统互接；可实现快速找到停车位、降低车辆绕行距离、有效避免造成停车场内外的拥堵和快速支付。

智慧停车场；Mesh网络；车位检测器

惠州市哲学社会科学规划共建项目（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.