智能車庫(kù)引導(dǎo)系統(tǒng)

胡雨杭　吳柯依

摘要：在私家車數(shù)量迅速增長(zhǎng)、車位緊缺的情形下，為了充分利用停車場(chǎng)車位資源，對(duì)目前停車場(chǎng)管理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)?；贚abVIEW平臺(tái)開(kāi)發(fā)，具有基于LabVIEW Vision的車牌識(shí)別和車位狀態(tài)判斷、基于Acessde數(shù)據(jù)管理等功能，并配有手機(jī)APP作為客戶端提供給車主，使車主可以通過(guò)本系統(tǒng)享受車位預(yù)定、室內(nèi)導(dǎo)航輔助停車與取車、在線支付等服務(wù)，有效優(yōu)化了停車場(chǎng)的管理模式，充分使用了停車場(chǎng)車位資源，提升了停車場(chǎng)的服務(wù)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：智能車庫(kù);引導(dǎo)系統(tǒng);系統(tǒng)優(yōu)化;數(shù)據(jù)庫(kù)

中圖分類號(hào)：U491.71

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shù)量迅速增長(zhǎng)的情形下，停車場(chǎng)的高效管理顯得尤為重要。而目前停車場(chǎng)管理系統(tǒng)大多僅實(shí)現(xiàn)了車牌記錄以及刷卡收費(fèi)等功能，自動(dòng)化程度有待提升。同時(shí)，對(duì)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(chǎng)收費(fèi)情況、位置等，交互性較差，并且現(xiàn)代的大型停車場(chǎng)為多層、占地面積較大，車主進(jìn)入停車后尋找車位或取車都面臨著一定的困難，用戶體驗(yàn)有待提升。為了調(diào)動(dòng)停車場(chǎng)車位資源，本項(xiàng)目組對(duì)目前停車場(chǎng)管理系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)。

2 作品整體介紹

該系統(tǒng)主要由停車場(chǎng)內(nèi)部監(jiān)控系統(tǒng)、閘道車牌識(shí)別攝像頭、基于LabVIEW的服務(wù)器、路由器網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)APP組成。停車場(chǎng)內(nèi)部視頻監(jiān)控系統(tǒng)為現(xiàn)有停車場(chǎng)必備基礎(chǔ)設(shè)施。本系統(tǒng)可從其硬盤(pán)錄像機(jī)中讀取圖像文件，利用LabVIEW Vision進(jìn)行圖像處理，分析停車場(chǎng)各個(gè)車位狀態(tài)并發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)。

停車用戶通過(guò)專用手機(jī)APP可享受賬號(hào)注冊(cè)、車位預(yù)定、在線支付、室內(nèi)導(dǎo)航等服務(wù)。車主到達(dá)停車場(chǎng)時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)攝像頭進(jìn)行車牌識(shí)別以校核其APP注冊(cè)身份。車輛進(jìn)入停車場(chǎng)內(nèi)部，系統(tǒng)通過(guò)WiFi定位其手機(jī)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)車主的停車引導(dǎo)，方便車主快速找到預(yù)約車位。

停車場(chǎng)管理員可通過(guò)管理員軟件進(jìn)行車庫(kù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、查看設(shè)備狀態(tài)、查詢停車記錄、了解預(yù)約情況、統(tǒng)計(jì)收入等操作。在提升管理效率和質(zhì)量的同時(shí)，減少了勞動(dòng)力的投入。智能車庫(kù)引導(dǎo)系統(tǒng)系統(tǒng)如圖1所示。

3 作品實(shí)施方案

3.1 攝像頭部分

該部分主要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)功能，即車位狀態(tài)檢測(cè)和車牌號(hào)識(shí)別。車位狀態(tài)識(shí)別利用現(xiàn)有停車場(chǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)，從其硬盤(pán)錄像機(jī)中讀取實(shí)時(shí)圖像文件，將圖片與車位全空時(shí)做對(duì)比，以判斷車位狀態(tài)。車牌號(hào)識(shí)別利用LabVIEW驅(qū)動(dòng)USB攝像頭.當(dāng)車輛停在閘道前時(shí)觸發(fā)攝像頭拍照，識(shí)別車牌號(hào)校驗(yàn)車主身份。

3.1.1 車位檢測(cè)

在實(shí)際停車場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，單個(gè)攝像頭位置固定且覆蓋的車位數(shù)量固定。首先程序讀取一張被識(shí)別圖片，根據(jù)其覆蓋車位的個(gè)數(shù)劃分多個(gè)感興趣區(qū)域，然后依次進(jìn)行模式匹配，匹配模板為車位為空時(shí)的狀態(tài)，每個(gè)車位的結(jié)果用布爾量表示并存人數(shù)組，最后將匹配結(jié)果以數(shù)組形式返回。例如101表示該攝像頭覆蓋的1號(hào)和3號(hào)車位被占用，其余車位為空。

3.1.2 車牌號(hào)識(shí)別

停車場(chǎng)出人口閘道前方裝有超聲波測(cè)距傳感器，傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)由STM32F103ZET6單片機(jī)采集。有車輛靠近時(shí)，傳感器測(cè)得的距離將大大減小?？筛鶕?jù)實(shí)際情況設(shè)置閾值，當(dāng)傳感器器測(cè)得距離小于該值時(shí)，單片機(jī)通過(guò)串口發(fā)送自定義協(xié)議到在PC上運(yùn)行的LabVIEW。LabVIEW通過(guò)串口接收協(xié)議后打開(kāi)USB攝像頭，拍攝照片并進(jìn)行圖像處理和車牌號(hào)識(shí)別。LabVIEW在已預(yù)約車輛的數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索該車牌號(hào)，如果該車輛已預(yù)約則直接放行，如果未預(yù)約則提示管理員進(jìn)行手動(dòng)處理。

3.1.3 車主身份核驗(yàn)

本系統(tǒng)通過(guò)手機(jī)APP向車主提供車位預(yù)約服務(wù)，車主在注冊(cè)手機(jī)APP賬號(hào)時(shí)需要提供車牌號(hào)信息。當(dāng)車主駕車到達(dá)停車場(chǎng)時(shí)，需對(duì)車主身份進(jìn)行核驗(yàn)。核驗(yàn)方式為在閘道處安裝攝像頭對(duì)車主車牌號(hào)進(jìn)行識(shí)別，然后在已預(yù)約車輛的數(shù)據(jù)庫(kù)中查找該車牌號(hào)，如果車主已提前預(yù)約則可直接駛?cè)?，如果未預(yù)約則需按傳統(tǒng)方式領(lǐng)卡進(jìn)入。

3.2 車庫(kù)管理員程序

本作品在LabVIEW環(huán)境下借助Access數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理。通過(guò)LabVIEW對(duì)Access數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用可實(shí)現(xiàn)對(duì)停車場(chǎng)各類型數(shù)據(jù)的錄入、查詢、更新功能。

3.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)操作步驟

本作品中LabVIEW對(duì)Access數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)主要包括以下步驟。

第一步，建立數(shù)據(jù)庫(kù)并關(guān)聯(lián)。在Access中建立“.mdb”格式的數(shù)據(jù)庫(kù)，然后建立一個(gè)基于ODBC（ Open DatabaseConnectivity）技術(shù)的DSN（Data Source Names），再使用ODBC API函數(shù)連接到實(shí)際數(shù)據(jù)庫(kù)。本作品共設(shè)置3個(gè)Access數(shù)據(jù)庫(kù)提供給LabVIEW進(jìn)行調(diào)用，分別為Users_ data（存放APP客戶端車主的注冊(cè)信息、車輛狀態(tài)等信息）、Target_data（用于存放車位狀態(tài)等信息）、Recording_data（存放停車場(chǎng)每天車輛進(jìn)出記錄等信息）。

第二步，打開(kāi)數(shù)據(jù)源引用。通過(guò)數(shù)據(jù)連接屬性對(duì)話框創(chuàng)建UDL文件，與DSN文件進(jìn)行關(guān)聯(lián);在LabVIEW中使用DCT（Database ConnectivityToolkit）模塊，通過(guò)對(duì)于udl文件的操作間接實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。

第三步，對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行所需操作。在LabVIEW中利用其附帶的DCT（Database Connectivity Toolkit）模塊對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)于數(shù)據(jù)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(yǔ)言實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的排序、統(tǒng)計(jì)、篩選等高級(jí)功能，然后將各個(gè)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(yè)、統(tǒng)計(jì)、檢索、監(jiān)控、設(shè)置、幫助六大模塊。每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)相應(yīng)的功能，管理人員按照需求選擇相應(yīng)模塊實(shí)現(xiàn)所需功能。

3.3 WiFi定位與數(shù)據(jù)通信

該部分主要針對(duì)室內(nèi)定位和數(shù)據(jù)通信。通過(guò)對(duì)現(xiàn)階段定位方法的對(duì)比，最終確定用WiFi定位來(lái)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)定位。數(shù)據(jù)通信主要為基于TCP/IP協(xié)議簇進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

3.3.1 WiFi定位

WiFi定位可以獲取用戶的實(shí)時(shí)位置信息，提供高效的路徑導(dǎo)航以及實(shí)時(shí)對(duì)規(guī)劃路徑進(jìn)行修改，同時(shí)可以獲取用戶的分布情況，以實(shí)現(xiàn)高效的資源配置。實(shí)現(xiàn)方式如下：①部署WiFiAP。硬件部署方案的實(shí)施可以通過(guò)高德地圖認(rèn)證的廠商進(jìn)行部署。②在Android平臺(tái)搭建WiFi定位模塊。使用高德開(kāi)發(fā)平臺(tái)所提供的室內(nèi)定位SDK，在Android平臺(tái)上快速開(kāi)發(fā)出WiFi定位模塊，實(shí)現(xiàn)通過(guò)APP進(jìn)行室內(nèi)定位。③APP將定位的信息傳送至服務(wù)器，并完成室內(nèi)導(dǎo)航，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能。

3.3.2 數(shù)據(jù)通信

在本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信主要為APP與服務(wù)器通信和上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信。下面具體介紹APP與服務(wù)器通信。APP與服務(wù)器之間，主要是通過(guò)基于TCP協(xié)議的Socket通信完成。Socket通信則是在雙方建立諒解后就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可以實(shí)現(xiàn)信息的主動(dòng)推送。Socket通信數(shù)據(jù)丟失率低，使用簡(jiǎn)單易于移植，因此本作品APP與服務(wù)器之間的通訊采用Socket通信。

4 項(xiàng)目的可行性分析

停車場(chǎng)內(nèi)部視頻監(jiān)控系統(tǒng)為現(xiàn)有停車場(chǎng)必備基礎(chǔ)設(shè)施。本系統(tǒng)可從其硬盤(pán)錄像機(jī)中讀取圖像文件，利用LabVIEWVision進(jìn)行圖像處理，分析停車場(chǎng)各個(gè)車位狀態(tài)并發(fā)布至網(wǎng)絡(luò)，項(xiàng)目的可行性強(qiáng)。

5 項(xiàng)目的創(chuàng)新之處

本作品是一套擁有APP客戶端、管理員程序、硬件系統(tǒng)在內(nèi)的功能較為完備的系統(tǒng);與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，可以儲(chǔ)存大量的用戶信息以及停車場(chǎng)信息，管理員可以隨時(shí)通過(guò)管理程序進(jìn)行查看，方便其對(duì)車庫(kù)進(jìn)行管理，提高工作效率;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化，能夠方便、及時(shí)地對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行維護(hù)與更新;自動(dòng)化程度較高，可以確保車輛快速出入，提高停車效率，推進(jìn)智能停車場(chǎng)逐步向無(wú)人化過(guò)渡;具有自主車位預(yù)定的功能，方便用戶選擇停車車位，更自主人性;具有室內(nèi)定位與導(dǎo)航功能，幫助車主迅速找到車位，節(jié)省時(shí)間。

參考文獻(xiàn)：

[1]張重雄，張思維.虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.