智能停車場管理系統

楊志鋒 陳松淮 高海深 李浩斌

摘要：傳統停車場緩解了停車位少的窘況，但停車場空間大、環境相似造成駕駛者進入停車場無法知道離其最近的停車位以及駕駛者在陌生環境取車浪費了大量的時間。為了解決上述的問題，應用單片機與局域網通信，構建智能停車場管理系統。智能停車場管理系統包括車位引導和尋車。車位引導通過數據篩選最近停車位并引導停車，尋車通過局域網絡將停放位置地圖發送給駕駛者手機APP上，極大縮短時間，提高車位利用率，從而提高車庫的運營效率。

Abstract： Traditional parking lots alleviate the embarrassment of few parking spaces. However， due to the large space and similar environment of the parking lot， the driver cannot know the nearest parking space when entering the parking lot and the driver wastes a lot of time when picking up the car in an unfamiliar environment. In order to solve the problems， the single-chip microcomputer is used to communicate with the local area network to construct an intelligent parking lot management system. The intelligent parking lot management system includes parking space guidance and car search. Parking guidance uses data to screen the nearest parking space and guide parking. The car search sends a parking location map to the driver's mobile APP through the local area network， which greatly shortens the time and improves the utilization of parking spaces， thereby improving the operating efficiency of the garage.

關鍵詞：單片機;智能停車場;SQL數據庫;超聲波傳感器

Key words： single chip microcomputer;intelligent parking lot;SQL database;ultrasonic sensor

中圖分類號：TP273.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）29-0209-02

1? 系統總體方案

總體方案是將超聲波傳感器技術、局域網絡通信、Linux嵌入式系統、Qt圖形界面、SQL數據庫結合，設計出在自動化程度、安全性能都相對較高的現代化智能停車管理系統。傳統停車場管理系統關注的焦點往往是計時收費管理上，在用戶體驗方面、整個安全性這些方面考慮不周。在傳統停車場增加了車牌識別技術、車輛進入時車位引導和取車時反向引導尋車。車輛駛入停車場時，利用超聲波傳感器判斷車輛距離，當車輛到達指定區域，攝像頭則對車牌進行拍照，識別。識別完成后，放車輛進入停車場，將車牌信息傳輸到數據庫服務器。數據庫篩查停車場空閑車位資源表，將距離其最近的空閑車位分配給駕駛者，并通過指示燈指引駕駛者到達指定的停車位。當駕駛者返回停車場取車時，連接停車場的局域網絡，登錄APP，獲取車輛停車位置地圖。

2? 系統設計功能

本系統的開發設計有以下功能：①駕駛者駕駛車輛進入停車場時，會自動分配距離最近的車位，然后通過地面指示燈指引他到達指定停車位;②駕駛者返回停車場取車時，連上停車場局域網，使用APP獲取停車位置信息;③通過超聲波傳感器實時自動檢測停車位的狀態;④管理者可以通過終端對的觸摸屏查看停車場車位信息。

3? 系統結構

3.1 設計結構

本智能停車場管理系統主要是分為四大部分：終端觸摸屏人機交互界面、傳感器信息的采集與傳輸、數據庫信息處理、局域網絡的通信。

3.2 組成結構

該系統的分為兩部分組成結構：數據庫服務器和傳感器采集。數據庫服務器組成結構如圖1所示。

傳感器控制器組成結構如圖2所示。

4? 各模塊設計

4.1 主控芯片

本次大創使用的芯片是STM32F4和S5P6818。SP6818是三星公司Cortex-A53 系列的處理器，它的運行速度可以達到 1.4GHz，可應用于嵌入式操作系統的高端應用開發。其主要性能有：支持安卓、Linux、QT等多種操作系統，支持MPEG2，VC1，AVS等種多媒體解碼方式，支持多路USB接口。

4.2 GEC6818開發平臺

本設計使用了GEC6818開發平臺，GEC6818是基于Cortex-A53內核的S5P6818處理器以及Linux實時操作系統，該開發平臺由嵌入式開發平臺、OLED電容屏、外設底板三大塊組成。GEC6818嵌入式開發平臺支持Linux、Android等操作系統的應用和驅動開發，擁有較為全面的功能。

4.3 QT

QT是一個基于C++圖形用戶界面應用程序開發的應用。QT可用于開發醫療、汽車、智能產品等嵌入式應用，QT很容易擴展，通過語言類型的聲明，也能使用Python、Java等其他編程語言進行開發。

本設計是在QT Creator4.8編程框架下進行開發的，它具有優良的跨平臺特性，不僅可以應用于windows系統運行，通過移植還可以在Linux，ARM等不同操作平臺使用，擁有齊全的函數接口，每個類的應用說明書。

4.4 OPENCV

OPENCV是一個基于C/C++語言編寫而成的可跨平臺視覺庫。OPENCV包含了大量的由C語言編寫而成的API接口，分為CV圖像處理和視覺算法模塊、MLL統計分類器模塊、HighGUI圖像和視頻輸入/輸出模塊和CXCore核心組件模塊。本設計應用到了CV圖像處理算法模塊，使用相關的API接口達到實驗要求。

4.5 V4L2

V4L2的全稱是Video for linux2，由于在Linux下攝像頭無法直接進行圖像或視頻采集，于是需要應用到V4L2，它是用于連接驅動與應用程序的橋梁，應用程序可通過配置攝像頭設備結構體調用攝像頭采集到的圖像。本設計應用于單片機開發板上運行，所以必須使用V4L2調用攝像頭進行圖像采集，通過USB接口連接攝像頭，編程視頻相關結構體數據格式，啟動線程調用，采集每一幀圖像數據并實時顯示在開發板上。圖3是它的執行步驟。

5? 設計調試

5.1 模塊調試

超聲波測距檢測。檢測在一定范圍內是否有車輛，當有車輛到來時，發送信號促使攝像頭啟動。舵機的轉角檢測，當攝像頭識別出車牌時，將啟動舵機的轉動，開啟閘門。舵機的轉角的效果如圖4所示。

5.2 車牌識別調試

先將RBG位圖轉為HSV顏色空間的圖像。將HSV圖像進行二值化處理。將二值化后的圖片進行車牌定位，并且將定位好的車牌進行角度矯正，避免因角度偏差導致的車牌識別錯誤。將矯正后的圖像進行字符分割。將分割后得到的七個字符與已有的字符模型進行匹配，并挑選出相似度最高的字符，將字符輸出到屏幕上。界面當中會實時顯示攝像頭的成像，以及已有的數據庫用戶數據，系統界面效果如圖5所示。

6? 總結

總結全文，通過對系統的數據庫服務器、STM32控制器和安卓APP的幾方面的結合，設計出來的智能停車場管理系統總體上設計的系統也存在很多不足的地方，例如設備本身性能影響、室內GPS導航信號不好、精度不高等多方面影響，首先，駕駛者返回取車時只能通過局域網訪問數據庫，雖然可以防止外網攻擊，起到網絡安全作用，但是也影響APP使用的便捷性。本系統是一個簡單的模型，實際可以利用物聯網技術對停車場周圍的道路和主要停車場進行建模，并利用自適應遺傳算法對駕駛員進行誘導和仿真，獲得駕駛員從當前位置到達每個停車場的最佳路徑和最短時間。

參考文獻：

[1]陳其容.大型地下車庫的車位引導及反向尋車系統設計[J].建筑電氣，2017，36（06）：48-50.

[2]李源.基于TCP/IP協議的停車場管理系統設計[J].現代建筑電氣，2019，10（10）：51-54.

[3]彭悅.基于Android的車位引導系統[J].科技經濟導刊，2019，27（30）：33.

[4]張彬彬.基于STM32的多通道超聲波測距系統設計[J].電子制作，2019（19）：84-85，92.

[5]王維波，栗寶鵑，侯春望.Qt 5.9 C++開發指針[M].北京：人民郵電出版社，2018：11.

[6]韋東山.嵌入式Linux應用開發完全手冊[M].北京：人民郵電出版社，2008：25-26.

[7]韓貝. SQLite數據庫研究與應用[D].南京郵電大學，2019.

[8]Kevin R.Fall，W.Richard Stevens. TCP/IP Illustrated， Volume 1[M]. Addison-Wesley Professional，2011：4-5.

[9]Jingyu Liu，Jing Wu，Linan Sun. Control method of urban intelligent parking guidance system based on Internet of Things[J]. Computer Communications，2020，153.