智慧停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

楊麗君 韓英杰

（1、新疆工程學(xué)院 信息工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊830091 2、國泰新點軟件股份有限公司，山東 濟南250000）

在私家車全面普及的當(dāng)下，如何確保停車場內(nèi)車輛方便有序地進(jìn)出，實現(xiàn)停車場的智能化、公平化與透明化管理，才是本文的研究重點[1]。傳統(tǒng)的智能停車場管理系統(tǒng)通常采用近距離車輛識別的方式作為汽車出入與行駛的權(quán)限，但此種管理方式無法脫離人為對停車場的控制，不僅管理成本高，同時執(zhí)行的效率也相對較低，甚至在管理過程中容易出現(xiàn)停車場擁堵的現(xiàn)象[2]。為更好地解決這一現(xiàn)象，本文將針對傳統(tǒng)智慧停車管理系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行深入研究。

1 智慧停車場管理系統(tǒng)設(shè)計原則

為了解決傳統(tǒng)停車場管理系統(tǒng)存在的問題，本文在設(shè)計系統(tǒng)過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循下述幾點設(shè)計原則：穩(wěn)定性原則：保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行是本文系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，也是為車主提供服務(wù)的關(guān)鍵，因此在設(shè)計本文系統(tǒng)時，使用的硬件設(shè)備、核心技術(shù)是在研究成熟且大型生產(chǎn)廠家購進(jìn)的。實用性原則：為了提高系統(tǒng)運行的實用性與可靠性，應(yīng)基于用戶需求層面，考慮到不同車主對停車的需求[3]。因此系統(tǒng)中應(yīng)具備剩余車位顯示、剩余車位路線指導(dǎo)及語音中心播報等功能，只有完善系統(tǒng)在運行中的多項功能，才能方便車主更好地停車。安全性原則：系統(tǒng)安全性是為了確保系統(tǒng)在長期超負(fù)荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)下不出現(xiàn)故障，因此在設(shè)計系統(tǒng)中，可選擇正規(guī)零件生產(chǎn)廠，提供用戶更加完善的服務(wù)體驗，才是本文系統(tǒng)設(shè)計的核心。彈性化原則：由于市場技術(shù)的發(fā)展與變革速度過于迅猛，為了避免本文系統(tǒng)在投入市場應(yīng)用后，被市場發(fā)展所淘汰，因此在設(shè)計系統(tǒng)中應(yīng)遵循先進(jìn)性原則，根據(jù)市場實際變革方向，增加或刪減系統(tǒng)某項功能，以此適應(yīng)不同環(huán)境下的系統(tǒng)運行需求[4]。

2 硬件設(shè)計

2.1 超聲波車位探測儀設(shè)計

本文系統(tǒng)選擇的此硬件設(shè)備由美國德州生產(chǎn)商提供，具有高達(dá)16 位的高頻微處理器，其中含有微型芯片可確保系統(tǒng)在獲取外界信息時不受到外界相關(guān)信息的干擾（通過高頻率濾波檢測，識別不同環(huán)境下的聲波，過濾掉非超聲頻率（40Hz～60Hz）），以此可有效屏蔽異常或無用信號，解決傳統(tǒng)系統(tǒng)對信號誤判的問題，如圖1 所示。

2.2 RS584 信號通信串口設(shè)計

圖1 處理器硬件原理圖

本文提出使用信號通信串口的方式，對獲取的相關(guān)信息進(jìn)行傳輸。本文采用的RS584 通信串口由MIN584 芯片構(gòu)成，芯片由緊密的電路接線連接，其中包括電源引腳、單片機等。引腳與區(qū)域控制器相連接，進(jìn)行停車場相關(guān)信息的接收與傳遞[5]。在此過程中，當(dāng)芯片電路中兩個引腳線同時處于一條引線上時，通信串口處于低電平狀態(tài)，為信息接收狀態(tài)，不發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)通信串口處于高電平狀態(tài)，為信息發(fā)送狀態(tài)，不接收數(shù)據(jù)[6]。根據(jù)上述內(nèi)容，對RS584 信號通信串口中控制寄存器的位序號進(jìn)行規(guī)劃。RS584 信號串口的通信方式共包括4 種，考慮到本文系統(tǒng)的運行是基于主機為其提供支撐的，因此，在選擇通信方式時，應(yīng)遵循EIA-584 通信協(xié)議，采用兩線制信息通訊方式，利用電路線中具備的電壓差，用于滿足兩個遠(yuǎn)程終端設(shè)備在進(jìn)行信息傳輸中的高穩(wěn)定性與高效率的作用。除上述提出硬件設(shè)施，在系統(tǒng)中還有主控制器、車牌顯示儀、紅外線光感裝置、智能進(jìn)車閘道、智能抬竿等裝置為系統(tǒng)的可持續(xù)運行提供輔助。

3 軟件設(shè)計

3.1 車輛與車位信息識別

為了確保對停車場信息的有序管理，使用超聲波車位探測儀獲取停車場信息，輔助計算機圖像識別技術(shù)、圖像處理技術(shù)等，獲取停車場內(nèi)車輛型號、車牌數(shù)字、車輛顏色等信息。在此基礎(chǔ)上，將識別的車輛車牌號運用專業(yè)計算機視覺技術(shù)進(jìn)行處理，包括車牌中的文字、字母、數(shù)字等，將識別的數(shù)據(jù)通過TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)紸RM 存儲芯片中[7]。根據(jù)上述分析，將車牌信息識別的過程繪制成流程圖。如圖2 所示。

圖2 車牌信息識別

按照上述圖2 所述流程，當(dāng)系統(tǒng)完成車輛信息的識別后，將自動識別路徑跳轉(zhuǎn)到停車場內(nèi)部。每個車位中均有一個紅外線感應(yīng)裝置，當(dāng)車輛停入車位后時，將自動觸發(fā)紅外線感應(yīng)裝置，系統(tǒng)此時將輸入“××車位已有車輛”信息[8]。此時，系統(tǒng)將自動跳轉(zhuǎn)識別下一車位，直到檢索無車輛停靠的車位，此車位信息將自動提供給車主。智能停車場管理系統(tǒng)的核心是獲取實時數(shù)據(jù)，假設(shè)監(jiān)控數(shù)據(jù)收發(fā)器的監(jiān)控范圍為ri，i 表示收發(fā)器的類別編號，那么可以定義監(jiān)控數(shù)據(jù)收發(fā)器的平均監(jiān)控半徑為：

式中，r 表示平均監(jiān)控半徑，r 表示監(jiān)控范圍。

將智能停車場開放環(huán)境的空間面積定義為V，根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)控收發(fā)器的平均監(jiān)控半徑，可以推測出實際需要的監(jiān)控器數(shù)量為：

式中，N 表示空間面積為V 的開放環(huán)境中需要的監(jiān)控器總數(shù)。

根據(jù)計算結(jié)果安裝停車場監(jiān)控器，以此，自動獲取停車場內(nèi)不同類型的車輛信息，實現(xiàn)對車輛與車位信息的識別。

3.2 停車場信息智能存儲與管理

為了實現(xiàn)對停車場信息的智能化管理，可采用建立智能停車場數(shù)據(jù)庫的方式，對上述識別的車輛與車位信息進(jìn)行管理。對識別的車輛與車位信息進(jìn)行格式的統(tǒng)一化處理，并將處理后的信息統(tǒng)一格式存儲于數(shù)據(jù)庫中，以備隨時調(diào)用。綜上所述，完成對智慧停車場的管理。

4 對比實驗

4.1 實驗準(zhǔn)備

提出對比實驗，用于檢驗本文提出系統(tǒng)的有效性。為了確保實驗結(jié)果的可靠性，布設(shè)完備的實驗環(huán)境。例如軟件環(huán)境的布設(shè)、操作系統(tǒng)的調(diào)試（包括Windows 系統(tǒng)；JDK2.6；Oracle8.2 等）。規(guī)劃此次實驗的硬件設(shè)施與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境（包括Intel（R）；CPU；計算機運行內(nèi)存等），在此基礎(chǔ)上，布置此次實驗所需工具。

使用計算機對智能停車場發(fā)布遠(yuǎn)程管理指令，分別由本文設(shè)計的智慧停車場管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)對指令進(jìn)行執(zhí)行，檢測其是否能按照指令要求通過測試，并以此作為評估系統(tǒng)有效性的依據(jù)。

4.2 實驗結(jié)果分析

完成實驗準(zhǔn)備后，執(zhí)行此次對比實驗，由終端計算機發(fā)布停車場管理指令。記錄實驗數(shù)據(jù)，如表1 所示。

表1 實驗對比結(jié)果

根據(jù)上述表1 中信息，可顯著看出本文系統(tǒng)可執(zhí)行多項管理功能，并且全部管理行為均通過測試；而傳統(tǒng)系統(tǒng)只能通過簡單的“增、刪、改、查”功能測試，無法實現(xiàn)其他管理功能。因此可得出本文實驗的結(jié)論：相比傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)，本文設(shè)計的智慧停車場管理系統(tǒng)在實際應(yīng)用中管理能力更強，具備更加智能化的管理功能。

5 結(jié)論

本文從硬件與軟件兩個方面對智慧停車場管理系統(tǒng)開展了設(shè)計與研究，并采用設(shè)計對比實驗的方式，對本文設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行驗證，得出本文系統(tǒng)在實際應(yīng)用中更具備應(yīng)用價值。