大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)

1、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)2010年第23卷第6期目前,傳統(tǒng)的停車場(chǎng)管理系統(tǒng)和管理方式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代智能化的需求。主要表現(xiàn)在:首先,隨車停車場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,車輛數(shù)量的增加,車輛出入時(shí),收費(fèi)速度慢、效率低;其次,現(xiàn)有停車場(chǎng)車輛出入的時(shí)候行駛緩慢,車輛出入高峰期時(shí)堵車現(xiàn)象非常嚴(yán)重,造成了大量時(shí)間和人力資源的浪費(fèi);再次,由于由于停車場(chǎng)流動(dòng)性非常大,司機(jī)無法準(zhǔn)確的判斷停車場(chǎng)的當(dāng)前信息,更不知道停車場(chǎng)車位的多少和可以停車的位置;最后,由于大型停車場(chǎng)面積大、車位眾多,沒有有效的引導(dǎo)措施,給車主進(jìn)入停車場(chǎng)找到車位,或者從停車場(chǎng)出來,造成了很大的困難。因此,建立智能化的大型停車場(chǎng)管理系統(tǒng)有著舉足輕重的意義。1系統(tǒng)總統(tǒng)設(shè)計(jì)

2、基于計(jì)算機(jī)視覺的大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)是智能自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用,系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、圖像處理技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和多傳感器信號(hào)采集技術(shù)等于一體,系統(tǒng)的各部分必須協(xié)調(diào)統(tǒng)一工作,共同構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體。其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。圖1智能停車場(chǎng)結(jié)構(gòu)示意圖大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)從硬件結(jié)構(gòu)上來說,可以劃分為以下幾個(gè)部分:1車牌圖像采集。本系統(tǒng)分為入口和出口兩個(gè)車牌圖像采集處,兩套圖像采集系統(tǒng)方式完全相同。車輛經(jīng)過時(shí),壓過路面埋下的地感線圈,地感線圈給出觸發(fā)信號(hào)給攝像機(jī),攝像機(jī)獲取當(dāng)前車輛的車牌圖像,并通過圖像采集卡把圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。 2出入口統(tǒng)計(jì)與引導(dǎo)顯示。該部分主要是指出入口處的電子顯

3、示屏。入口處的顯示屏主要把該停車場(chǎng)的一些信息告訴車主,出口處的顯示屏顯示的主要信息有本車的車牌號(hào)碼、停車時(shí)間、停車費(fèi)用、是否會(huì)員等等。3出停車場(chǎng)控制設(shè)備。該部分主要包括道閘、控制器、顯示器、手動(dòng)開關(guān)和控制室等。4停車場(chǎng)內(nèi)引導(dǎo)系統(tǒng)。主要包括車輛引導(dǎo)顯示屏和車停位上的反射式紅外傳感器。2車牌識(shí)別算法研究當(dāng)今車牌字符識(shí)別的方法有很多,比較常用的有結(jié)構(gòu)模式識(shí)別方法、統(tǒng)計(jì)決策與模版匹配方法、結(jié)構(gòu)與統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的識(shí)別方法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等。本文研究了基于支持向量機(jī)的字符識(shí)別算法。支持向量機(jī)(SVM是數(shù)據(jù)挖掘中的一個(gè)新方法,能非常成功地處理回歸問題(時(shí)間序列分析和模式識(shí)別(分類問題、判別分析等諸多問題。車牌

4、識(shí)別主要是在車牌進(jìn)行圖像分割之后進(jìn)行的字符識(shí)別。因此可根據(jù)字符形狀特征建立識(shí)別的SVM模型。判斷是字符的分類問題是一個(gè)多元分類問題,假定在訓(xùn)練樣本中有n個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),x i表示其E值特征。因而字符的識(shí)別問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)尋找合適分類函數(shù)的問題,該分類函數(shù)為f:x iy i, y i-1,+1。首先利用樣本數(shù)據(jù)來訓(xùn)練函數(shù),然后將實(shí)驗(yàn)詩(shī)句輸入,利用該函數(shù)來進(jìn)行分類。如果f(x i>0,輸入向量被認(rèn)為是屬于y i=+1類,即為某設(shè)定的字符;否則,輸入向量被認(rèn)為屬于y i=-1類,即認(rèn)為是其他字符,依次類推。因此,訓(xùn)練數(shù)據(jù)集包含了x i和y i,x i作為輸入特征,y i作為分類輸出結(jié)果。=

5、(x1,y1,(x2,y2,K,(xn,yn(1分類函數(shù)采用如下形式:f(xi=sgnni=1a i y i K(x i,x+b(2其中,a i為每個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的Lagrange乘子,K(x i,x為內(nèi)積函數(shù),b是分類閾值,x i和y i為集中的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)唐燕妮戴衛(wèi)軍(河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東河源517000Research and Development for Intelligent Management System of Large Parking Lot摘要大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)是針對(duì)現(xiàn)有大型停車場(chǎng)的弊端提出的一種智能化停車管理系統(tǒng)。給出了大型停車場(chǎng)智能

6、管理系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì),研究了基于支持向量機(jī)的車牌識(shí)別算法,分析了軟件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分析了系統(tǒng)的多線程編程方法,研究了基于SQL Server的數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā),開發(fā)了控制系統(tǒng)軟件。關(guān)鍵詞:大型停車場(chǎng),智能管理,車牌識(shí)別,軟件開發(fā)AbstractIntelligent management system of large parking lot is an intelligentized parking management system against malpracticeof large parking lot.The structure of the intelligent system is

7、designed in this paper.The algorithm of license plate orientation and character division and recognition are illustrated in detail.The structure and multithreading programme method is anal-ysed.The data-base based on SQL Server is researched and the control software is developed.Keywords:large parki

8、ng lot,intelligent management,license plate recognition,sofeware development95大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)a i 求解過程如下,在約束條件:n i =1y i a i =0其中a i 0,i=1,2,n(3下,對(duì)a i 求解下列函數(shù)的最大值:Q (a =ni =1a i -12ni ,j =1a i a j y i y jK (x i,y i(4容易得出,解中將只有以少部分a i 不為0,對(duì)應(yīng)樣本即為支持向量機(jī)。內(nèi)積函數(shù)K (x i ,y i 采用徑向基函數(shù),具有如下形式:K (x i ,x =exp -x-x

9、 i 2,其中為常數(shù)(5分類閾值b 用式求解:y j ni =1a i y i K (x i ,x j +b -1=0(6其中,x j 為任意支持向量,y j 為該支持向量輸出結(jié)果。3軟件開發(fā)大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)軟件主要分為兩個(gè)部分:上層處理和用戶管理軟件,底層控制軟件。上層處理與管理軟件主要包括車牌識(shí)別算法、SQL Server2000數(shù)據(jù)庫(kù)的功能、用戶顯示界面和管理界面。底層控制軟件主要PLC 是接受地感線圈陣列和反射式紅外傳感器陣列的信號(hào),并發(fā)出信號(hào)控制道閘的開啟和關(guān)閉。這兩個(gè)部分均分成不同的模塊,模塊化的軟件方便系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)能實(shí)時(shí)調(diào)用,完成不同的功能。3.1軟件多線程程序開發(fā)在大

10、型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)中,系統(tǒng)的主機(jī)承擔(dān)著圖像采集、圖像處理、文件保存、以及控制各種外圍設(shè)備等非常繁復(fù)的任務(wù)。其中圖像的采集和處理以及傳感器陣列的信號(hào)采集不僅對(duì)CPU 的占用率很大而且耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng),如果采用單一線程編程,主程序很有可能由于單個(gè)任務(wù)的阻塞而不能及時(shí)完成其他任務(wù),影響系統(tǒng)的性能,因此,大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)中采用多線程編程方式是滿足系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的唯一選擇。首先用Win32函數(shù)創(chuàng)建和終止線程。Win32函數(shù)庫(kù)中提供了操作多線程的函數(shù),包括創(chuàng)建線程、終止線程、建立互斥區(qū)等。在應(yīng)用程序的主線程或者其他活動(dòng)線程中創(chuàng)建新的線程的函數(shù)如下:HANDLE CreateThread(;如果在線

11、程的外面終止線程,則可調(diào)用下面的函數(shù):BOOLTerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode;與使用_beginthread 創(chuàng)建線程不同,使用CWinThread 類方式定義的工作線程控制函數(shù)需要有UINT 型返回值來說明線程結(jié)束的原因。一般地,線程正常結(jié)束情況下返回值為0,其它返回結(jié)果指示不同的錯(cuò)誤信息。圖2是多線程示意圖。3.2數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)SQL Server 是以高級(jí)結(jié)構(gòu)化查詢語言(SQL 為基礎(chǔ)基于服務(wù)器端的中型的數(shù)據(jù)庫(kù),可以適合大容量數(shù)據(jù)的應(yīng)用,在處理海量數(shù)據(jù)的效率,后臺(tái)開發(fā)的靈活性,可擴(kuò)展性等方面強(qiáng)大。SQL Serv-er 還有更多

12、的擴(kuò)展,可以用存儲(chǔ)過程,數(shù)據(jù)庫(kù)大小無極限限制。圖像數(shù)據(jù)庫(kù)用于圖像數(shù)據(jù)的保存和管理,并能按時(shí)間和車牌號(hào)碼來檢索車輛信息,采用SQL 進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā),各功能模塊如圖3所示。3.3控制系統(tǒng)軟件開發(fā)系統(tǒng)采用SIMATIC 廠家生產(chǎn)的S7-300系列中的313C 信號(hào)PLC 進(jìn)行底層控制,因此,PLC 需要與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,如控制信號(hào)的傳遞、控制參數(shù)的設(shè)置等。大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)采用WinCC+CP5611通信卡的方式進(jìn)行PC 與PLC 的組態(tài)通信開發(fā)。大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)采用OPC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)VC 程序與WinCC 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。OPC(OLE for Process Control是一種用于過

13、程控制的OLE ,OPC 為計(jì)算機(jī)程序定義了一個(gè)非常開放的標(biāo)準(zhǔn)通信接口,由于其接口基于Windows 技術(shù),因此廣泛應(yīng)用于大型工業(yè)自動(dòng)化控制、現(xiàn)場(chǎng)控制辦公等的控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換之中。OPC 技術(shù)簡(jiǎn)化了各種不同上層軟件直接的連接方式,可以使其他軟件系統(tǒng)更方便的利用PC 軟硬件平臺(tái),方便了各部分之間的通信。在VC 環(huán)境中使用OPC 設(shè)置與進(jìn)行PLC 和PC 之間的通信,有如下主要關(guān)鍵實(shí)施部分:首先在VC 中要包括OPC 的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)文件,然后對(duì)COM 庫(kù)進(jìn)行初始化設(shè)置,再次進(jìn)行OPC 服務(wù)器連接,建立OPC 組和數(shù)據(jù)項(xiàng),最后就是創(chuàng)建OPC 組,本系統(tǒng)創(chuàng)建了一個(gè)指定名稱OPCGrop 的組,

14、然后對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)添加代碼和數(shù)據(jù)內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)并完成PLC 與PC 之間的數(shù)據(jù)交換。4結(jié)束語本文給出了一種大型停車場(chǎng)智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)大型停車場(chǎng)的智能化管理要求,實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)如車庫(kù)、自動(dòng)計(jì)費(fèi)、自動(dòng)抬桿和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)需求,為大型停車場(chǎng)提供了高效的管理方式和更快捷、更有效的服務(wù)。參考文獻(xiàn)1馬少華,李界家,吳成東.智能停車場(chǎng)管理系統(tǒng)的應(yīng)用J .建筑電氣,2000(3:33-352李界家,原寶龍,朱棟華.智能停車場(chǎng)技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)J .房材與應(yīng)用,2002(4:15-163崔磊.智能停車場(chǎng)管理技術(shù)C .天津市電視技術(shù)研究會(huì)2009年年會(huì)論文集.2009:178-1804戚飛虎,葉蘿蕓.機(jī)動(dòng)車輛自動(dòng)識(shí)別收費(fèi)系統(tǒng)工程明J .交通與計(jì)算機(jī),1997,16(5:38-415王廣宇.車輛牌照識(shí)別系統(tǒng)綜述J .鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版,2001(2:28-336Elias N.Malamas,Euripides G.M.Petrakis,Michalis Zervakis,Laurent Petit,Jean-Didier Legat.A survey on industrial visionsystems,applications and