大型停车场智能管理系统的研究与开发

1、工业控制计算机2010年第23卷第6期目前,传统的停车场管理系统和管理方式已经不能满足现代智能化的需求。主要表现在:首先,随车停车场规模的扩大,车辆数量的增加,车辆出入时,收费速度慢、效率低;其次,现有停车场车辆出入的时候行驶缓慢,车辆出入高峰期时堵车现象非常严重,造成了大量时间和人力资源的浪费;再次,由于由于停车场流动性非常大,司机无法准确的判断停车场的当前信息,更不知道停车场车位的多少和可以停车的位置;最后,由于大型停车场面积大、车位众多,没有有效的引导措施,给车主进入停车场找到车位,或者从停车场出来,造成了很大的困难。因此,建立智能化的大型停车场管理系统有着举足轻重的意义。1系统总统设计

2、基于计算机视觉的大型停车场智能管理系统是智能自动化技术的一个典型应用,系统集计算机视觉技术、自动控制技术、图像处理技术、数据库技术和多传感器信号采集技术等于一体,系统的各部分必须协调统一工作,共同构成一个有机的整体。其结构示意如图1所示。图1智能停车场结构示意图大型停车场智能管理系统从硬件结构上来说,可以划分为以下几个部分:1车牌图像采集。本系统分为入口和出口两个车牌图像采集处,两套图像采集系统方式完全相同。车辆经过时,压过路面埋下的地感线圈,地感线圈给出触发信号给摄像机,摄像机获取当前车辆的车牌图像,并通过图像采集卡把图像传输到计算机。 2出入口统计与引导显示。该部分主要是指出入口处的电子显

3、示屏。入口处的显示屏主要把该停车场的一些信息告诉车主,出口处的显示屏显示的主要信息有本车的车牌号码、停车时间、停车费用、是否会员等等。3出停车场控制设备。该部分主要包括道闸、控制器、显示器、手动开关和控制室等。4停车场内引导系统。主要包括车辆引导显示屏和车停位上的反射式红外传感器。2车牌识别算法研究当今车牌字符识别的方法有很多,比较常用的有结构模式识别方法、统计决策与模版匹配方法、结构与统计相结合的识别方法和人工神经网络方法等。本文研究了基于支持向量机的字符识别算法。支持向量机(SVM是数据挖掘中的一个新方法,能非常成功地处理回归问题(时间序列分析和模式识别(分类问题、判别分析等诸多问题。车牌

4、识别主要是在车牌进行图像分割之后进行的字符识别。因此可根据字符形状特征建立识别的SVM模型。判断是字符的分类问题是一个多元分类问题,假定在训练样本中有n个运动目标的统计数据,x i表示其E值特征。因而字符的识别问题转化为一个寻找合适分类函数的问题,该分类函数为f:x iy i, y i-1,+1。首先利用样本数据来训练函数,然后将实验诗句输入,利用该函数来进行分类。如果f(x i>0,输入向量被认为是属于y i=+1类,即为某设定的字符;否则,输入向量被认为属于y i=-1类,即认为是其他字符,依次类推。因此,训练数据集包含了x i和y i,x i作为输入特征,y i作为分类输出结果。=

5、(x1,y1,(x2,y2,K,(xn,yn(1分类函数采用如下形式:f(xi=sgnni=1a i y i K(x i,x+b(2其中,a i为每个样本对应的Lagrange乘子,K(x i,x为内积函数,b是分类阈值,x i和y i为集中的训练数据。大型停车场智能管理系统的研究与开发唐燕妮戴卫军(河源职业技术学院,广东河源517000Research and Development for Intelligent Management System of Large Parking Lot摘要大型停车场智能管理系统是针对现有大型停车场的弊端提出的一种智能化停车管理系统。给出了大型停车场智能

6、管理系统的整体设计,研究了基于支持向量机的车牌识别算法,分析了软件整体结构设计,分析了系统的多线程编程方法,研究了基于SQL Server的数据库开发,开发了控制系统软件。关键词:大型停车场,智能管理,车牌识别,软件开发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大型停车场智能管理系统的研究与开发a i 求解过程如下,在约束条件:n i =1y i a i =0其中a i 0,i=1,2,n(3下,对a i 求解下列函数的最大值:Q (a =ni =1a i -12ni ,j =1a i a j y i y jK (x i,y i(4容易得出,解中将只有以少部分a i 不为0,对应样本即为支持向量机。内积函数K (x i ,y i 采用径向基函数,具有如下形式:K (x i ,x =exp -x-x

9、 i 2,其中为常数(5分类阈值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 为任意支持向量,y j 为该支持向量输出结果。3软件开发大型停车场智能管理系统软件主要分为两个部分:上层处理和用户管理软件,底层控制软件。上层处理与管理软件主要包括车牌识别算法、SQL Server2000数据库的功能、用户显示界面和管理界面。底层控制软件主要PLC 是接受地感线圈阵列和反射式红外传感器阵列的信号,并发出信号控制道闸的开启和关闭。这两个部分均分成不同的模块,模块化的软件方便系统在实际运行时能实时调用,完成不同的功能。3.1软件多线程程序开发在大

10、型停车场智能管理系统中,系统的主机承担着图像采集、图像处理、文件保存、以及控制各种外围设备等非常繁复的任务。其中图像的采集和处理以及传感器阵列的信号采集不仅对CPU 的占用率很大而且耗费时间较长,如果采用单一线程编程,主程序很有可能由于单个任务的阻塞而不能及时完成其他任务,影响系统的性能,因此,大型停车场智能管理系统中采用多线程编程方式是满足系统可靠性和稳定性的唯一选择。首先用Win32函数创建和终止线程。Win32函数库中提供了操作多线程的函数,包括创建线程、终止线程、建立互斥区等。在应用程序的主线程或者其他活动线程中创建新的线程的函数如下:HANDLE CreateThread(;如果在线

11、程的外面终止线程,则可调用下面的函数:BOOLTerminateThread(HANDLE hThread,DWORD dwExitCode;与使用_beginthread 创建线程不同,使用CWinThread 类方式定义的工作线程控制函数需要有UINT 型返回值来说明线程结束的原因。一般地,线程正常结束情况下返回值为0,其它返回结果指示不同的错误信息。图2是多线程示意图。3.2数据库开发SQL Server 是以高级结构化查询语言(SQL 为基础基于服务器端的中型的数据库,可以适合大容量数据的应用,在处理海量数据的效率,后台开发的灵活性,可扩展性等方面强大。SQL Serv-er 还有更多

12、的扩展,可以用存储过程,数据库大小无极限限制。图像数据库用于图像数据的保存和管理,并能按时间和车牌号码来检索车辆信息,采用SQL 进行数据库开发,各功能模块如图3所示。3.3控制系统软件开发系统采用SIMATIC 厂家生产的S7-300系列中的313C 信号PLC 进行底层控制,因此,PLC 需要与计算机进行数据交换,如控制信号的传递、控制参数的设置等。大型停车场智能管理系统采用WinCC+CP5611通信卡的方式进行PC 与PLC 的组态通信开发。大型停车场智能管理系统采用OPC 技术实现VC 程序与WinCC 进行数据交换。OPC(OLE for Process Control是一种用于过

13、程控制的OLE ,OPC 为计算机程序定义了一个非常开放的标准通信接口,由于其接口基于Windows 技术,因此广泛应用于大型工业自动化控制、现场控制办公等的控制系统与计算机的数据交换之中。OPC 技术简化了各种不同上层软件直接的连接方式,可以使其他软件系统更方便的利用PC 软硬件平台,方便了各部分之间的通信。在VC 环境中使用OPC 设置与进行PLC 和PC 之间的通信,有如下主要关键实施部分:首先在VC 中要包括OPC 的标准库函数文件,然后对COM 库进行初始化设置,再次进行OPC 服务器连接,建立OPC 组和数据项,最后就是创建OPC 组,本系统创建了一个指定名称OPCGrop 的组,

14、然后对数据项添加代码和数据内容,实现并完成PLC 与PC 之间的数据交换。4结束语本文给出了一种大型停车场智能管理系统。该系统能实现大型停车场的智能化管理要求,实现引导如车库、自动计费、自动抬杆和数据库存储需求,为大型停车场提供了高效的管理方式和更快捷、更有效的服务。参考文献1马少华,李界家,吴成东.智能停车场管理系统的应用J .建筑电气,2000(3:33-352李界家,原宝龙,朱栋华.智能停车场技术及发展趋势J .房材与应用,2002(4:15-163崔磊.智能停车场管理技术C .天津市电视技术研究会2009年年会论文集.2009:178-1804戚飞虎,叶萝芸.机动车辆自动识别收费系统工程明J .交通与计算机,1997,16(5:38-415王广宇.车辆牌照识别系统综述J .郑州轻工业学院学报(自然科学版,2001(2:28-336Elias N.Malamas,Euripides G.M.Petrakis,Michalis Zervakis,Laurent Petit,Jean-Didier Legat.A survey on industrial visionsystems,applications and