基于车牌号码识别的停车场管理系统的设计与实现

摘要随着时代的进步，经济的高速发展，使得汽车保有量增加，出现公共停车位停车困难的问题，所以现在的小区、商场等都修建自己的停车场，让大家有车位停车，不会再因为停车而发愁。如何有效的管理车辆的进出和停车场的合理规划成了当前需要解决的首要任务。在人工成本不断上升的今天，为降低管理成本，缓解停车场出入口处的车辆拥堵，提高停车场管理的自动化程度就显得极为必要在了解车牌识别技术的基础上，研究了基于车牌识别的停车场管理系统的技术架构和系统层次，可以通过以下几点来阐述。首先，通过对系统深度分析，将停车场管理系统需求分块化，设计相应的功能，使用C/S结构体系，数据库选用MYSQL，通过车牌识别技术实现根据牌照颜色对车辆的分区管理；其次，使用百度API实现对车牌的识别；然后，根据需求编写数据库的逻辑结构概要，并根据概要创建数据表，从而建立整个系统的数据库关系体系；最后，对系统进行测试。核心测试车牌识别功能在不同环境下的识别准确度情况，经过测试，雾天的远距离识别准确度相对于其他环境下低，满足系统使用要求。同时，其他功能经过测试后，功能正常，系统运行正常。关键词：车牌识别，停车场管理系统，C/S结构AbstractWiththeprogressofthetimesandtherapiddevelopmentofeconomy,thenumberofcarshasincreased,anditisdifficulttoparkinpublicparkingspaces.Therefore,today'scommunitiesandshoppingmallshavebuilttheirownparkinglots,sothateveryonecanhaveparkingspacesandwillnolongerworryaboutparking.Howtoeffectivelymanagetheentryandexitofvehiclesandthereasonableplanningofparkinglothasbecometheprimarytasktobesolved.Today,withtherisinglaborcost,itisverynecessarytoreducethemanagementcost,alleviatethevehiclecongestionattheentranceandexitoftheparkinglotandimprovetheautomationofparkinglotmanagement.Onthebasisofunderstandingthelicenseplaterecognitiontechnology,thispaperstudiesthetechnicalarchitectureandsystemleveloftheparkinglotmanagementsystembasedonlicenseplaterecognition,whichcanbedescribedinthefollowingpoints.Firstly,throughthein-depthanalysisofthesystem,therequirementsoftheparkinglotmanagementsystemaredividedintoblocks,thecorrespondingfunctionsaredesigned,theC/Sstructuresystemisused,thedatabaseismysql,andthepartitionmanagementofvehiclesaccordingtothelicenseplatecolorisrealizedthroughthelicenseplaterecognitiontechnology;Secondly,baiduAPIisusedtorealizelicenseplaterecognition;Then,accordingtotherequirements,writethelogicalstructureoutlineofthedatabase,andcreatethedatatableaccordingtotheoutline,soastoestablishthedatabaserelationshipsystemofthewholesystem;Finally,thesystemistested.Thecoreteststherecognitionaccuracyofthelicenseplaterecognitionfunctionindifferentenvironments.Aftertesting,thelong-distancerecognitionaccuracyinfogislowerthanthatinotherenvironments,whichmeetstherequirementsofthesystem.Atthesametime,afterotherfunctionsaretested,thefunctionsarenormalandthesystemrunsnormally.Keywords：Licenseplaterecognition，Parkinglotmanagementsystem，C/Sstructure第页（共19页）PAGEⅠ目录TOC\o"1-2"\h\z\u第1章绪论 11.1课题研究背景 11.2开发目的 11.3论文结构 2第2章系统分析 32.1系统概述 32.2可行性分析 32.3需求分析 4第3章系统设计 53.1系统层次设计 53.2系统开发技术及介绍 53.3数据库设计 7第4章系统功能设计与实现 104.1系统功能设计 104.2系统功能实现 10第5章系统测试 155.1系统测试的目的和方法 155.2功能测试 15结论 16参考文献 17致谢 18PAGE绪论课题研究背景近些年，不论私家车或是商务用车，数量都在快速增加，使得停车压力急剧增加，各个社区和组织机构都修建了自己的停车场。然而，如何高效的、安全的管理和利用停车场地，成为现在急需解决的问题。目前，停车场大部分还在使用老式读卡方式，问题有以下几个：首先，进出停车场时，停车取还卡，会容易造成出入口处车辆排队的现象。其次，成套设备、出入卡，增加了管理设备的成本。停车场需要一定数量的特殊人员进行管理，增加了管理的人工成本。因此，成本减少,缓解车辆排队情况,就显得极为迫切。基于车牌识别的停车场管理系统，就可以解决上述所有问题。该系统不仅提高了停车场的管理效率，而且使管理更加智能化，大大减少了人力成本的投入以及购买设备的费用。这种系统是由车牌识别系统、车位检测系统、数据库管理系统和计时收费系统组成的。它与IC卡停车场管理系统相比，功能更强大，其优势表现在以下三个方面：第一，减少了问题账目。人工收费模式存在着许多弊端及问题，如人员的工作量大、工作时间长、工作效率不高，账目方面容易出现借贷不等的情况。而新型停车场管理系统所有的费用计算都是在系统中完成，保留着每一笔账目的记录，普通工作人员无权限篡改记录，保证了停车场的账目准确性、完整性，避免了工作人员出现徇私舞弊、贪污账款等行为。第二，提高了停车位的使用率。该停车场管理系统中的车位检测子系统，可以实时的监测停车场内的车位使用情况。将检测到的车位信息存入数据库，方便管理人员通过客户端来控制进入停车场内的车辆数目，并引导车主快速找到合适的车位，后续也可以帮助车主寻找车辆所在位置。该系统不仅可以提高停车场内的车位利用率，还可以减轻场内车辆的拥堵现象。第三，提高了车辆进出场的效率，增加时效性。该停车场管理系统使用非接触式车辆识别标识，可以实现车辆进出停车场时自动识别并缴费，用户不需要另外时间去停车读卡。基于车牌识别的停车场管理系统，可以实现对会员用户做到出入停车场不需停车，只有临时用户在驶出停车场时，需要停车缴纳停车费。该系统不用取卡和还卡等操作，缩短了车辆进出停车场的时间,提高了停车场的使用效率，避免在停车高峰期出入口处的交通拥堵现象的发生。但是在车牌识别的过程中，容易受环境光照和车牌污损等情况的影响，从而导致车牌识别准确率降低。另外，在实际应用中，车牌识别由于设计不合理和安装不当等原因，会导致识别失败的情况，此时就需要特定的工作人员进行车辆信息的补录，影响到系统的整体性能，给停车场管理带来部分麻烦，增加了管理员的工作量，也给用户带来了不便。开发目的选择开车出行的越来越多，导致停车位却根本不够用。为了解决停车场车位不够使用率的问题,小区商场等其他大型场所建立了专属停车场，方便人们停车购物逛街上班等。普遍的停车场还是以人工收费为主,这样不仅会增加停车进场时的等待时间,当车辆多的时候还会造成交通拥堵等问题,并产生不必要的错误。车牌识别技术的加入，不仅计费变得方便，还减少了人员工作量，甚至还会将停车记录在系统中进行永久保留,做到想查既有。论文结构章节安排如下：第一章绪论部分，阐述本系统研究背景、开发目的与个人设计理念，为后续系统设计与开发奠定基础。第二章系统分析，主要对系统的市场、功能等需求进行分析，对系统的所使用的技术和系统的操作度进行分析。第三章系统设计，介绍系统开发过程的层次机构及所使用的技术，如Spring框架、SpringMVC框架及Mybatis框架技术。第四章系统功能设计与实现，主要介绍了系统功能的详细设计和具体的实现效果。第五章系统测试，主要从目的和方法两方面介绍，并将主要功能的测试结果进行展示。

系统分析系统概述随着经济的大力发展，步行、单车等出行方式已经不在是人们的第一选择。车辆的增多，停车场的停车系统是否能够满足人们需求，已经成为必须面对的问题了。这就使得停车系统需要更加先进，电子化设备更加完善。因此以已知数据为基础，进行目标市场数量估计。市场上已有的正在运行的停车系统多为读卡方式，即向所有进入停车场的车辆发放IC卡，无论是固定车辆还是临时车辆，都必须读卡，进出停车场。这就导致在多数车辆进出的时期，会经常造成交通堵塞。而通过车牌号码识别的停车场管理系统，不仅节省了IC卡的费用，还实现了不停车进出场，具有高适应性、高识别率，较读卡系统更为便捷、精准，适应了当代年轻人的快节奏生活方式，也减少了交通堵塞造成的过度交通等问题。智能化的车辆管理方式，可以将以前复杂繁琐的事情变得简化起来，将原先的人工操作进行替换。而像医院、小区、商场、学校、政府、大型停车场等车辆密集停放区，都应进行车牌识别系统的改造。而该系统不仅在停车场有需要，还在交通领域的发挥着作用。可行性分析技术可行性分析车牌识系统主要采用了spring+springmvc+mybatis的技术架构。该系统不需要安装其他app，是网页运行。而其中的Spring是以IoC和AOP为核心，还以简单、高效等特点让大家都开始使用，也可以说其本质上相当于Servlet。Spring框架的兼容性几乎可以说是堪称王者。SpringMVC框架的高度可配置性、扩展性和灵活性也都在MVC框架之上。此外，SpringMVC最具特色的功能是注解驱动和兼容REST风格。无论是在框架设计，还是扩展性、灵活性等方面都全面超越其它MVC框架。而Mybatis是一个持久层框架，常用于和spring、springMvc整合使用，它支持自定义SQL、高级映射等。通过与数据库的结合，可以使该系统运行具有安全稳定性，从而实现系统的开发。因此，综上所述，此技术架构符合该项系统的开发要求。操作可行性分析车牌识别目前已经广泛应用于学校、医院、商场、小区等领域。而对不同场景的需求，车牌号码识别具有一定的独特性。它可以多个车道并行，同时识别多个车辆；通行速度一般为其它系统的2倍至3倍；识别距离较其他系统长，一般为十米以上，这就会使得各个车辆间隔较大，不易产生摩擦，引发各类交通事故。该系统可以在车辆较多时，方便、快捷、准确的计算出收费时间及收费标准，有效的解决了车辆出入拥堵的现象。先进成熟的技术保证了系统运行的安全与稳定，同时也会最大限度地防止费用流失及资源的浪费，是各停车场管理者心中的不二选择。而该项技术的装修与维护费用较读卡系统虽高但仍在可以接受的范围，其操作起来很简单，是各消费者均可接受的难度。因此其安装率应该会达到读卡系统的80%至90%。而且该系统对于人们日常生活的作用是不可小觑的，每一户拥有私家车或拥有商务车的企业，都想在快捷停车下保证车辆安全。由于可以进行车牌颜色的分辨，每辆车都有自己特定的停置区域，比如新能源汽车，就可以在其具有相应充电设备的区域补充电量，从而达到预计使用时间。而该项技术并不需要人工的引导，全程电子化也方便了每个消费者，为其节省了时间，扩大时间容量，因此目标市场的需求量将会达到最大预期。需求分析一个系统没有需求做为铺垫，经过需求、改进、实现等过程才能出现在大家的视野里面。在系统开发中不仅选取的技术架构要合理，还要有简洁的页面和便捷的操作。基于车牌号码识别的停车场管理系统主要包含车牌识别、出入库、个人信息、车辆管理、支付等功能。系统还应遵循界面简洁、操作便捷、结构清晰、给出友好提示等要求。

系统设计系统层次设计系统核心分为四个层次进行介绍，View层、Controller层、Service层、DAO层，如表3-1所示。表3-1系统结构层次表所在分层SSM表现层(View)JSP控制层(Controller)SpringMVC业务层(Service)Java持久层(DAO)MyBatis数据层(DB)MySQL组建管理(Bean)SpringView使用JSP技术，通过Form表单提交或者Ajax异步提交的方式进行与后端的数据传输，实现表现层与控制层的交互。系统结构的构造完全采用SSM框架，为后期或者功能修改提供大幅便捷。在访问层，使用Mybatis进行与数据库的交互，降低了在和数据库交互时代码的重复率，仅配置和SQL语句即可完成。系统开发技术及介绍基于车牌号码识别的停车场管理系统完全基于框架SSM，严格按照MVC三层架构方式进行开发，并以IntelliJIDEA2020.1作编译平台，使用百度车牌识别Api、MySQL8.0、Tomcat9.0服务器与JDK8在Windows11系统中进行开发。MVC模式简介MVC就是Model、View、Controller，翻译过来可以理解为模型、视图、控制器三个部分。MVC模式在人们心目中以简洁、便利、方便开发等特征被记住并使用。还可以缩短开发周期，将代码重复度降低，不仅代码变得优雅美观，做修改调整也能一步到位。模块之间的关联如图3-1所示。图3-1MVC流程表视图（View）：可以来理解为用户进入系统第一眼看到的部分，也就是常说的页面，也就相当于我们穿的衣服或者是肢体，当点击页面功能或者我们肢体发生动作的时候就会触发Controller和大脑。控制器（Controller）：相当于我们的大脑，对肢体动作和最后的信息传递起中转的作用，也可以用枢纽来形容。如果在程序中Controller层出现问题或者故障，那么就无法将Model层的数据展示到View层中。模型（Model）：当我们见到模型两个字的时候就可以想象到他的重要性了。Model层用于书写业务逻辑和数据方面，就像我们曾经所背的课文就相当于系统中的数据。Model处理数据后进行向上传递，到View层具体的显示方式主动权就交到了View层手中。Spring框架介绍Spring框架为了简化开发而被开发出来，自开发出来后获得大众好评，它的出世不仅简化了应用的开发难度，也大大缩短了项目的开发周期，可以说spring是目前为止主流的轻量级javaweb开发框架。其以IoC和AOP为核心，Ioc可以理解为将创建对象的的事情交给它而不像在未使用Spring之前创建对象都需要我们使用NEW来创建。AOP用来封装多个类中的公共行为，将那些不属于业务却被业务模块共同调用的逻辑进行封装，这样不仅能减少代码重复度，还能降低模块间的耦合度。AOP还可以用于解决系统层面上的问题，如日志、权限等。spring也被大家亲切的称项目中的粘合剂。SpringMVC框架介绍SpringMVC可以称为轻量级的Web开发框架，由Spring提供的MVC设计模式，本质上相当于Servlet。SpringMVC也可以说是实现Servlet+JSP+JavaBean结构最清晰的。教科书级别的MVC框架，和其他框架不同，SpringMVC框架可以说是完全基于MVC系统。不仅角色划分清晰详细，可以与Spring框架无缝集成，而且还是当今业界最主流的Web开发框架和最流行的开发技巧。在SpringMVC框架中，Controller承担了替换Servlet的责任，最终将请求和模型进行处理，处理完业务后将处理结果返回。控制器调用相应的视图并呈现处理结果的视图，最后客户端得到响应信息。SpringMVC框架的设计结构，不仅具有高度可配置性，而且和其他MVC框架的可扩展性和灵活性也具有优秀的表现。此外，SpringMVC特点中，注解驱动和兼容REST风格尤为显著。在MVC系列中，SpringMVC的框架设计、可扩展性和灵活性等方面堪称王一样的存在。而且由于SpringMVC本身是Spring框架的一部分，因此可以说它与Spring框架无缝集成，并且在性能上具有固有的优势。和其他Web框架对比发现SpringMVC的开发效率明显要高，这对于开发人员来说将会是一件好事。越来越广泛的应用，最终演变成主流的MVC框架。Mybatis框架介绍Mybatis是一个持久层框架，常用于和spring、springMvc整合使用，它支持自定义SQL、高级映射等。Mybatis省几乎略了原先JDBC中所有的代码操作和获取操作，现在只需要配置对应的，Mybatis的XML文件或者使用注解来配置即可。SqlSessionFactory的实例获得由SqlSessionFactoryBuilder完成，而后者可以通过从配置文件或者Configuration实例这两种方法构建SqlSessionFactory实例。配置文件中主要包含了数据库的连接、事务的控制方式、事务作用域等配置。数据库设计数据库是数据管理存储的发展到一定阶段的产物，它通过数据结构来对相关数据进行存储，数据的存储相对独立，常用操作增删改查均能按公用可控方式进行，这些基本操作满足了一个中小型系统的需要，当面对大系统时，海量的数据就需要考虑查询的操作时间问题，这就需要去优化数据库。合理的数据库设计会使当前系统产生不一样的效果。本系统主要涉及的数据库表如下。1．用户表本表为用户表，主要包含用户Id、用户名、密码等核心字段。如表4-1所示。表4-1user表字段名称数据类型长度主键说明UserIdint11是自增长Usernamevarchar20用户名Passwordvarchar18密码Authortyint13角色类型DriverIdint13个人信息ID2．个人信息表本表主要为基本信息功能中，主要为用户的个人信息，主要包含用户的真实姓名、所属性别、电话号等字段，具体设计如表4-2所示。表4-2driver表字段名称数据类型长度主键说明DriverIdint10是自增长DriverNamevarchar10姓名Gendervarchar10性别IdCardNumvarchar20车牌号码Phonevarchar15电话号码Addressvarchar50家庭住址3．车辆信息表此表主要功能存储车辆信息，主要为车牌号码、车牌颜色等。字段如表4-3所示。表4-3car表字段名称数据类型长度主键说明Caridint10是自增长Colorvarchar20车牌颜色LicenseNumvarchar20车牌号码DriverIdint11门卫IdFormulaIdint11收费方式Brandvarchar20汽车品牌4．收费表此表为收费标准表，如表4-4所示。表4-4formula表字段名称数据类型长度主键说明Formulaidint10是自增长ChargingFormulavarchar255收费标准5．停车记录表此表用于存储停车记录，主要为进场时间、出场时间等字段，如表4-5所示。表4-5parkingtime表字段名称数据类型长度主键说明Timeidint10是自增长BeginTimedatetime进场时间EndTimedatetime出场时间TotalTimeint11停车时间CarIdint11车辆Id6．收费记录表此表主要用作存储车辆在停车时所产生的费用，主要为车辆Id、停车产生的费用等字段，如表4-6所示。表4-6fare表字段名称数据类型长度主键说明Fareidint11是自增长CarIdint11车辆IdTotalint11收费金额TimeIdint1停车记录IdPaidvarchar500为未支付，1为已支付7．车位表本表主要用于显示车位使用情况，如表4-7所示。表4-7parking表字段名称数据类型长度主键说明Pidint5是自增长Occupiedint9车位状态，0为未停车，1为已停车

系统功能设计与实现系统功能设计以登录界面为开始，系统功能设计如下：1．区域管理员判断自己是否拥有账号，若无账号可联系总管理员进行注册；2．区域管理员忘记密码时可以选择找回密码，并通过手机号对号主身份进行校验；3．区域管理员可以修改个人信息；4.当车辆入库时系统自动进行车牌号码及拍照颜色识别，将入库时间、车牌号码、车牌颜色等信息返回后台，并存入数据库中；5.当车辆出库时，系统会自动弹出收费二维码，支付成功后方可驶出。缴费金额=停车时长*费率，停车时长=出库时间-入库时间，6．区域管理员可以查看当前停车场中的车辆信息，也可以查看历史停车记录和支付记录；7．当车位有车时，页面车位展示为红色。无车时为黑色；8．总管理员可以新建用户、删除用户、查看区域管理员所在区域的停车记录、收费情况等信息；系统功能实现本系统编译工具使用的是IDEA2020.1，项目结构如图4-1所示。图4-1系统登录首页登陆功能及修改密码功能首先展示的是登录页面，如图4-2所示，此系统不开放注册功能，由总管理员统一开设账户。图4-2系统登录首页当账号或者密码为空进行登录时，会提示用户名或密码不能为空，此校验采用了双重验证的方式，在前端页面中进行第一次检验，校验通过进入后台的二次验证，二次验证通过后登录成功。采用双重验证的好处是可以避免因一段检验程序失效而产生的SQL攻击问题。修改密码功能，如图4-3所示，当输入一个用户名后，会触发点击事件，通过后台判断数据库中是否有此人，如无给出用户名不存在的提示。输入新密码和确认密码后，还需要输入手机号码作为修改密码时候的身份验证，如果和注册时登记的手机号码一致，则点击修改按钮即可成功修改密码，修改成功后返回登录页进行登录，验证未通过，会给出相对应的提示。图4-3修改密码页面入库识别及出库识别功能因为系统采用纯软件设计，识别模型调用的百度Api中的车牌识别，采用了在文件夹中存入车辆照片，用来模仿摄像头，当A需要入库时，点击A的照片即可在页面展示出车牌号码及车牌颜色。如4-4所示。图4-4入库识别页面出库识别同入库识别操作步骤，识别成功后会弹出支付的二维码页面，支付系统采用的支付宝的沙箱中提供的当面付demo。如4-5所示。图4-5出库识别页面基本信息功能此功能展示的个人信息为当前登录账号的个人信息，如果那条信息有误，可以点击此条信息后面的修改进行信息更正。如4-6所示。图4-6基本信息页面车辆管理功能在主页菜单的“车辆管理”页面中，此页面可以查看到在当前停车的车辆有几辆车和车辆的所有信息，如车牌号码、品牌、车牌颜色等信息，信息都为系统自动录入，如有错误可以点击编辑进行修改。如4-7所示。图4-7车辆管理页面也可以进行手动添加车辆，如图4-8所示。图4-8添加车辆信息页面停车记录功能停车记录可以查看在此区域停过车并成功支付停车费用的车辆信息，主要展现的信息为车牌号码、停车开始时间、停车结束时间及停车的总时长，总时长以分钟计算。停车记录没有修改删除的功能，停车记录会在一些案件侦破过程中发挥出重要的作用，所以应保持数据的绝对准确性。如4-9所示。图4-9停车记录页面停车费用功能当车辆入库成功后，车辆的停车信息就会显示在停车费用中，当只入库还未出库时，结束时间显示为空白，总时长显示为空白，费用显示为空白，是否支付显示为空白。当车辆出库后，系统会自动生成结束时间、总时长、费用及支付状态。成功支付后系统会显示为已支付。当显示未支付时，也可以进行收到打开收费扫码系统，支付成功后状态会变成已支付。如图4-10所示。图4-10停车费用页面车位查看功能此功能可以实时看见车位的停车情况，也可以直观的看出是否还有空车位。如图4-11所示。图4-11车位情况页面总管理员功能本次系统的设定场景是一个大型的停车场，分为多个区域，区域中有一个区域管理员，总管理员可以查看到各个区域管理员的信息及他所在区域的车辆信息，停车记录等。也可以添加新的区域管理员，当区域管理员离职时可以进行删除功能。如图4-12所示。图4-12车位情况页面车辆信息，如图4-13所示。图4-13车辆信息页面系统测试系统测试的目的和方法每一个系统在开发过程中，bug是不可避免的，进行系统测试就是为了防止用户在使用的时候因为bug而产生使用感差、安全性低、功能失效等情况的出现。安全性是每一个系统中最重要的，所以在开发过程中就需要编写预防热门攻击手段的代码，防范于未然。主要以安全测试、压力测试为主。其中安全测试主要有黑盒测试、白盒测试、状态机、模式匹配等几种方法。功能测试功能名称测试用例测试结果预期结果是否通过登录功能用户名：pingyongxin密码：150319登陆成功，跳转到系统首页登陆成功，跳转到系统首页通过用户名：pingyongxin密码：密码不能为空密码不能为空通过用户名：pingyongxin密码：01150319登陆失败，用户名或密码错误登陆失败，用户名或密码错误通过车牌识别选取多张黑天车辆照片，模仿夜间停车全部识别正确全部识别正确通过选取多张白天车辆照片，模仿白天停车全部识别正确全部识别正确通过车辆管理修改所选车辆信息修改成功，页面刷新修改成功，页面刷新通过删除所选车辆信息删除成功，自动刷新页面删除成功，自动刷新页面通过费用支付手动触发支付界面，并支付费用支付成功，状态变为已支付支付成功，状态变为已支付通过系统自动触发支付界面，并支付费用支付成功，状态变为已支付支付成功，状态变为已支付通过车位情况车位有车时图标变成红色图标变成红色通过车位空闲时图标变成灰色图标变成灰色通过经过对主要功能点的测试，基本全部满足项目要求，并未发现重大问题。结论基于车牌号码识别的停车场管理系统，核心一定是车牌号码识别，此系统中引用了百度Api中的车牌识别模块，所