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摘要：在私家车数量迅速增长、车位紧缺的情形下，为了充分利用停车场车位资源，对目前停车场管理系统进行了优化升级。基于LabVIEW平台开发，具有基于LabVIEW Vision的车牌识别和车位状态判断、基于Acessde数据管理等功能，并配有手机APP作为客户端提供给车主，使车主可以通过本系统享受车位预定、室内导航辅助停车与取车、在线支付等服务，有效优化了停车场的管理模式，充分使用了停车场车位资源，提升了停车场的服务质量。
关键词：智能车库;引导系统;系统优化;数据库
中图分类号：U491.71
文献标识码：A
DOI： 10.15913/j.cnki.kjycx.2019.08.029
1 作品背景及研究意义
在私家车数量迅速增长的情形下，停车场的高效管理显得尤为重要。而目前停车场管理系统大多仅实现了车牌记录以及刷卡收费等功能，自动化程度有待提升。同时，对于车主而言，目前的停车APP所提供的功能主要为查看停车场收费情况、位置等，交互性较差，并且现代的大型停车场为多层、占地面积较大，车主进入停车后寻找车位或取车都面临着一定的困难，用户体验有待提升。为了调动停车场车位资源，本项目组对目前停车场管理系统进行了优化升级。
2 作品整体介绍
该系统主要由停车场内部监控系统、闸道车牌识别摄像头、基于LabVIEW的服务器、路由器网络、手机APP组成。停车场内部视频监控系统为现有停车场必备基础设施。本系统可从其硬盘录像机中读取图像文件，利用LabVIEW Vision进行图像处理，分析停车场各个车位状态并发布至网络。
停车用户通过专用手机APP可享受账号注册、车位预定、在线支付、室内导航等服务。车主到达停车场时，系统通过摄像头进行车牌识别以校核其APP注册身份。车辆进入停车场内部，系统通过WiFi定位其手机位置，实现对车主的停车引导，方便车主快速找到预约车位。
停車场管理员可通过管理员软件进行车库实时监控、查看设备状态、查询停车记录、了解预约情况、统计收入等操作。在提升管理效率和质量的同时，减少了劳动力的投入。智能车库引导系统系统如图1所示。
3 作品实施方案
3.1 摄像头部分
该部分主要实现两个功能，即车位状态检测和车牌号识别。车位状态识别利用现有停车场的监控系统，从其硬盘录像机中读取实时图像文件，将图片与车位全空时做对比，以判断车位状态。车牌号识别利用LabVIEW驱动USB摄像头.当车辆停在闸道前时触发摄像头拍照，识别车牌号校验车主身份。
3.1.1 车位检测
在实际停车场监控系统中，单个摄像头位置固定且覆盖的车位数量固定。首先程序读取一张被识别图片，根据其覆盖车位的个数划分多个感兴趣区域，然后依次进行模式匹配，匹配模板为车位为空时的状态，每个车位的结果用布尔量表示并存人数组，最后将匹配结果以数组形式返回。例如101表示该摄像头覆盖的1号和3号车位被占用，其余车位为空。
3.1.2 车牌号识别
停车场出人口闸道前方装有超声波测距传感器，传感器测量的数据由STM32F103ZET6单片机采集。有车辆靠近时，传感器测得的距离将大大减小。可根据实际情况设置阈值，当传感器器测得距离小于该值时，单片机通过串口发送自定义协议到在PC上运行的LabVIEW。LabVIEW通过串口接收协议后打开USB摄像头，拍摄照片并进行图像处理和车牌号识别。LabVIEW在已预约车辆的数据库中检索该车牌号，如果该车辆已预约则直接放行，如果未预约则提示管理员进行手动处理。
3.1.3 车主身份核验
本系统通过手机APP向车主提供车位预约服务，车主在注册手机APP账号时需要提供车牌号信息。当车主驾车到达停车场时，需对车主身份进行核验。核验方式为在闸道处安装摄像头对车主车牌号进行识别，然后在已预约车辆的数据库中查找该车牌号，如果车主已提前预约则可直接驶入，如果未预约则需按传统方式领卡进入。
3.2 车库管理员程序
本作品在LabVIEW环境下借助Access数据库对数据进行存储、管理。通过LabVIEW对Access数据库的调用可实现对停车场各类型数据的录入、查询、更新功能。
3.2.1 数据库操作步骤
本作品中LabVIEW对Access数据库的访问主要包括以下步骤。
第一步，建立数据库并关联。在Access中建立“.mdb”格式的数据库，然后建立一个基于ODBC（ Open DatabaseConnectivity）技术的DSN（Data Source Names），再使用ODBC API函数连接到实际数据库。本作品共设置3个Access数据库提供给LabVIEW进行调用，分别为Users_ data（存放APP客户端车主的注册信息、车辆状态等信息）、Target_data（用于存放车位状态等信息）、Recording_data（存放停车场每天车辆进出记录等信息）。
第二步，打开数据源引用。通过数据连接属性对话框创建UDL文件，与DSN文件进行关联;在LabVIEW中使用DCT（Database ConnectivityToolkit）模块，通过对于udl文件的操作间接实现对于数据库的操作。
第三步，对数据源进行所需操作。在LabVIEW中利用其附带的DCT（Database Connectivity Toolkit）模块对实现对于数据的操作。使用DCT模块完成信息初始化和插入等基本功能;利用模块中的激活SQL语言实现相应的排序、统计、筛选等高级功能，然后将各个单一功能的Ⅵ做成子Ⅵ，添加到管理员界面中。
3.2.2 管理员界面
管理员界面包含主页、统计、检索、监控、设置、帮助六大模块。每个模块对应相应的功能，管理人员按照需求选择相应模块实现所需功能。
3.3 WiFi定位与数据通信
该部分主要针对室内定位和数据通信。通过对现阶段定位方法的对比，最终确定用WiFi定位来实现室内定位。数据通信主要为基于TCP/IP协议簇进行数据通信。
3.3.1 WiFi定位
WiFi定位可以获取用户的实时位置信息，提供高效的路径导航以及实时对规划路径进行修改，同时可以获取用户的分布情况，以实现高效的资源配置。实现方式如下：①部署WiFiAP。硬件部署方案的实施可以通过高德地图认证的厂商进行部署。②在Android平台搭建WiFi定位模块。使用高德开发平台所提供的室内定位SDK，在Android平台上快速开发出WiFi定位模块，实现通过APP进行室内定位。③APP将定位的信息传送至服务器，并完成室内导航，实现数据通讯功能。
3.3.2 数据通信
在本系统中的数据通信主要为APP与服务器通信和上位机与下位机之间的通信。下面具體介绍APP与服务器通信。APP与服务器之间，主要是通过基于TCP协议的Socket通信完成。Socket通信则是在双方建立谅解后就可以进行数据传输，可以实现信息的主动推送。Socket通信数据丢失率低，使用简单易于移植，因此本作品APP与服务器之间的通讯采用Socket通信。
4 项目的可行性分析
停车场内部视频监控系统为现有停车场必备基础设施。本系统可从其硬盘录像机中读取图像文件，利用LabVIEWVision进行图像处理，分析停车场各个车位状态并发布至网络，项目的可行性强。
5 项目的创新之处
本作品是一套拥有APP客户端、管理员程序、硬件系统在内的功能较为完备的系统;与数据库连接，可以储存大量的用户信息以及停车场信息，管理员可以随时通过管理程序进行查看，方便其对车库进行管理，提高工作效率;结构设计模块化，能够方便、及时地对系统的各个部分进行维护与更新;自动化程度较高，可以确保车辆快速出入，提高停车效率，推进智能停车场逐步向无人化过渡;具有自主车位预定的功能，方便用户选择停车车位，更自主人性;具有室内定位与导航功能，帮助车主迅速找到车位，节省时间。
参考文献：
[1]张重雄，张思维.虚拟仪器技术分析与设计[M].北京：电子工业出版社，2012.