基于参建项目的停车场管理系统选用与优化
- 发布时间：2022-05-27
摘要：随着社会飞速发展，各地车辆迅速饱和。然而土地面积有限,停车难的问题愈发严重。首先，详细分析了防止碰撞系统的研究意义和目的。接着将基于车辆视觉的车道闸杆防撞系统软件平台并结合项目实施情况进行优化。最后，从安全科学和工程角度出发，在原来的基础上，匹配了原理简单、安全性能好、防碰撞效果明显、实时性高、抗干扰能力强的车道闸杆避撞系统方案。
关键词：安全科学与工程；停车场管理；地感线圈
1 概述
1.1探讨的意义所在
自项目投入运营以来，由于原闸机直杆的灵敏度不够高，经常出现电单车或小型电动汽车还未完全通过时，闸杆就开始下落，造成闸杆击打车辆或车辆撞坏闸杆的情况，造成了院方与车主的赔偿纠纷，给医院停车场的管理带来极大的不便,甚至造成伤人事故，有很大的安全隐患。为了避免这些情况，提高停车场管理系统的安全性，保证救护车和受诊私家车顺畅通行，减轻各方面车主的停车压力。一套灵敏的停车场道闸防撞系统就显得尤为重要。车辆视觉是实现智能规避碰撞系统的有效途径，具有其他防撞系统无法超越的优点：首先，车辆视觉可以实现非接触检测，它可以模拟人眼的功能，并且有一些人类大脑的功能，这是未来智能收费系统发展的形势选择。接下来，随着当前芯片行业的快速发展，许多车辆视觉系统配套了实时快速嵌入芯片，达成了视觉技术的基础。最后，车辆视觉系统不仅易于高度信息化集成，安装和维护系统也很方便。
1.2车辆视觉检测技术的发展
目前，一般项目常用的道闸防撞击方式有地感防撞、超声波防撞、红外线防撞、激光防撞和视觉防撞等，而现今角度看来，视觉保护系统是当今科学研究和开发的必要组成部分。地感线圈感应精度十分灵敏，但在负载过高的车辆反复辗压下会对路面及浅层线圈产生形变，甚至造成不可逆的损伤，从而严重影响感应线圈的稳定性和寿命，地感线圈维护的缺点十分明显。超声波是一种相对较新的检测技术，但需要耦合材料才能使超声波穿透被捕捉并且检测长度十分影响检测结果，因此车辆检测的效果很难保证，现实应用的要求不能被满足。红外碰撞则操作方便、准确度高，但对各种热源的抗干扰能力较差，如此难以承受复杂地方及天气的考验。激光防撞的测量精度高，但是激光在安全性能上无法保障，并且需要持续的护理系统，使得系统成本变得很高。综上所述，几种防撞措施都有一些无法弥补的缺点，促使着人们对更为先进且趋于完美的防撞系统进行研究，于是衍生出了基于车辆视觉检测的技术。
根据相关人员对视觉检测方法进行的大量研究表明，车辆视觉系统仍存在许多问题需要被解决：
（1）图像处理区域中车辆的位置、形状、大小、颜色等特征都会对检测结果造成影响。
（2）外界环境对检测结果的影响较大，比如天气、光线强度 阴影等因素。
（3）系统需要处理的数据量多，一般难以满足系统的实时性要求，通常对处理器速度和算法的简单度的要求高。
视频车辆检测技术的未来趋势如下。
（1）智能化，虽然车辆视觉检测技术在可靠性、实时性、准确性方面均已取得较大的成就，但是检测系统的智能化水平还有待提高，距离复杂的人脑功能还相距甚远。
（2）由三维成像的视觉检测，可以从多个机位对同一区域的车辆进行环绕拍摄，得到车辆的立体化信息。可以从成像方面解决掉因体型较小，重量较轻的车辆不容易被地感线圈检测到的问题。
（3）网络化，网络通信技术其传输速度快，覆盖范围广[1]，传输中的数据机密性高，该通信方式现在流行，进而引导未来。
（4）成本较低、集成化程度高是现今各系统都想要达成的有点。然而，硬件结构复杂、生产成本高的问题是视觉检测系统的一个大难题。要提高车辆检测技术的市场竞争力,致力于研发性价比高、稳定性高和功能完善的系统,才是唯一趋势。
2系统优化方案的设计和决定
2.1闸机直杆避撞系统的构成
完整的避撞系统一般可以由三个部分组成：（1）信号收集系统：它可以检测到车辆的形状、大小和位置等特征，一般来说雷达、图像、可以通过激光和红外线等技术实现。（2）数据处理系统：它可以提取数据中的车辆特征，并根据特征对车辆进行判别检测， 一般可由高速ARM或DSP处理器实现。（3）执行机构：根据数据处理结果对制动杆采取相应的控制措施，可以实现防止冲撞的功能。
关于信号收集系统，考虑到雷达和红外线设备价格昂贵且容易受到污染，需要频繁进行设备的清扫和维护，但图像技术不仅可以模拟人眼和人脑的功能，而且价格便宜，处理信息量大维护方便，是智能避撞的更优选择。激光器具备光斑亮度高、相干性好、准直度高、检测精度高等一系列优势,已被广泛应用于各种检测设备中。因此，采用图像和激光作为车道避撞系统的信息源具有一定的预见性、科学性和可行性。尽管图像技术在大量信息中包含许多不必要的信息量，但是智能避撞系统的实时性要求非常高，因此对处理器的速度和存储器容量的要求也很高，然而随着芯片制造过程的提高，当前嵌入设备的速度和存储容量可以满足系统的实时需求。为车道闸杆防撞系统的实现奠定基础。
经常使用的数据处理方法主要有PC机、DSP、ARM、FPGA等，其中PC机的处理速度和存储资源都能够满足避撞系统的需求，从而能够方便地进行图像数据的处理和存储。PC机有体积大、价格高、耗电大等缺陷。给大规模的生产与应用带来诸多阻力。ARM虽然速度较快且存储器资源较丰富，但是ARM没用专用乘法器，不利于信息量大、算法复杂的防撞系统的实现。FPGA虽然功能强大、速度快和存储资源也较充足，但是FPGA很难实现复杂算法，不利于庞大系统的软件设计。DSP将数据信号的处理设计为起点，具有专用乘法器、处理速度快、存储器资源足够、价格低、功耗低等优点，是图像数据处理的最佳选择。
执行机构的主要任务是完成闸杆的有效控制，从而实现闸杆防撞功能，一般由PLC处理器、判断电路等构成。
2.2闸杆防撞方案
在过去，人类为了区域安全想到了闸机。又为了人身财产安全，提出了各种各样检测车辆，防止被撞的解决方案，如地感检测、红外检测、超声波检测、激光检测和一卡通检测等。这些方案都在一定程度上减少了撞车的可能性，减少了收费管理方和车主的赔偿纠纷，减轻了对收费管理的巨大压力。
2.3视觉防撞
视觉避撞系统的演示图如图2.1所示，从图可知，刹车杆控制器、CCD相机、激光构成了视觉避撞系统。CCD相机具有灵敏度高、抗强光、失真小、体积小、寿命长、耐振动等优点，广泛应用于图像处理技术。而光斑亮度高、相干性好、准直度高、检测精度高的优势，使得激光器在各领域检测中都名列前茅。闸杆控制器主要由PIC单片机构成，用于处理DM642传输过来的检测结果,并根据检测结果输出相应逻辑信号。其中，中央处理器由DM642和PIC单片机构成，由CCD采集的图像数据主要由DM642计算，将检测结果传送给PIC单片机PIC通过基于所接收的检测信号驱动马达控制闸杆的上升来发挥高灵敏度的效果。
图 2.3 视觉防撞系统示意图
激光器装在支撑杆上，并垂直照向路面，形成一个高亮的光斑。 CCD摄像机装在支撑杆上，成像范围与激光器在路面形成45°角，图像处理区域由上位机进行选取， 使得高亮光斑置于图像处理区域内。工作流程如下，当车辆进站识别或出站缴费后， 闸杆控制器会得到一个起杆信号，使道闸直杆抬起。当车辆从直杆通过或滞留在图像处理区域内时，车身遮挡光点，光点的位置变化或脱离处理区域，并且，当在图像处理区域检测到车辆的存在时，直杆处于上升状态，直到车辆完全通过为止，光点回到原来的位置，在图像处理区域内车辆不存在时才控制闸杆下落。视觉技术能够用CCD模拟人眼功能,提取客观事物的特征信息,并通过一系列的分析与处理,最终实现车辆检测与闸杆防撞的功能。将视觉技术应用于车道制动的防撞系统，具有一定的预见性和科学性，相对安全，检测更加灵敏和直观。
3 总结
由此可见，在此项目中。直杆道闸的选用，搭配优秀的一套车辆视觉防撞系统，将是最佳的方案。以光学代理原有地感线圈感应车辆，从而达到更高灵敏度，且更加安全的目的，使得原项目系统得到优化。但在目前的形势看来，能够在一定条件上达到人，车及电单车三类分流管理，则更好实现。而在人工管理上却更加费时费力。就此技术来看，在减少成本的基础上，在一车道根据不同检测目的，加装更多的激光器达到彻底的人车分流。从更为根本的角度来解决防撞问题，相信在不久之后一定可以实现。
参考文献：[1]陈金华《物联网通信协议的安全研究综述》信息与电脑
作者：协同数码-董玉鹏