基于物联网无线传感及视频感知的停车导航和找寻系统

1.基于物联网无线传感及视频感知的停车导航和找寻系统，其特征是：包括主控计算机，所述主控计算机通过网络连接多个带车牌自动识别的停车场控制系统，主控计算机还通过网络连接多个带播放器的一体化LCD显示器和无线车位传感器；每个停车位安装无线车位传感器；
所述停车场控制系统包括有车牌识别系统和RFID读写器及配套的射频识别电子标签；所述车牌识别系统包括：停车场管理计算机通过控制器连接摄像头；RFID读写器也通过控制器连接所述停车场管理计算机；
所述LCD显示器包括在车库入口的导航屏和设置在客户前进路径上的LCD显示器。
2.如权利要求1所述基于物联网无线传感及视频感知的停车导航和找寻系统，其特征是所述主控计算机还连接有短信猫。
3.如权利要求1所述的物联网无线传感及视频感知的车辆导航和找寻系统，其特征是主控计算机还连接3G通讯器。
4.如权利要求1所述的物联网无线传感及视频感知的车辆导航和找寻系统，其特征是所述主控计算机还连接有寻车触摸屏。

基于物联网无线传感及视频感知的停车导航和找寻系统\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种车辆感知、导航和找寻系统，尤其是一种基于物联网的RFID射频识别和无线传感器及视频感知的停车导航及找寻系统。\n背景技术\n[0002] 随着现在停车难的问题不断出现，政府和企业投资的停车场的规模是日益增大，就出现这样的问题，车主进入这样大的停车场不知往哪里停时有空位，特别是楼层停车场，更加是一片模糊，只好凭感觉乱寻，这样往往会产生拥堵甚至是碰擦现象，对车场管理产生很多麻烦-停车难，要出场时更不知道自己的车停哪个楼层、哪个车位。寻车难，物业管理部门即使是派了很多保安也无法知道车库和车场的实时停车情况。\n[0003] 对于日益出现的车辆逃逸案件及公安调查工作的需要，目前的道口车牌抓拍已经不能满足现有公安工作的节奏，所以需要有一个物联平台和物联网技术来进行行业物联及数据共享，并可以做到各行业物联网的物联。\n[0004] 对于一个室内外停车的自动感知、车位监测、信息发布及路径导航涉及到多种技术。目前现有的技术尚无用于此领域，特别是室外车位监测，接近的技术是有车场余位显示系统、有线的室内超声波车位监测系统。\n[0005] 传统的超声波车位监测由于是采用传感器安装在车辆上方，所以在室外就无法使用，况且传感器也无法做到防水，布线比较复杂；使得室外车位监测目前是个技术空白，且管理电脑显示的电子地图是bmp形式，对于大型车场，一旦放大，显示精度大大降低，无法满足使用需求。\n[0006] 传统余位显示是采用超声波车位监测或地感传感器来进行进出车辆数字的增减，在总入口、楼层路口及各个岔路进行余位的数字检测，然后通过传统的LED显示屏来显示各区的余位数字，只是个区域车位显示，无法做到真正的车辆导引，即使是国外技术的箭头导引系统，也无法解决同时进入几辆车时，能够让司机正确知道对应自己的导引方向。\n[0007] 传统的寻车系统是要靠在各停车区安装很多读头，靠刷卡来进行定位，设备和布线比较复杂，成本也很高。\n[0008] 传统的停车场车牌抓拍采用的JPG图片抓拍，无法转换为文字和数字信息，所以传统系统的车辆特征信息是靠RFID电子标签的卡号来辨识车辆特征，但对于不具备固定电子标签的车辆，由于电脑里面的没有对应车辆信息的，使得传统的引导系统无法对车辆，特别是多车行进的状态进行导航和车主寻车，更无法和各公共平台进行数据交换。\n[0009] 传统的系统都必须到现场进行诊断故障和升级，维护和人工成本高，也无法和公共平台通讯。\n发明内容\n[0010] 本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种基于物联网无线传感及视频感知的停车导航和找寻系统，为各类停车场做精确的导航系统。\n[0011] 按照本实用新型提供的技术方案，所述基于物联网无线传感及视频感知的停车导航和找寻系统，包括主控计算机，所述主控计算机通过网络连接多个带车牌自动识别的停车场控制系统，主控计算机还通过网络连接多个带播放器的一体化LCD显示器和无线车位传感器；每个停车位安装无线车位传感器；所述停车场控制系统包括有车牌识别系统和RFID读写器及配套的射频识别电子标签；所述车牌识别系统包括：停车场管理计算机通过控制器连接摄像头；RFID读写器也通过控制器连接所述停车场管理计算机；所述LCD显示器包括在车库入口的导航屏和设置在客户前进路径上的LCD显示器。\n[0012] 所述主控计算机还可以连接有短信猫、3G通讯器、寻车触摸屏等用于通信和交互的设备。\n[0013] 本实用新型的优点是：主动通知特征车辆信息给相关内部或公共平台，并具备通过3G传输的远程维护系统，是一个典型的物联网感知系统，体现了物物相连的物联网特征。通过物联网无线感知技术和车牌识别技术使得停车导航精准化，车主寻车位高效化，物业管理立体化、身份识别提前化，停车快速、特征车辆主动通知化、公共安全主动化、贵宾服务更到位。\n附图说明\n[0014] 图1是本实用新型硬件系统结构示意图。\n[0015] 图2是入场车辆数据采集的工作流程图。\n[0016] 图3是出场车辆信息采集的工作流程图。\n[0017] 图4是车位数据采集的工作流程图。\n[0018] 图5是车辆路径导航显示屏示意图。\n[0019] 图6是车场电子地图车位显示示意图。\n[0020] 图7是车辆进场导航工作流程图。\n[0021] 图8是车辆出场寻车导航工作流程。\n具体实施方式\n[0022] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。\n[0023] 如图1所示：本实用新型包括：主控计算机（数据服务器），所述主控计算机通过TCP/IP连接多个带车牌自动识别的停车场控制系统，主控计算机还通过网络连接多个带播放器的一体化LCD显示器和无线车位传感器及触摸查询屏、无线短信猫、3G通讯器。\n[0024] 所述停车场控制系统包括停车场管理计算机，配套有车牌识别系统，当所述车辆凭电子标签刷卡时，停车场控制系统采集下该车的车牌并把此车牌信息发送到主控计算机，完成车辆信息采集过程。停车场控制系统的硬件和数据是通过停车场管理计算机和局域网连接后同主控计算机连接。停车场管理计算机通过控制器连接摄像头，RFID读写器也通过控制器连接所述停车场管理计算机。\n[0025] 无线车位传感器通过无线的模式和无线传感路由节点连接后传输到局域网上和主控计算机连接。每个停车位安装的无线车位传感器每隔规定时间久把该车位是否有车的信息发送到主控计算机，完成对车位信息的采集，并获知车位是否有空。\n[0026] 当主控计算机接收到从停车场管理计算机中获得的车辆车牌信息，在车位数据库中选择空位并按照停车策略（先里后外或其它物业管理部门所确定的策略）分配一个空车位给车主，并显示在入口的导航显示屏上，同时显示一道导航路线和车位大致方向在LCD显示屏上，以便车主初步掌握行进的方向及停车区域，让车主知道大致的行车轨迹。所述主控计算机上安装有电子地图系统，根据车位停放情况将车主停放情况在电子地图上标识。\n[0027] 在客户前进路径上的LCD显示屏上同时显示车牌信息和行进箭头，此信息可以同时显示多辆车的行进信息，避免了多车进入时的引导混乱。带播放器的一体化LCD显示器本身就自带网口，可以直接和局域网连接后同主控计算机连接。\n[0028] 当车辆停进指定车位后，该信息将停止，无线车位检测器将此车位已满的信息也发回主控计算机。\n[0029] 主控计算机判断车辆行进到指定车位后，存储停车记录，产生报表，供后台查询。\n[0030] 所述主控计算机上安装有矢量电子地图系统，根据无线传感器送来的车位信息，通过不同的颜色在相应车位上显示“空”，“满”状态。\n[0031] 车主出场寻车只需在各相应位置设置的触摸屏上输入自己的车牌号或刷停车RFID卡就可以在显示的停车地图上找到车位并根据导航路线进行寻车。\n[0032] 主控计算机采集的车牌信息，可以和本车场服务单位的贵宾关怀、公安车辆黑名单信息对接比对，既有特色服务，又有公共安全的主动防范。\n[0033] 本实用新型所述系统在管理上须具备临时车自动取卡入场，固定用户刷卡或自动感知入场及具备车牌自动识别功能。\n[0034] 当固定用户持标签刷卡或通过远距离标签到达RFID远距离读写器的感知区域，标签接收读写器信号，然后标签发射识别码至读写器，读写器将接收到的识别码传送到停车场控制器，控制器判别标签的主人信息，同时车牌识别系统拍摄进车车牌照片并自动转为数字及文字信息和该标签信息对应送至停车场管理计算机，停车场管理计算机就把该信息发送至主控计算机，该信息具有区别车主种类的组（月租、免费、贵宾等），即完成入场车辆信息采集过程；车辆属性以及特征车辆信息（VIP、黑名单等）是预先由管理者输入到主控计算机的数据库内。\n[0035] 当无卡临时车主进入车场，在停车场控制器按取卡按钮取张电子标签卡，内部的读卡器同时读取该卡的信息，车牌识别系统拍摄进车车牌照片并自动转为数字及文字信息和该标签信息对应送至停车场管理计算机，停车场管理计算机就把该信息发送至主控计算机。\n[0036] 车辆出场后，停车场管理计算机也将该出场信息送至主控计算机，完成出场车辆信息采集过程。车牌信息数据采集的工作流程，如图2，3所示。\n[0037] 车位信息数据采集的工作流程如图4。车位检测由无线车位传感检测器、路由基站组成。车位检测器埋设在车位正下方，采用高能量专用电池组供电，通过无线方式进行数据传输。当车辆在某个车位上停放3秒以上时，车位检测器发送车位占用信息给路由接点，路由节点将车位占用信息发送到主控计算机，完成车位信息采集。\n[0038] 入口的导航信息发布显示屏置于停车场入口经过挡车器刷卡之后前方能看到的位置，主要是在车主刷卡或取卡之后，显示屏就显示所在地到最近空车位的最优化的路径。\n[0039] 在各主要道口安装有多个LCD显示屏，在客户前进路径上的LCD显示屏上显示车牌信息、导航箭头，可同时显示多个车主信息，如图5所示。\n[0040] 如果是户外就通过防水的LED显示屏来实现导引功能。LED显示屏通过总线连接后，经通讯转换器转成TCP/IP的通讯信号和局域网连接后与主控计算机连接。\n[0041] 平时这些显示终端还可以通过信息发布平台播放内部信息及紧急信息。\n[0042] 车辆进场时，如果是该场所的贵宾用户，主控计算机将客户信息发送短信至后台服务人员的短信接收端，如果该车是公安黑名单车，则以短信形式发送到保卫负责人或公安负责人的手机上。\n[0043] 车主当要离开车场时，如要寻找自己车辆可以在各人行通道口安装的触摸屏输入自己的车牌号码或者刷卡，系统就会根据内存的地理信息显示一条最佳的导航路线给车主。到该车离开车场后，该信息将被删除。\n[0044] 所有进入车场的记录将被保存并产生管理报表供管理部门查询。\n[0045] 本实用新型采用物联网技术，采用和停车场管理电脑连接的多功能读卡器可以进行多种支付形式支付停车费（如VIP积分卡、市民卡、公交卡、手机卡等）。采用物联网技术，具备行业物联的特征，可以主动提供智能交通物联网和公安信息平台“黑名单”车辆在本车场的信息。\n[0046] 以下是一个具体的实施例。\n[0047] 基于物联网无线传感及视频感知的停车导航和找寻系统按照软件模块可划分为：\n主控平台、主控平台下属的停车管理平台、远程维护平台、车位监测平台、客户关怀平台、终端显示发布平台、车辆导航平台，车辆查询平台，车位预约平台。\n[0048] 一、停车管理平台\n[0049] 1.1、停车管理平台是由RFID电子标签，停车场控制器，挡车器、停车场管理计算机、车牌自动识别系统、停车场管理软件组成。\n[0050] 1.1.1电子标签\n[0051] RFID标签根据实际的现场可以采用无源远距离、短距离及有源被动或有源主动式的标签，标签是给车辆随车携带。\n[0052] 停车场系统可以采用和停车场管理计算机连接的RFID读写器来进行多种支付形式支付停车费（如VIP积分卡、市民卡、公交卡、手机卡等）\n[0053] 1.1.1.1无源电子标签\n[0054] 技术指标：\n[0055] 工作频率： 902~928 MHz\n[0056] 有效识读距离最大可达10米（注：距离因采用的天线和读写器的发射功率不同而变化）。\n[0057] 无源卡设计，无需电池。\n[0058] 内存容量：1024bits EEPROM内存，可进行读、写、擦除再写操作。以字（32bits）为单位存储编址、和存储锁定，其中96 Bit用作系统参数在出厂时已锁定，928 Bit为用户应用开发区。用户可对指定字区永久写保护，使应用系统安全可靠。\n[0059] 内存可反复擦写100,000次以上，有效使用寿命可达十年以上。\n[0060] 读写速率：理论上，从单个标签上读取32bits耗时少于1.5 ms ，从单个标签上写入32bits耗时少于30 ms。\n[0061] 防冲突：采用二进制数防冲突协议，允许工作区内有多个标签时的可靠读写。\n[0062] 标签采用薄膜塑料PVC封装，具有一定的防拆功能。\n[0063] 数据读写协议按照停车物联网进行编制，各区政府有各自特定的编码。\n[0064] 体积：45mm×33mm×0.8mm\n[0065] 工作温度：－20℃ ~＋70℃（PVC卡曝晒会变形）\n[0066] 1.1.1.2有源被动式电子标签\n[0067] 技术指标：\n[0068] 工作频率 2.4000~2.4835GHz\n[0069] 调制模式 MSK\n[0070] 通信速率 250kbps\n[0071] 识别号 32bit且唯一\n[0072] 通信距离 可变，由读写器确定，有一定方向性\n[0073] 信道数量 8个，由读写器确定\n[0074] 抗干扰性 随机算法处理\n[0075] 重量 20g\n[0076] 材料 ABS\n[0077] 防护等级 IP65\n[0078] 工作温度 -20°~80°\n[0079] 1.1.1.3无源短距离电子标签：\n[0080] 频率：13.56M\n[0081] M1卡的容量为 8K 位 EEPROM \n[0082] 无电源，自带天线，内含加密控制逻辑和通讯逻辑电路 \n[0083] 数据保存期为 10 年，可改写 10 万次，读无限次 \n[0084] 工作温度：-20℃ ~ 50℃ ( 温度为 90%)\n[0085] 工作频率：13.56MHZ\n[0086] 通信速率：106KBPS\n[0087] 读写距离：100mm以内\n[0088] 分为 16 个扇区，每个扇区为4块，每块16个字节，以块为存取单位[0089] 每个扇区有独立的一组密码及访问控制\n[0090] 每张卡有唯一序列号，为32位\n[0091] 具有防冲突机制，支持多卡操作\n[0092] 1.1.2 读写器\n[0093] 读写器功能是通过射频天线来由电子标签发出的身份识别码到读写模块，然后传输给控制器做处理。\n[0094] 1.1.2.1远距离无源读写器\n[0095] 工作频率 902~928 MHz可选\n[0096] 通信距离 3~20M可变，由读写器设定\n[0097] 抗干扰性 随机算法处理\n[0098] 天线方式：外接或一体\n[0099] 工作温度：-20°~80°\n[0100] 1.1.2.2有源被动式读卡器\n[0101] 技术指标：\n[0102] 工作频率 2.4000~2.4835GHz\n[0103] 调制模式 MSK\n[0104] 通信速率 250kbps\n[0105] 识别号 32bit且唯一\n[0106] 通信距离 可变，由读写器确定，有一定方向性\n[0107] 信道数量 8个，由读写器确定\n[0108] 抗干扰性 随机算法处理\n[0109] 重量 20g\n[0110] 材料 ABS\n[0111] 防护等级 IP65\n[0112] 工作温度 -20°~80°\n[0113] 1.1.2.3 低频读写器：\n[0114] 发送频率 13.56MHz \n[0115] 感应距离 2cm ~ 10cm\n[0116] 通讯协定 RS485 format and WiegandTM format \n[0117] 传输速率 19,200 bps为预设值 (可调整区域为4,800~115,200)\n[0118] 电源输入 直流 8V~15V \n[0119] 1.2、RFID停车场控制器\n[0120] RFID停车场控制器是一个带有自动吐卡装置和读卡装置为基本配置的控制器，所述控制器是介于挡车器及停车场管理计算机之间的一个重要的控制设备：它起到临时车主按钮吐卡并读卡，收集固定用户在控制器读卡器上读卡或远距离读卡器读卡后的卡片信息，并发此卡片信息送至停车场管理计算机，同时启动车牌自动识别系统，把车牌自动识别系统送过来的车牌信息和IC卡绑定，并根据该卡的权限给控制器发送是否开闸的指令，并记录该条信息，同时送至主控计算机。\n[0121] 固定用户的信息由停车场管理计算机负责编辑和采集并编制权限及卡片类别（普通、VIP）。\n[0122] 停车场控制器接收读写器读到的标签信号和由停车场管理计算机编辑的客户资料进行比对，判断标签的有效性，并把此信息传送给停车场控制器，由停车场控制器根据卡片的权限来决定开闸还是做非法提醒。\n[0123] 1.3、车牌自动识别系统\n[0124] 车牌自动识别系统是一个基于车牌定位算法，自动获取车牌信息的图像抓拍系统。（此技术为成熟技术，在此不再阐述）抓拍并识别出来的车牌信息按照一定的协议格式送至停车场管理计算机，由其进行处理。\n[0125] 二、车位监测平台\n[0126] 车位检测子系统由无线车位检测器、路由接点组成。车位检测器埋设在车位正上方，通过车位传感器感知车辆存在状态、红外线传感器确认车位占用状态。采用电池供电，不需要任何连线，通过无线方式进行数据传输。当车辆在某个车位上停放3秒以上时，车位检测器发送车位占用信息给路由接点，路由接点将车位占用信息发送到主控计算机处理后，可以实时给车主和管理者提供文字显示和语音提示，进行车位引导功能。\n[0127] 该设备可以用在户外，且免布线。\n[0128] 技术参数：\n[0129] 1)无线车位传感器：\n[0130] 工作环境：-20~85℃，防护等级：IP65\n[0131] 供电方式：3.6V锂-亚硫酰氯电池，10AH\n[0132] 功耗：睡眠模式工作电流10uA，最大工作电流30mA\n[0133] 工作时间：6年以上（按每车位平均每天停放24车次计）\n[0134] 检测车种类：卡车、客车、轿车等常见车型\n[0135] 车位检测准确度：不低于99.99%\n[0136] 射频工作频段：470~478MHz \n[0137] 射频发送功率：最大10dBm\n[0138] 接收灵敏度：-114dBm（9.6kbps） \n[0139] 射频传输距离：通视大于300m\n[0140] 2)路由节点：\n[0141] 工作环境：-20~85℃，防护等级：无\n[0142] 供电方式：直流3.7~10V电压供电，推荐5V供电\n[0143] 功耗：工作电流最大200mA\n[0144] 寿命：6年以上\n[0145] 射频工作频段：470~478MHz \n[0146] 射频发送功率：最大10dBm\n[0147] 接收灵敏度：-114dBm（9.6kbps） \n[0148] 射频传输距离：通视大于300m\n[0149] 输出接口：RS232或RS485\n[0150] 三、车辆导航平台（电子地图）\n[0151] 该平台为操作和管理的软件平台，既可以在主控计算机上浏览操作，也可以通过安装在管理部门电脑中的分控软件进行管理，平台采用矢量电子地图，可以任意放大缩小所属车场的地图信息，通过主控计算机采集的车位占用信息在对应车位图上通过不同的颜色来显示车位信息，如图6所示。\n[0152] 计算机对应每个车位并按照一定的管理策略，对每个车位进行进入车辆的自动分配，并计算出到达车位的最佳导航路径，在入口导航屏上显示，并在相关路径显示“车牌”+“箭头”的导航信息，使得车主可以循线行进。\n[0153] 该平台对于异常车位（如长时间占用等）异常情况会通过报警的形式来提醒管理者。\n[0154] 该平台同时具有进出场统计、车位统计、流量统计、年月日报表等功能。\n[0155] 四、车辆查询平台\n[0156] 车辆查询平台是由查询软件、触摸式查询屏组成，每个触摸式查询屏的安装位置就是在导航平台上的一个地理信息点，当车主在该触摸屏上输入车牌号后，该信息就通过该车牌号所对应的车位和触摸屏地理信息点之间的地理关系计算出最佳行进方向，使得车主可以快速的找到车位。\n[0157] 五、车位预约平台\n[0158] 该平台是通过INTERNET专业停车网站或手机网站和系统连接，当车主在以上二个平台查询车场有空位并输入预约指令后，该车场就可以预留车位一定时间，供此车牌对应的车辆进入，该车辆到达车场可以通过专用通道，并通过车牌识别及导航进入规定车位，如果超时将不再保留。\n[0159] 六、信息发布平台\n[0160] 信息发布平台是由信息发布软件及多个LCD一体化播放器或LED显示器组成，一体化播放器是一个组合工控计算机和LCD显示器。LED显示屏是采用RS485或CAN总线通讯形式的显示屏。\n[0161] LED显示器通过总线转网络的通讯转换器和局域网连接到主控计算机。\n[0162] LCD一体播放机是直接可以通过局域网和主控计算机连接。\n[0163] 该平台在接收到主控计算机导航平台发送过来的导航信息就在显示该信息。\n[0164] 平时如果没有车辆导航任务，该信息发布平台又可以作为插播信息和紧急信息甚至是广告信息发布屏。\n[0165] 七．客户关怀平台\n[0166] 该平台是由短信猫组成，短信猫通过串口和主控计算机连接，当主控计算机接收到停车管理平台计算机发来的车主信息中有VIP客户或特殊车牌的车辆进入车场，该车牌信息中对应服务经理的和黑名单管理者手机就会及时收到该车进入车场的信息，同时此功能又可以和公安信息平台连接，对于查询涉案车辆起到很大的帮助作用。\n[0167] 八、系统远程维护平台\n[0168] 该平台是通过3G网络和系统开发商的设备管理平台连接，一旦出现问题可以通过网络进行诊断或系统升级。\n[0169] 同时该平台又可以上传公安交巡警交通信息平台和专业交通网站车场余位情况，以供向社会公开发布。\n[0170] 九、主控计算机\n[0171] 主控计算机是策略实施的大脑，它把各子系统送来的车牌信息、车位信息、到达地的地理位置信息、进行比对后通过终端显示器显示导航信息。\n[0172] 主控计算机进行策略操作后对操作信息进行存储并形成报表，包括以下：\n[0173] 临时车进出报表、VIP客户进出报表、停车时长记录表、车位占有率报表、车位点信息表、车位路径距离信息表、车位引导历史表、车位停车历史表、车位类型表、系统故障历史表、车场流量报表、车主资料统计表、异常报警记录表等等。\n[0174] 十．系统工作流程\n[0175] 如图7所示，车辆进场导航流程如下。\n[0176] 主控计算机采集入场车辆信息和车位信息，判断是否为特征车辆信息，是则再判断是否为黑名单车辆信息，是则发送短信到保安等相关人员并储存信息，否则进行车位分配并给予特殊服务。如判断非特征车辆，则直接进行车位分配。分配车位后，发布导航信息并通过各显示屏进行行进路径导航。待车辆停车到位，储存车位信息并在电子地图实时显示车位。\n[0177] 如图8所示，车辆出场寻车导航流程如下。\n[0178] 车主在触摸屏上输入车牌、卡号或刷卡寻车，地图显示车位并指引路径。采集到车辆出场信息后在数据库中修正车位信息并存储车辆出场信息。\n[0179] 本实用新型采用电子射频识别标签来作为一个识别身份的凭证，该标签采用的是全球唯一序列号的识别码，该码无法复制，加密设计，有很强的安全性。该种电子标签及其配套的读写器、控制器，市面上已有产品销售，达到识别效果即可，其电子结构不作为本实用新型的创造性内容。\n[0180] 本实用新型所涉及的车牌自动识别也是利用现成的系统，其电子结构不作为本实用新型的创造性内容。\n[0181] 上述技术指标会随应用环境不同而有所修正，但基本框架不变。\n[0182] 本实用新型的车辆导航信息发布利用的矢量电子地图地理位置分析和路径优化算法原理及车牌信息的路径引导。