停车场智能管理收费系统.doc
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1、停车场智能收费管理系统学 院:专 业:姓 名:指导老师:信息学院通信工程黄汉然学 号:职 称:160108104396石碧莹讲师中国珠海二二年四月北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺:本人承诺呈交的毕业设计停车场智能收费管理系统是在指导教师的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其参考文献,设计使用的数据真实可靠。本人签名:日期:2020年04月12日停车场智能收费管理系统摘 要停车场智能收费管理系统(Parking intelligent charge management system)是当今社会上车辆交通管理的重要组成部
2、分。近年来随着社会经济的发展,车辆的数目也在逐日增多,尤其是私家车的数量急剧增加,传统的停车场人工收费方式难以适应社会的需求,因此,我们便需要管理效率高、安全性高、可靠性强的停车场智能收费管理系统,避免了传统停车场管理收费中因工作强度大导致的人为误收漏收现象。本设计是基于Python和OpenCV的车牌识别系统,通过用计算机对车牌图像进行识别处理,在数据库中记录车辆的入场时间。数据库包含的信息有车牌号,车辆进出停车场时间等。当车辆离开停车场时,根据车辆标识号在数据库中查询车辆信息并自动计费,生成二维码,收取停车费用,收费成功后道闸杆抬起,车辆离开。关键词:停车场;智能化管理;车牌识别;二维码收
3、费Parking Intelligent Charge Management SystemAbstractParking intelligent charging management system is a crucial part of todays traffic management. In the past few years, as our social economy going well, the number of vehicles mounts, especially the private cars. Traditional charging method manual
4、toll system cant deal with that rapid growth to meet social need. Therefore, we need a parking intelligent charging management system with high management efficiency, high security, and strong reliability to avoid the mistakes of overcharging or undercharging from toll collectors under heavy workloa
5、d in the traditional charging system. The license plate recognition system is based on Python and SQLite. Computer recognize and deal with the image of license plate, then record the time in the database when the vehicle enters the parking lot. So, we have plate number and the vehicles entering and
6、leaving time in the database. When the car leaves, the license plate would be recognized again. The computer will check the database for the cars information and automatically sum up the time it stays in the lot. In the same time, the system generates a QR code for customers to scan to pay the fee.T
7、he parking gate will open when it paid successfully.Keywords: Parking lot;intelligent management;license plate recognition;QR code charging目 录1 前言11.1 本设计的目的、意义及应达到的技术要求11.2 本设计在国内外的发展概况及存在的问题21.3 本设计应解决的主要问题32本设计32.1硬件设计32.2软件设计42.2.1车牌识别功能设计42.2.2数据库设计72.2.3程序设计82.3设计过程102.3.1设计过程中遇到的问题11 2.3.2解决措
8、施113结论11参考文献12致谢13附录14北京理工大学珠海学院2016届本科生毕业设计1 前言近些年来,随着我们国家经济的飞速发展,汽车行业也随之不断地扩大,越来越多的家庭拥有了私家车,城市交通的拥堵不仅体现在道路的拥堵上,更多的体现在停车的困难。在大多数的城市当中停车难这个问题就出现了,停车位难求困扰了许多车主,因此许多车主不得不将车辆停靠在马路边上,这让许多车辆因无人看管而受到破坏,车辆内的物品也被盗窃,还有便是遇到突发安全问题,例如火灾等问题,容易形成道路堵塞救援车辆无法通过的情况。因此,大部分的车主还是会选择将车辆停放在停车场内,城市中的停车场数量规模也在不断地上升,但是停车场的车流
9、量与日俱增,传统的停车场人工收费模式暴露出许许多多的问题,例如停车场收费效率问题,会出现误收停车费,少收停车费等问题,收费效率的缓慢也会造成停车场道路拥堵问题。停车场的收费管理便成为了一个备受关注的问题之一,人们都希望停车场能够配有适应城市车流量的收费管理系统,此停车场收费管理系统拥有快捷高效的收费方式,安全可靠的信息储存方式,来代替传统的停车场人工收费收费模式。为了满足城市车辆的停车需求,一款车牌智能识别,二维码收费的停车场智能收费管理系统应运而生。1.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求我国汽车行业随着经济的快速发展也在不断地扩大,私家车的数量与日俱增,如图1.1所示,根据国家车管局的最
10、新数据显示,2019年我国的汽车保有量便达到了2.5亿辆,2020年我国的汽车保有量有望超过美国成为全球第一汽车保有量国家,在如此庞大的汽车数量面前,人们担心的众多问题当中便有停车问题。图1.1 2007年2020年中美汽车保有量对比图停车场作为城市中基础交通管理设施的组成部分,随着城市中汽车数量每日都在不断地增多,要满足汽车安全、高效、快捷等等的停车需求,传统的停车场人工收费管理模式因效率低下、容易出错等问题被逐渐淘汰,而感应式IC卡停车场收费管理系统容易出现收费卡丢失、刷卡时不能进出、刷卡后通讯信号不稳定等问题,并不能高效、快捷、实用地解决停车场的停车问题。因此,自助扫码的停车场智能管理收
11、费系统诞生了,从传统的停车场人工收费管理模式到感应式IC卡停车场收费管理系统,再到现在的自助扫码停车场智能管理收费系统,不仅解决了许多停车场一直以来都有的低效、不实用等的问题,还能让进入停车场停车的车主在停车的过程中拥有良好的体验,提升停车场的知名度,提高了停车场的经济收入的同时还节省了停车场的人工成本。自助扫码的停车场智能管理收费系统还可以根据经营者的各种不同需求,停车场的大小规模进行系统功能的筛选,最终便能得到经济实用、简洁稳定的停车场智能管理收费系统。本设计旨在设计出方便、高效及稳定的停车场智能管理收费系统,除此之外,停车场智能管理收费系统还拥有一定的扩展功能,能够根据经营者对于不同规模
12、的停车场进行功能扩展,满足经营者不同的管理需求。1.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题在大部分国外发达国家里,对于停车场收费管理系统的研究,已经延续了半个多世纪,现在国外的停车场已经基本摒弃了传统的人工收费管理模式,转而采用先进的停车场智能收费管理系统。在研究停车场智能收费管理系统中,国外的大部分停车场经营者并没有选择接触式读写卡类型的收费模式,反而是选择了非接触类型的收费模式,其中包括远距离射频电子标识和车牌图像影像识别技术,这便使停车场需要使用先进的人工智能识别技术和高度智能化的停车场收费管理设备以确保停车场的日常运行,高科技到来的同时必然会减少传统人工的使用占比,所以现在国外的大部分
13、停车场只需要进行日常简单的设备维护检查,停车场便能够安全高效地运转着,几乎完全地实现了停车场智能收费管理系统的无人化操作。国外的大部分停车场除了拥有先进的人工智能识别技术和高度智能化的停车场收费管理设备之外,他们设备的制造工艺也是非常的优秀的,这也是停车场智能收费管理系统实用、高效、稳定的原因,并不会经常出现车牌信息识别储存错误、收费系统通信信号中断、缴费后停车场无法抬杠等问题。国外的大部分停车场的缴费方式由传统的人工收费,变为了接触式IC卡收费,再到发展成现在的手机电子支付方式,越来越先进的支付方式也体现了停车场智能收费管理系统的高效、快捷的特点。除此之外,这些停车场智能收费管理系统还拥有一
14、定的扩展延伸功能,能根据经营者对于停车场规模的大小和管理方式的不同进行功能添加,亦或是升级停车场智能收费管理系统,让自己经营的停车场更加智能化,例如剩余车位查询技术,车主能够通过手机、电脑等网络设备,通过扫描二维码或是登录停车场智能收费管理系统用户端进行剩余车位数量查询,停车费用查询和剩余车位位置查询等功能。停车场收费管理系统在我国出现的时间是上世纪八十年代,停车场收费管理系统的各种技术都是从国外引进,当时我国的汽车保有量非常地少,所以我国对于停车场收费管理系统的需求也比较低,大部分停车场都是采用传统的停车场人工收费管理模式,只有少数的停车场采用从外国引进的停车场收费管理系统。随着我国经济的快
15、速发展,许多家庭都逐渐地步入小康生活当中,私家车的数量逐年增加,国内的汽车保有量也随之飙升,在如此庞大的汽车数量面前,国内对于停车场的需求越来越大,但是传统的人工收费管理模式缺点过于明显,于是国内也有越来越多的企业和公司开始制作停车场智能收费管理系统,从而取代传统的停车场人工收费管理模式,但是这些制作停车场智能收费管理系统的企业和公司起初并没有独特的特色想法和自主研发的专利,只是单纯地追求模仿国外的停车场智能收费管理系统,亦或是引进购买国外的停车场智能收费管理系统,在停车场智能收费管理系统的市场上鱼龙混杂,品牌繁多且杂乱,没有标志性的国内主流品牌,并且大多数国内的停车场智能收费管理系统可靠性并
16、不高,故障时有发生,这并不能够给国内未来升级研发停车场智能收费管理系统留下技术思想,所以当时国内企业和公司制作的停车场智能收费管理系统在这个智能系统领域里面并没有任何的竞争力。随着时间的推移,国内对于停车场智能收费管理系统的需求并没有减少,市面上一些没有竞争力的品牌也逐渐被市场淘汰,许多国内研发制作停车场智能收费管理系统的企业开始合并创新,根据国内对于停车场智能收费管理系统的需求进行研制开发。从此,国内制作停车场智能收费管理系统的企业创新技术得到了改进,能够自主研制出高新技术的停车场智能收费管理系统,而国内企业研制出的停车场智能收费管理系统也在市面上有了立足的资本。国内外目前很多停车场都采用的
17、是先进的停车场智能收费管理系统,其中包括了车牌快速图像影像识别技术,二维码电子支付技术和远距离射频电子标识技术等,但是这些先进的停车场智能收费管理系统也存在着许多问题。首先,最主要的问题便是设备价格问题,这些设备基本上都采用了许多的高新技术,制作材料也是新型的复合材料,虽然减少了停车场的人工管理成本,但是却增加了维护系统和设备的成本;第二,车牌快速图像影像识别技术,理论上我们可以通过图片或者是小段影像材料得出车牌信息,并将车牌信息传送到停车场智能收费管理系统的数据库当中,便可实现没有使用人工的同时完美地管理停车场的车辆信息问题,但是在停车场实际运用到车牌快速图像影像识别技术的时候,可能会因为停
18、车场摄像头安装位置问题,车辆只配有临时牌照问题,天气原因如大雾大雨问题,车牌出现磨损无法识别问题,车牌号码被污泥垢遮挡时无法识别问题等,最终导致停车场的车牌快速图像影像识别出现错误,造成停车场智能收费管理系统报错或者是系统死机等情况,这便会使要进入停车场的车辆无法进入导致道路堵塞,离开停车场的车辆无法离开被困在停车场,因此,配有了停车场智能收费管理系统的停车场依旧需要传统的人工进行辅助性管理停车场,避免出现停车场智能收费管理系统出现奔溃等情况,虽然停车场需要人工辅助能够正常运转,但是这对于停车场经营者而言,除了要付出高额的设备费用和日常维护费用之外,还需要人工费用来保证停车场的日常正常运转,许
19、多的停车场经营者无疑是不愿意的;还有便是支付问题,当今社会因为土地资源问题,许多的停车场都建设在地下,但是大多数地下停车场的通信信号或多或少都会存在一些问题,这便可能会导致车辆出入停车场时因为网络问题无法实现缴费,亦或是信号被外界干扰导致系统没有收到缴费回应等,引起停车场智能收费管理系统无法接收到缴费成功指令,车辆无法正常出入停车场。1.3本设计应解决的主要问题停车场智能管理收费系统目前已经在国内外绝大部分的停车场中普及,除了需要人工辅助保证整个停车场智能管理收费系统正常运转之外,还存在着一些系统上的技术问题需要解决。主要的停车场智能管理收费系统技术问题有很多,第一个,摄像头扫描车辆的车牌时出
20、现号码识别错误,导致车牌号码存储进停车场智能管理收费系统的数据库时发生异常无法储存,第二个,停车场智能管理收费系统的数据库可能会出现链接失败的情况,第三个,停车场智能管理收费系统的数据库进行身份验证时发生错误,导致用户无法登陆数据库进行操作,第四个,停车场智能管理收费系统的数据库中被存储信息在修改的过程中出现错误,导致数据库最终存储了车辆的错误信息,第五个,停车场智能管理收费系统的数据库在数据读取的过程中出现了重复读取的情况,导致数据库中有多份相同的车辆信息。2本设计停车场智能管理收费系统是以python和数据库SQlite作为系统开发的核心,设计出的一款安全实用、高效快捷的停车场智能管理收费
21、系统,其中设计开发的主要过程包括用python开发出具有车牌识别功能的程序、用数据库SQlite制作停车场智能管理收费系统中的车辆信息储存库和用python实现网页交互功能。2.1硬件设计图2.1 硬件设计流程图基于python和SQLite数据库的停车场智能管理收费系统的硬件设计如图2.1所示。停车场系统的硬件设计由摄像头和装有python和SQLite数据库的计算机组成。其中摄像头使用的型号是C930e,摄像头是作为系统的图像传感器,感光阵列640480,可以对画面进行水平位移和对焦处理,并且还有图像控制功能,适合对车牌信息图片的定位和采集。当车辆进入停车场时,摄像头捕捉到车辆的车牌图片,
22、车牌图片被传输到计算机的停车场系统程序中识别,车辆信息确认之后,道闸抬杠车辆进入停车场;当车辆将要离开停车场时,摄像头捕捉到车辆的车牌图片,车牌图片被传输到计算机的停车场系统程序中识别,车辆信息确认之后,车主用手机扫描二维码并支付停车费,支付成功后道闸抬杠车辆离开停车场。2.2软件设计2.2.1车牌识别功能设计本设计中的车牌识别功能是主要是基于opencv-python实现的,除此之外还包括python中的numpy、tkinter和PIL等模块,其中opencv是计算机的视觉库,能够处理计算机在图像视觉方向上的问题,所以在python中使用opencv模块能够给予本设计在车牌识别上一定的帮助
23、,tkinter模块可以为本设计当中的程序提供窗口和按钮选项等帮助,PIL模块是python是图像处理库,numpy模块支持大量的维度数组与矩阵运算,此外也针对数组运算提供大量的数字函数库,最终设计出来的车牌识别程序如图2.2所示。图2.2 车牌识别程序本设计中的车牌识别功能的基本过程主要有五个大步骤,分别是对车牌图像的预处理、对车牌图像的分割、对车牌的车牌号码区域进行提取、对车牌的车牌号码中各个数字符号进行分割处理和识别分割出来的数字符号,最终得出车牌号码。具体操作如图2.3所示。图2.3 车牌识别功能流程第一步,对车牌图像的预处理,如图2.4所示。对车牌图像的预处理是将停车场出入口的摄像头
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