一种基于物联网技术的智能停车场管理系统及方法与流程

本发明涉及物联网应用技术领域，具体涉及一种基于物联网技术的智能停车场管理系统及方法。

背景技术

随着社会的发展，科技的进步，现在的小轿车已经慢慢的普及每个家庭了，人们出行购物都会开着小轿车自由出行，现在的大型商场通常会建设有地下停车场，以满足顾客的停车需求，现有商场停车场大部分都是收费的停车场，根据停车的时间长短进行收费，而收费的方式又主要分为以下两种，第一种方式是发放ic卡的形式，具体为：当车辆进入停车场时领取一张停车ic卡，车辆驶出停车场时在门禁系统上识别该卡片，进而记录车辆在停车场的停车时间，进行停车收费。然而这种通过停车卡来实现停车收费的方式存在很多弊端，每次进出停车场时都需领取停车卡及交回停车卡，收费程序较为复杂，特别是在进入停车场以及驶出停车场的黄金时段，由于需要停车取卡、还卡，会导致车辆的排队现象。另外一种方式是在停车场的入口以及出口处设置栅栏以及可拍摄车辆车牌号信息的高清摄像头以及可以提取车牌号的识别装置，在汽车驶入停车场时，记录该车辆的车牌号码以及对应进入停车场的时间，当汽车驶离停车场的时候也需要通过摄像头采集车辆的车牌号信息以及驶出的时间，通过驶入与驶出时间的比较计算需要缴纳停车费的数额，然后再驶出口出进行缴费，缴费成功后，栅栏升起，汽车驶离停车场，这种形式与ic卡的形式相比，管理效率会高一些，车辆排队的情况会减少，但是依然存在一下问题。首先，停车费的缴纳依然是统一在停车场的出口处，驶出停车场的汽车都需要在出口处停车缴纳停车费，在某一时段，同时要驶出停车场的车辆较多时，依然会造成排队的现象，另一方面，无法对驶入停车场的车辆是否按规矩停车进行监管，有些车主为了图自己方便，会不按照规划好的停车位停放车辆，而是压线停车，一辆车占用两个车位，造成车位资源的浪费，现有的方式只有派工作人员进行巡查，工作强度较大。

技术实现要素：

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种基于物联网技术的智能停车场管理系统及方法，一方面，能够实现车主在停车场内缴纳停车费，无需在出口处排队缴费；另一方面，还能够规范停车场内的停车秩序，对乱停乱放的车辆施行惩罚性收费。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：一种基于物联网技术的智能停车场管理系统，包括停车场管理计算机、多组停车位智控设备、停车场入口车辆信息采集装置以及停车场出口智能栏栅，停车场入口车辆信息采集装置包括悬挂在停车场入口处上方的入口车辆信息捕捉摄像头，入口车辆信息捕捉摄像头拍摄到的车辆信息照片传输至停车场管理计算机，停车场出口智能栏栅包括可自动升降的道闸以及用于采集驶出停车场车辆信息的出口车辆信息捕捉摄像头，出口车辆信息捕捉摄像头捕捉到的车辆信息照片传输至停车场管理计算机；

停车场内每个停车位处均设置有一组停车位智控设备，每组停车位智控设备均包括停车位处理器、计费终端、用于捕捉车牌号信息的第一摄像头、设置在停车位正上方的第二摄像头、用于显示停车位是否空闲的状态指示灯、设置在停车位尾部的撞杆组件以及设置在停车位头部的可控地锁组件；

撞杆组件包括固定底座、撞杆、钢球连接件、拉簧和拉力传感器，固定底座为上端开口的筒体，钢球连接件由基板和钢球组成，基板由相互对接在一起的左基板和右基板构成，左基板和右基板的对接面上设置有弧形槽，左基板和右基板对接后形成可卡设钢球的弧形腔，钢球的中部嵌设在弧形腔内，钢球可在自由转动且不会从弧形腔中脱出，基板设置在固定底座的开口处，撞杆下端与钢球固定连接，钢球位于基板下方的球体上设置有尾杆，尾杆与撞杆的轴线相互平行设置，尾杆通过拉簧与固定底座的底部连接，且拉簧与固定底座之间设置有拉力传感器，拉力传感器与停车位处理器连接；

可控地锁组件包括u形挡杆和减速电机，停车位靠近头部外侧的位置设置有地坑，u形挡杆的两端分别通过转轴和轴承座设置在地坑内，其中一端转轴的一侧设置有减速电机，减速电机的输出轴与该转轴传动连接，减速电机的控制器与停车位处理器连接；

计费终端具有可供操作的触摸屏以及内置的计费模块和语音模块，触摸屏可显示停车费用信息以及缴费方式信息，语音模块可根据停车位处理器的指令发出不同内容的语音，计费终端与停车位处理器连接。

作为本发明一种基于物联网技术的智能停车场管理系统的进一步优化：位于入口车辆信息捕捉摄像头前方的地面上设置有多个减速带。

作为本发明一种基于物联网技术的智能停车场管理系统的进一步优化：所述第一摄像头和第二摄像头处均配备有补光灯，在环境光线较弱的情况下，可通过补光灯进行补光，以使摄像头的拍照更加清晰。

作为本发明一种基于物联网技术的智能停车场管理系统的进一步优化：所述计费终端通过支杆固定在对应停车位的附近。

一种基于物联网技术的智能停车场管理方法，体包括以下内容：

一、车辆驶入停车场阶段

1-1：车辆驶入停车场时，位于停车场入口处上方的入口车辆信息捕捉摄像头拍摄带有车牌号信息的车辆照片，并将该车辆照片传输至停车场管理计算机，停车场管理计算机通过内置的识别软件识别出车辆照片中的车牌号码，并与接收到照片的时间信息绑定，然后将车牌号码及其对应进入停车场的时间信息绑定存储至停车场管理计算机的数据库中；

二、车辆在停车场内的停车阶段

2-1：车辆找到合适的停车位，驶入停车位后，汽车的头部或尾部会抵住撞杆，使撞杆发生倾斜，同时拉力传感器感受到拉力的变化并将信息传输至停车位处理器，待撞杆保持倾斜状态超过设置的时间时，停车位处理器发出指令使第一摄像头和第二摄像头分别对车辆进行拍照，并将照片传输至停车位处理器，停车位处理器将第二摄像头的传输照片进行分析，判断车辆是否越线停放：

2-2：如果，经车位处理器分析判断，该车辆未越线停放，则车位处理器发出以下指令：a：向计费组件发出指令，使其内置的语音模块发出“车已停好，购物愉快”的语音；b:向计费组件发出指令，开始计时；c:将第一摄像头拍摄的照片发送至停车场管理计算机，停车场管理计算机通过内置的识别软件识别出照片中的车牌号码，并将车牌号码与车位编号进行绑定，储存至停车场管理计算机的数据库中并与该车牌进入停车场的信息绑定在一起；d:向停车位上方的状态指示灯发出指令，使其发出红色灯光；e:向可控地锁组件发出指令，使地锁启动，防止车辆未缴纳停车费就驶出停车场；

2-3：如果，经车位处理器分析判断，该车辆属于越线停放，则停车位处理器向计费终端发出指令，使其内置的语音模块发出“车未停好，请调整，否则将收取双倍停车费”的语音，车辆进行调整后，待撞杆保持倾斜状态超过设置的时间时，停车位处理器发出指令使第一摄像头和第二摄像头分别对车辆进行拍照，并将照片传输至停车位处理器，停车位处理器将第二摄像头传输的照片进行分析，判断车辆是否按越线停放，若经车位处理器分析判断，该车辆未越线停放，则执行2-2步骤中的指令；

2-4：如果，经车位处理器分析判断，该车辆属于越线停放，则车位处理器向计费终端发出指令，使其内置的语音模块发出“车未停好，请调整，否则将收取双倍停车费”的语音，车辆未进行调整，待撞杆保持倾斜状态超过规定时间后，车位处理器发出以下指令：a：向收费组件发出指令，开始计时，并标注该计费标准为双倍计费；b:将第一摄像头拍摄的照片发送至停车场管理计算机，停车场管理计算机通过内置的识别软件识别出照片中的车牌号码，并将车牌号码与车位编号进行绑定，储存至停车场管理计算机的数据库中并与该车牌进入停车场的信息绑定在一起；c:将第二摄像头拍摄的车辆越线停车的证据照片发送至停车场管理计算机，并与该车辆的其他信息绑定在一起；d:向停车位上方的提示灯发出指令，使其发出红色灯光；e:向可控地锁组件发出指令，使地锁启动；

2-5：当车辆欲驶出停车场时，在计费终端上点击结束停车的按钮，计费终端根据停车的时间计算出停车费用明细，并在屏幕上显示费用信息以及付款信息，车主缴费成功后，车位处理器发出以下指令：a:缴费成功的信息发送至停车场管理计算机与该车辆的其他信息绑定；b：向可控地锁组件发出指令，收起地锁；c：向停车位上方的提示灯发出指令，使其发出绿色灯光。

三、车辆驶出停车场阶段

汽车驶离出口处时，停车场出口智能栏栅自带的摄像头拍摄车辆照片，并传输至停车场管理计算机，停车场管理计算机通过内置的识别软件识别出车辆照片中的车牌号码，然后核对该车牌号码的缴费信息，根据不同的情况具有以下几种处理方法：

3-1：若停车场管理计算机的数据库内具有该车辆的缴费信息，则升起道闸，放行车辆，同时将数据库内该车辆的全部信息删除；

3-2：若停车场管理计算机的数据库内具有该车辆的缴费信息，但缴费时间距离目前时间超过设定的时间时，需要补缴费用才能放行；

3-3：若停车场管理计算机的数据库内没有该车辆的缴费信息，但是有该车辆进入停车场时间的信息，则停车场管理计算机调取该车辆进入停车场的时间信息，根据该车辆的进入时间进行计费，现场缴费后放行；

3-4：若停车场管理计算机的数据库内没有该车辆的任何信息，则认定该车辆非法进入停车场，收取足额停车费后放行。

所述步骤2-1中，待撞杆保持倾斜状态超过5-20秒后，停车位处理器发出指令使第一摄像头和第二摄像头分别对车辆进行拍照。

所述步骤2-4中，待撞杆保持倾斜状态超过1-5min后，车位处理器发出指令。

有益效果

一、本发明的智能停车场管理系统及方法可实现车主在停车场内缴费，无需在出口处排队缴费，每个停车位均对应有一个计费终端，车辆需要驶离停车场时，在自己车位对应的计费终端进行缴费即可；

二、本发明的智能停车场管理系统及方法的计费较为准确，计费的时间从车完全停好开始计算，车辆在停车场中寻找车位的时间以及车辆驶出停车场路途的时间不计算在内，能够满足精细化停车计费的需求；

三、本发明的智能停车场管理系统及方法可规范停车场内的停车秩序，对乱停乱放的车辆实施惩罚性收费，每个停车位的正上方均对应设置有摄像头，当摄像头拍摄的照片经处理器分析判断为越线停车时，会语音警示及时调整车辆的位置，如果未进行调整，直接越线停车，系统计费时会进行双倍计费，给予乱停乱放车辆一定程度上的惩罚，以达到规范停车秩序的目的；

四、本发明的智能停车场管理系统及方法具有机械式计费触发装置，当车辆停入车位时，车辆的头部或尾部会碰撞到撞杆，使撞杆发生倾斜，进而使拉力传感器感受到拉力变化，在满足设定条件后，会触发计费，这种机械式触发装置工作性能较为稳定，不易出差错，可保证管理系统稳定运行。

附图说明

图1为本发明智能停车场管理系统的结构原理示意图；

图2为本发明智能停车场管理系统中停车位智控设备的结构原理示意图；

图3为本发明智能停车场管理系统中撞杆组件的结构示意图；

图4为本发明智能停车场管理系统中撞杆组件处于触发状态的结构示意图；

图5为本发明智能停车场管理系统中撞杆组件处于触发状态时撞杆与汽车之间的关系示意图；

图6为汽车以标准方式停入停车位的示意图；

图7为汽车越线停车停入停车位的示意图；

图中标记：1、固定底座，2、撞杆，3、拉簧，4、拉力传感器，5、基板，6、钢球，7、尾杆。

具体实施方式

以下结合具体实施方式进一步对本发明的技术方案进行阐述。

实施例1

如图1所示：一种基于物联网技术的智能停车场管理系统，包括停车场管理计算机、多组停车位智控设备、停车场入口车辆信息采集装置以及停车场出口智能栏栅，停车场入口车辆信息采集装置包括悬挂在停车场入口处上方的入口车辆信息捕捉摄像头，入口车辆信息捕捉摄像头捕捉到的车辆信息照片传输至停车场管理计算机，停车场出口智能栏栅包括可自动升降的道闸以及用于采集驶出停车场车辆信息的出口车辆信息捕捉摄像头，出口车辆信息捕捉摄像头捕捉到的车辆信息照片传输至停车场管理计算机。

停车场管理计算机、停车位智控设备、停车场入口车辆信息采集装置以及停车场出口智能栏栅中均包括无线通信模块，相互之间通过无线网络传输信息及数据。

在停车场的入口处，位于入口车辆信息捕捉摄像头前方的地面上设置有多个减速带，目的是为了迫使进入停车场的车辆减速，以便入口车辆信息捕捉摄像头能够顺利、清楚地拍摄到车辆的车牌号信息。

停车场出口智能栏栅的硬件结构可采用现有技术中智能栏栅的结构，其结构本身并非本发明的创新点所在，因此，不再详细描述，智能栏栅的控制方法会在下文中进行详述。

如图2所示：停车场内每个停车位处均设置有一组停车位智控设备，每组停车位智控设备均包括停车位处理器、计费终端、用于捕捉车牌号信息的第一摄像头、设置在停车位正上方的第二摄像头、用于显示停车位是否空闲的状态指示灯、设置在停车位尾部的撞杆组件以及设置在停车位头部的可控地锁组件。关于停车位头部和尾部的定义可参见图5所示。

停车位智控设备中的停车位处理器与计费终端、第一摄像头、第二摄像头、状态指示灯、撞杆组件中的传感器以及可控地锁组件可通过有线的形式传输数据，也可通过无线通信的方式传输数据。

用于捕捉车牌号信息的第一摄像头可以设置在停车位头部或尾部的上方，摄像头的镜头朝向车辆头部的车牌或者尾部的车牌位置斜向下设置，以便能够准确地拍摄到带有车牌号信息的照片。

所述第一摄像头和第二摄像头处均配备有补光灯，在环境光线较弱的情况下，可通过补光灯进行补光，以使摄像头的拍照更加清晰。

如图3所示：撞杆组件包括固定底座1、撞杆2、钢球连接件、拉簧3和拉力传感器4，固定底座1为上端开口的筒体，钢球连接件包括由基板5和钢球6组成，基板5由相互对接在一起的左基板和右基板构成，左基板和右基板的对接面上设置有弧形槽，左基板和右基板对接后形成可卡设钢球6的弧形腔，钢球6的中部嵌设在弧形腔内，钢球6可在自由转动且不会从弧形腔中脱出，基板5设置在固定底座的开口处，撞杆2下端与钢球6固定连接，钢球6位于基板5下方的球体上设置有尾杆7，尾杆7通过拉簧3与固定底座1的底部连接，且拉簧3与固定底座1之间设置有拉力传感器4，拉力传感器4与停车位处理器连接。拉力传感器可以采用现有技术中较小型的拉力传感器，例如，可以使用上海游然传感科技有限公司的微小直径拉压力传感器evt-14ct，也可以使用常州瑞尔特测控系统有限公司的测力传感器t302。

撞杆组件为触发装置，撞杆组件的结构原理为：撞杆2的下端与钢球6固定连接，由于钢球6可自由转动，因此，撞杆2可在任意方向的外力作用下进行倾斜，初始状态下，撞杆2在拉簧3的拉力作用下，保持竖直状态，当有车辆驶入车位时，车辆的车头或者车尾会强制撞杆2转动而变得倾斜，此时，拉簧3的形变会变大，进而，拉力传感器4感受到拉力变大，产生相应的电信号传输至停车位处理器。

可控地锁组件包括u形挡杆和减速电机，停车位靠近头部外侧的位置设置有地坑，u形挡杆的两端分别通过转轴和轴承座设置在地坑内，其中一端转轴的一侧设置有减速电机，减速电机的输出轴与该转轴传动连接，减速电机的控制器与停车位处理器连接，可控地锁组件在运行过程中，u形挡杆并非强制翻转形式，当遇到较大阻力时，会停止翻转，防止损坏车辆。可控地锁组件还可以采用现有技术中的地锁形式，只要能实现电控功能即可。

计费终端可通过支杆固定在对应停车位的附近，计费终端具有可供操作的触摸屏以及内置的计费模块和语音模块，触摸屏可显示停车费用信息以及缴费方式信息，语音模块可根据停车位处理器的指令发出不同内容的语音，计费终端与停车位处理器连接。现有技术中的计费终端形式很多，均可应用至本发明的管理系统中，计费终端非本发明的创新点所在，不再进行详述。

计费终端可以实现的支付方式有现金支付、微信支付、支付宝支付以及银联支付，如何实现上述支付手段为现有技术，在此不再详述。

实施例2：

一种基于物联网技术的智能停车场管理方法，具体包括以下内容：

一、车辆驶入停车场阶段

1-1：车辆驶入停车场时，位于停车场入口处上方的入口车辆信息捕捉摄像头拍摄带有车牌号信息的车辆照片，并将该车辆照片传输至停车场管理计算机，停车场管理计算机通过内置的识别软件识别出车辆照片中的车牌号码，并与接收到照片的时间信息绑定，然后将车牌号码及其对应进入停车场的时间信息绑定存储至停车场管理计算机的数据库中。

二、车辆在停车场内的停车阶段

2-1：车辆找到合适的停车位，驶入停车位后，汽车的头部或尾部会抵住撞杆，使撞杆发生倾斜，同时拉力传感器感受到拉力的变化并将信息传输至停车位处理器，待撞杆保持倾斜状态超过10秒时，停车位处理器发出指令使第一摄像头和第二摄像头分别对车辆进行拍照，并将照片传输至停车位处理器，停车位处理器将第二摄像头的传输照片进行分析，判断车辆是否越线停放。由于第二摄像头拍摄的照片是由上往下拍摄的，拍摄出来的照片能够很清楚地看到汽车是否压到停车位的线，这种功能可以通过现有技术中的软硬件实现，如何判断的具体实现方法为现有技术，也并非本发明的创新所在，因此，不再详述。

2-2：如果，经车位处理器分析判断，该车辆未越线停放，则车位处理器发出以下指令：a：向计费组件发出指令，使其内置的语音模块发出“车已停好，购物愉快”的语音；b:向计费组件发出指令，开始计时；c:将第一摄像头拍摄的照片发送至停车场管理计算机，停车场管理计算机通过内置的识别软件识别出照片中的车牌号码，并将车牌号码与车位编号进行绑定，储存至停车场管理计算机的数据库中并与该车牌进入停车场的信息绑定在一起；d:向停车位上方的状态指示灯发出指令，使其发出红色灯光；e:向可控地锁组件发出指令，使地锁启动，防止车辆未缴纳停车费就驶出停车场。

2-3：如果，经车位处理器分析判断，该车辆属于越线停放，则车位处理器向计费终端发出指令，使其内置的语音模块发出“车未停好，请调整，否则将收取双倍停车费”的语音，车辆进行调整后，待撞杆保持倾斜状态超过设置的时间时，第二摄像头启动，由上往下拍照，并将照片传输至停车位处理器，停车位处理器将第二摄像头的照片进行分析，判断车辆是否按越线停放，若经车位处理器分析判断，该车辆未越线停放，则执行2-1步骤中的指令。

2-4：如果，经车位处理器分析判断，该车辆属于越线停放，则车位处理器向计费终端发出指令，使其内置的语音模块发出“车未停好，请调整，否则将收取双倍停车费”的语音，车辆未进行调整，待撞杆保持倾斜状态超过2分钟，车位处理器发出以下指令：a：向收费组件发出指令，开始计时，并标注该计费标准为双倍计费；b:将第一摄像头拍摄的照片发送至停车场管理计算机，停车场管理计算机通过内置的识别软件识别出照片中的车牌号码，并将车牌号码与车位编号进行绑定，储存至停车场管理计算机的数据库中并与该车牌进入停车场的信息绑定在一起；c:将第二摄像头拍摄的车辆越线停车的证据照片发送至停车场管理计算机，并与该车辆的其他信息绑定在一起；d:向停车位上方的提示灯发出指令，使其发出红色灯光；e:向可控地锁组件发出指令，使地锁启动。

2-5：当车辆欲驶出停车场时，在计费终端上点击结束停车的按钮，计费终端根据停车的时间计算出停车费用明细，并在屏幕上显示费用信息以及付款信息，车主缴费成功后，车位处理器发出以下指令：a:缴费成功的信息发送至停车场管理计算机与该车辆的其他信息绑定；b：向可控地锁组件发出指令，收起地锁；c：向停车位上方的提示灯发出指令，使其发出绿色灯光。

三、车辆驶出停车场阶段

汽车驶离出口处时，停车场出口智能栏栅自带的摄像头拍摄车辆照片，并传输至停车场管理计算机，停车场管理计算机通过内置的识别软件识别出车辆照片中的车牌号码，然后核对该车牌号码的缴费信息，根据不同的情况具有以下几种处理方法。

3-1：若停车场管理计算机的数据库内具有该车辆的缴费信息，则升起道闸，放行车辆，同时将数据库内该车辆的全部信息删除；

3-2：若停车场管理计算机的数据库内具有该车辆的缴费信息，但缴费时间距离目前时间超过设定的时间时，需要补缴费用才能放行；

3-3：若停车场管理计算机的数据库内没有该车辆的缴费信息，但是有该车辆进入停车场时间的信息，则停车场管理计算机调取该车辆进入停车场的时间信息，根据该车辆的进入时间进行计费，现场缴费后放行，这种情况下的计费可以适当提高计费标准，可以按照标准费用的1.2-1.5倍计费，因为，没有缴费信息，肯定是没有按照正常的程序去停车；

3-4：若停车场管理计算机的数据库内没有该车辆的任何信息，则认定该车辆非法进入停车场，收取足额停车费后放行。

如果停车场管理计算机接收到车辆进入停车场的信息，但是未在规定时间内（30min）收到该车辆与停车位编号绑定的信息，则标定该车辆驶离停车场时，按照进入停车场的时间到驶离停车场的时间进行计费。主要是防止车辆进停车场后，不停入停车位，不触发计费装置，待准备离开停车场时，再去触发计费装置，短暂计费的情况。

需要说明的是，在实际应用过程中，还会出现很多极端的情况，当遇到极端的情况时，可以按照认为制定的处理办法进行临时处理。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。