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一种基于云计算的停车场车位检测系统.pdf

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一种 基于 计算 停车场 车位 检测 系统
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摘要
申请专利号:

CN201710110127.2

申请日:

2017.02.28

公开号:

CN106683479A

公开日:

2017.05.17

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 著录事项变更IPC(主分类):G08G 1/14变更事项:申请人变更前:中原工学院变更后:中原工学院变更事项:地址变更前:451191 河南省郑州市新郑市双湖镇经济技术开发区淮河路1号变更后:451191 河南省郑州市新郑双湖经济技术开发区淮河路1号|||实质审查的生效IPC(主分类):G08G 1/14申请日:20170228|||公开
IPC分类号: G08G1/14; G08G1/04 主分类号: G08G1/14
申请人: 中原工学院
发明人: 张朋; 郭琳琳; 常静; 肖俊明; ?#20113;?#20964;; 杨益; 付邦胜; 江涛; 王双红; 靳莹瑞
地址: 451191 河南省郑州市新郑市双湖镇经济技术开发区淮河路1号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 郑州优盾知识产权代理有限公司 41125 代理人: 孙诗雨;栗改
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法律状态
申请(专利)号:

CN201710110127.2

授权公告号:

||||||

法律状态公告日:

2018.12.25|||2017.06.09|||2017.05.17

法律状态类?#20572;?/td>

著录事项变更|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明提出了一种基于云计算的停车场车位检测系统,包括车位云管理服务器和至少一个车位检测系统,车位检测系统包括收发单元和若干个车位信息测量设备,车位信息测量设?#24178;?#32622;在车位上,车位信息测量设备包括超声波传感器、声表面波压力传感器、信息控制器和第一射频收发模块,超声波传感器、声表面波压力传感器和第一射频收发模块均与信息控制器相连接,相邻车位信息测量设备之间通过第一射频收发模块相连接,第一射频收发模块与收发单元相连接,收发单元与车位云管理服务器相连接。本发明实?#22791;?#27979;车位停车信息,准确度高、抗干扰能强,通过射频方式传送信息,成本?#20572;?#21151;耗?#20572;?#21487;实现云检测,信息化程度高。

权利要求书

1.一种基于云计算的停车场车位检测系统,包括车位云管理服务器和至少一个车位检
测系统,其特征在于:所述车位云管理服务器通过网络分别与车位检测系?#22330;?#36710;位状态显示
器和用户终端相连接;所述车位检测系统包括收发单元和若干个车位信息测量设备,车位
信息测量设?#24178;?#32622;在车位上,车位信息测量设备包括超声波传感器、声表面波压力传感器、
信息控制器和第一射频收发模块,超声波传感器、声表面波压力传感器和第一射频收发模
块均与信息控制器相连接,相邻车位信息测量设备之间通过第一射频收发模块相连接,第
一射频收发模块与收发单元相连接,收发单元与车位云管理服务器相连接。
2.根据权利要求1所述的基于云计算的停车场车位检测系统,其特征在于,所述收发单
元包括第二射频收发模块、控制模块、RS485通信模块、RS232接口模块和以太网模块,第二
射频收发模块、RS485通信模块、RS232接口模块和以太网模块均与控制模块相连接,第二射
频收发模块与车位信息测量设备的第一射频收发模块相连接,RS485通信模块、RS232接口
模块和以太网模块与车位云管理服务器相连接。
3.根据权利要求1或2所述的基于云计算的停车场车位检测系统,其特征在于,所述车
位信息测量设备安装在按照车辆驶入的方向对应车位的入口三?#31181;?#19968;处;所述收发单元设
置在停车场检测系统的中心位置,收发单元安装在停车场检测系统的路面上或者高空处。
4.根据权利要求2所述的基于云计算的停车场车位检测系统,其特征在于,所述车位云
管理服务器包括访问层、服务管理层、云管理层、资源层,负责对现场数据存储管理,为用户
提供多种虚拟机、软件和开发平台的云服务;所述车位云管理服务器包括实时车位信息模
块、管理系?#22330;?#20113;车位服务目录、部署工具、云服务平台和系统监控模块,实时车位信息模块
分别与管理系?#22330;?#20113;车位服务目录相连接,管理系统分别与云车位服务目录、部署工具、系
统监控模块相连接,部署工具分别与云车位服务目录、云服务平台相连接,云服务平台与系
统监控模块相连接。
5.根据权利要求2所述的基于云计算的停车场车位检测系统,其特征在于,其工作方法
为:收发单元的第二射频收发模块接收到车位信息测量设备采集的有效车位信息后,先将
相应信息传送到收发单元的控制模块,控制模块进行相应过滤、压缩、编码处理;控制模块
根据具体现场配置将处理后的数据通过以太网模块、RS485通信模块RS232接口模块或者第
二射频收发模块发?#36879;?#36710;位云管理服务器;车位云管理服务器接收收发单元发送的即时车
位数据,存储在车位云管理服务器的云服务平台,用户通过web、APP访问云服务平台实时查
询停车场现场动态的车位信息;车位云管理服务器计算和分析接收的车位数据,并将结果
通过网络显示在车位状态显示器上或通过收发单元返回给车位信息测量设备,车位状态显
示器显示每个停车场的车位信息,每个车位检测系统了解其内的车位停放数据。

说明书

一种基于云计算的停车场车位检测系统

技术领域

本发明涉及公共停车物联网管理的技术领域,具体涉及一种基于云计算的停车场
车位检测系?#22330;?br />

背景技术

现有停车场车位检测系统主要有视频车位检测型、红外车位检测型和地磁传感型
三类方法。其中,现有视频车位检测型方法对环境变化适应性差,抗干扰能力差,对光强度
要求较高,例如在夜晚、阴雨天,车位检测准确度较差,?#39029;?#26412;较高。红外车位检测型方法,
有一定检测精度,但在红外光传播路径上不能有?#20064;?#29289;,不适合在室外或者环境复杂的环
?#25345;?#24212;用。地磁传感型方法,有一定检测精度,速度也较高,但大都需要破土动工,后期检修
维护困难,也不太适合大范围推广。基于当前的停车场车位检测系统存在的不足,亟待提供
一种新型、智能化停车场车位检测系?#22330;?br />

发明内容

针对现有停车场车位检测准确度差、抗干扰能力差、成本高的技术问题,本发明提
出一种基于云计算的停车场车位检测系统,检测准确度高、抗干扰能力强,实现了车位停车
状态的高精准度测量,利用无线传输构建车位管理云信息平台,大大提高了停车场车位检
测系统的智能化、信息化水平。

为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是:一种基于云计算的停车场车位检
测系统,包括车位云管理服务器和至少一个车位检测系统,所述车位云管理服务器通过网
络分别与车位检测系?#22330;?#36710;位状态显示器和用户终端相连接;所述车位检测系统包括收发
单元和若干个车位信息测量设备,车位信息测量设?#24178;?#32622;在车位上,车位信息测量设备包
括超声波传感器、声表面波压力传感器、信息控制器和第一射频收发模块,超声波传感器、
声表面波压力传感器和第一射频收发模块均与信息控制器相连接,相邻车位信息测量设备
之间通过第一射频收发模块相连接,第一射频收发模块与收发单元相连接,收发单元与车
位云管理服务器相连接。

所述收发单元包括第二射频收发模块、控制模块、RS485通信模块、RS232接口模块
和以太网模块,第二射频收发模块、RS485通信模块、RS232接口模块和以太网模块均与控制
模块相连接,第二射频收发模块与车位信息测量设备的第一射频收发模块相连接,RS485通
信模块、RS232接口模块和以太网模块与车位云管理服务器相连接。

所述车位信息测量设备安装在按照车辆驶入的方向对应车位的入口三?#31181;?#19968;处;
所述收发单元设置在停车场检测系统的中心位置,收发单元安装在停车场检测系统的路面
上或者高空处。

所述车位云管理服务器包括访问层、服务管理层、云管理层、资源层,负责对现场
数据存储管理,为用户提供多种虚拟机、软件和开发平台的云服务;所述车位云管理服务器
包括实时车位信息模块、管理系?#22330;?#20113;车位服务目录、部署工具、云服务平台和系统监控模
块,实时车位信息模块分别与管理系?#22330;?#20113;车位服务目录相连接,管理系统分别与云车位服
务目录、部署工具、系统监控模块相连接,部署工具分别与云车位服务目录、云服务平台相
连接,云服务平台与系统监控模块相连接。

其工作方法为:收发单元的第二射频收发模块接收到车位信息测量设备采集的有
效车位信息后,先将相应信息传送到收发单元的控制模块,控制模块进行相应过滤、压缩、
编码处理;控制模块根据具体现场配置将处理后的数据通过以太网模块、RS485通信模块
RS232接口模块或者第二射频收发模块发?#36879;?#36710;位云管理服务器;车位云管理服务器接收
收发单元发送的即时车位数据,存储在车位云管理服务器的云服务平台,用户通过web、APP
访问云服务平台实时查询停车场现场动态的车位信息;车位云管理服务器计算和分析接收
的车位数据,并将结果通过网络显示在车位状态显示器上或通过收发单元返回给车位信息
测量设备,车位状态显示器显示每个停车场的车位信息,每个车位检测系统了解其内的车
位停放数据。

本发明的有益效果?#21644;?#36807;车位信息测量设备中的声表面波压力传感器?#32479;?#22768;波传
感器实现实?#22791;?#27979;车位停车信息,准确度高、抗干扰能强;车位信息测量设备组内部间、车
位信息测量设备与车位云管理服务器间通过射频方式传送信息,成本?#20572;?#21151;耗?#20572;?#36710;位信息
测量设备与车位云服务器可构建车位信息云,停车场车位检测系统可实现云检测,信息化
程度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而?#20934;?#22320;,下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以
根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的原理结构图。

图2为本发明车位信息测量设备的结构示意图。

图3为本发明收发单元的结构示意图。

图4为本发明车位云管理服务器数据传送的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方?#38468;?#34892;清楚、完
整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提?#28388;?#33719;得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图3所示,一种基于云计算的停车场车位检测系统,包括车位云管理
服务器和至少一个车位检测系统,车位云管理服务器设置在监控中?#27169;?#36710;位检测系统负责
停车场车位信息的采集,可根据停车场的大小布置一个或多个车位检测系?#22330;?#36710;位云管理
服务器通过网络分别与车位检测系?#22330;?#36710;位状态显示器和用户终端相连接。车位检测系统
包括收发单元和若干个车位信息测量设备,车位信息测量设?#24178;?#32622;在车位上,对车位的停
车信息进行采集,并与临近的车位信息测量设备进行数据信息的融合处理。车位信息测量
设备包括超声波传感器、声表面波压力传感器、信息控制器和第一射频收发模块,超声波传
感器、声表面波压力传感器和第一射频收发模块均与信息控制器相连接。声表面波压力传
感器用于感应对应车位上车重压力信号,超声波传感器用于感应车位上车辆的存在。信息
控制器通过声表面波压力传感器的声表面波压力信号?#32479;?#22768;波传感器的超声波信号综合
判断车位上是否有车。相邻车位信息测量设备之间通过第一射频收发模块相连接,第一射
频收发模块与收发单元相连接,收发单元与车位云管理服务器相连接。

如图2所示,车位信息测量设备的信息控制器为FPGA控制逻辑芯片,FPGA控制逻辑
芯片中设有MCU控制器,基于FPGA设计实现。信息控制器通过端口控制器采集超声波传感器
和声表面波压力传感器的测量数据,然后通过DSP阵列、逻辑控制处理,?#28304;?#29702;后的数据进
行建模、滤波、声信号和压力信号的辨识,最后通过MCU控制器传送至第一射频收发模块。信
息控制器?#28304;?#29702;后的数据进行建模、滤波、声信号和压力信号的辨识的具体过程为:基于
Simulink仿真平台,建立一个mdl模型文件,用图形方式调用DSPbuilder或Simulink库中的
建立超声和压力信号模?#20572;?#22312;matlab环?#25345;?#32534;写时间序列建模、卡尔曼滤波、超声距离计算
M函数,通过matlab Fcn模块调入Simulink平台,并对模型进行仿真,将仿真结果转化为
VHDL语言,用QuartusI综合后下载到FPGA芯片。这些模型和算法的协调工作由FPGA芯片集
成的MCU控制器内核,即有NisoII软核处理器完成,FPGA芯片采用Altera公司的
EP4CE15FC8N芯片。第一射频收发模块采用CC1101芯片,声表面波压力传感器集成SNN1010
声表面波压力传感器,超声波传感器采用HC-SR04超声传感器。若干个车位信息测量设备组
成一组,每一组车位信息测量设备共用一个收发单元,实现与车位云管理服务器数据和命
令的传输。声表面波压力传感器、超声波传感器输出信号输入信息控制器的FPGA处理芯片,
经综?#19979;?#36753;运算后判断车位情况(?#21152;?#25110;空闲)。若有车泊入或者离开,信息控制器唤醒第
一射频收发模块,向对应的收发单元发?#22270;?#26102;车位信息。

如图3所示,收发单元包括第二射频收发模块、控制模块、RS485通信模块、RS232接
口模块和以太网模块,第二射频收发模块、RS485通信模块、RS232接口模块和以太网模块均
与控制模块相连接,第二射频收发模块与车位信息测量设备的第一射频收发模块相连接,
RS485通信模块、RS232接口模块和以太网模块与车位云管理服务器相连接。第二射频收发
模块选用CC1101芯片,以太网通信模块采用10M独立以太网控制器ENC28J60,控制模块选用
意法半导体公司推出的控制器STM32F103芯片。

收发单元的第二射频收发模块接收到车位信息测量设备采集的有效车位信息后
(可能来自一个或者多个车位信息测量设备),先将相应信息传送到收发单元的控制模块,
控制模块进行相应过滤、压缩、编码等处理。根据具体现场配置,控制模块将处理后的数据
通过以太网模块(有线网络)、RS485通信模块RS232接口模块或者第二射频收发模块发?#36879;?br />车位云管理服务器,车位状态显示器显示每个停车场的车位信息,用户终端通过网络查询
每个停车场的车位信息。

优选地,车位信息测量设备安装在按照车辆驶入的方向对应车位的入口三?#31181;?#19968;
处。收发单元设置在停车场检测系统的中心位置,收发单元安装在停车场检测系统的路面
上或者高空处。

如图4所示,车位云管理服务器可以分为四层,访问层、服务管理层、云管理层、资
源层,除了负责对现场数据存储管理功能外,还可为用户提供多种虚拟机、软件和开发平台
等云服务。车位云管理服务器包括实时车位信息模块、管理系?#22330;?#20113;车位服务目录、部署工
具、云服务平台和系统监控模块,实时车位信息模块分别与管理系?#22330;?#20113;车位服务目录相连
接,管理系统分别与云车位服务目录、部署工具、系统监控模块相连接,部署工具分别与云
车位服务目录、云服务平台相连接,云服务平台与系统监控模块相连接。车位云管理服务器
基于加利福尼亚大学的Eucalyptus云平台开发,接收车位信息采集设备的数据,存储在云
服务平台,用户通过web可以访问云服务平台实时查询现场车位应用情况信息。车位云管理
服务器通过网络与用户的计算机相连接,车位云管理服务器通过无线与车位状态显示器相
连接。车位云管理服务器接收收发单元发送的即时车位数据,存储在车位云管理服务器的
云服务平台,用户通过web、APP等可以访问云服务平台实时查询停车场现场动态的车位信
息。车位云管理服务器也可以计算和分析接收的车位数据,并将结果通过收发单元返回给
车位信息测量设备,每个车位检测系统可以知道其内的车位停放数据。

本发明的工作过程如下,车位信息测量设备实时采集所在车位的声波和压力数
据,分析计算得到车位状态?#38382;?#20043;后,通过第一射频收发模块实时数据上传至收发单元,收
发单元将该组内的车位信息测量设备处理后的数据传送至车位云管理服务器。云车位服务
目录是用户可以访问的服务清单,主要有车位预定服务,车位状态查询服务,车位计时服
务,车位计费服务,车位状态发布服务等;管理系统模块负责管理和分配所有可用资源,其
核心是负载均衡和资源调配;部署工具负责在分配的计算节点上准备车位云任务运行环
?#24120;?#31995;统监控模块负责车位云管理服务器和车位信息测量设备节点的运行状态,并完成车
位信息测量运行情况的统计;车位云管理服务器接负责车位云相关数据的计算、存储和分
析。

本发明采用云计算技术、声表面波压力传感技术、超声波检测技术实现对停车场
车位的高准确度检测,且使用射频传输,集成化设计,可实现高精度、?#32479;?#26412;化。云计算技术
可实现停车场车位检测系统的智能化、信息化、大数据化水平,可为智能交通、智慧城市建
设提供强有力支撑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精
神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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本文标题:一种基于云计算的停车场车位检测系统.pdf
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