泊域智护——多功能智能车位锁

申报人：朱文杰申报日期：2025-01-04

基本情况

所属批次:

2025年批次

项目名称:

泊域智护——多功能智能车位锁学生申报

项目类型:

创新训练项目

所属学科门类:

工学

所属专业类:

计算机类

项目来源名称:

学生来源于教师科研项目选题

项目归属学院:

项目期限:

一年期

项目简介:

《泊域智护》项目致力于规范停车管理，缓解车位紧张，实现车位智能化管理。本项目的车位锁采用py-AI k210开发板，已实现车牌精准识别技术。通过结合车位锁和图像的识别，实现特定距离精准识别车牌号完成自动开关锁，提升停车效率以达到采用智能化方式保护私家车车位的目的。在实现车牌智能识别的基础上，我们继续拓展功能，其中包括共享闲置车位实现车位出租、规范充电桩管理等，以满足用户多元化需求。同时在防撞功能方面，采用高低电平精准控制车位锁抬高高度避免损坏车辆，以及采用创新的防水材质避免损坏车锁，从而改进车位锁防水防撞功能，在提升智能化停车体验的同时，进一步改善用户的基本体验。

负责人曾经参与科研的情况:

1.蓝桥杯区赛二等奖

2.人工智能设计大赛区三等奖

3.外文奖全国词法比赛国二

4. 全国大学生英语翻译大赛省三

5.bett全国大学生英语词汇大赛国二

指导教师承担科研课题情况:

1.基于深度强化学习的RIS辅助车载边缘计算任务卸载与资源分配方法研究，国家自然科学基金-专项项目，2023.12-，主持

指导教师对本项目的支持情况:

在项目的平台开发上给予软硬件方面的指导，每两周检查一次进度；在项目硬件设备购置上，给予资金支持。

项目级别:

校级

项目成员

序号	学生	所属学院	专业	年级	项目中的分工	成员类型
1	朱文杰	计算机科学与工程学院	计算机科学与技术（应用）	2023	统筹规划、硬件开发	第一主持人
2	李宏博	计算机科学与工程学院	物联网工程	2022	硬件开发	成员
3	廖紫娴	计算机科学与工程学院	计算机科学与技术（应用）	2022	策划、前端开发	成员
4	夏佳俊	计算机科学与工程学院	计算机科学与技术（应用）	2022	软件开发	成员
5	蒋年秀	计算机科学与工程学院	计算机科学与技术（应用）	2022	硬件开发	成员

指导教师

序号	教师姓名	所属学院	是否企业导师	教师类型
1	邱斌	计算机科学与工程学院	否	第一指导教师
2	王德成	计算机科学与工程学院	否	指导教师

立项依据

研究目的:

1)提高用户体验性

智能车位锁通过功能模块化开发，按用户需求选择其所需的功能进行购买。其主要功能包括防止车位被非法占用，提高车位的利用率；用户可将闲置的车位共享出租，从而促进车位资源的合理分配和有效利用；车牌识别技术智能化开锁，提升停车效率；共享使用闲置车位，用户可在小程序随时查看预约车位，提高车位的使用率。此外，智能车位锁还具备智能防撞、防水防压等功能，提升了产品的耐用性和安全性，同时也提升了用户体验。

2)提高停车管理效率

在具体应用场景中，智能车位锁系统广泛应用于住宅小区、商业停车场、办公区域和公共停车区域等。通过物联网、移动互联网和大数据等技术手段，智能车位锁系统能够提高车位周转率，减少因抢车位引发的纠纷，提升用户体验，降低管理成本，并支持自动电子支付扣费，方便快捷。这些功能不仅优化了停车资源配置，还缓解了城市交通压力，提升了城市的智能化管理水平。

研究内容:

1)前期调研

在当前市场环境下，普遍存在的车位锁定装置主要可以划分为两大类：机械手动型和电子遥控型。传统的机械手动车位锁在操作上较为繁琐，且使用起来不够便捷。伴随着电子科技的进步，原有的手动车位锁已逐步演化为电子遥控式，显著缩短了开启车锁具所需的时间。特别是，部分电子遥控车位锁通过安装在车辆上的传感器，实现了近距离的自动解锁功能，这一创新得到了广泛认可。然而，现有的遥控车位锁尚未实现车位的分时共享功能，这导致大部分城市中的车位使用效率未能充分利用，且未能满足对全智能化生活的追求。

2)系统整体设计

图2.1.1 系统总体框架图

如上图所示，该系统采用功能模块化开发、软件和硬件相结合的方式，实现车位锁使用过程中的全方位自动化，充分满足用户的实际需求。

3)技术设计

采用py-AI k210开发板，通过设计开发板精确识别车牌号，实现智能化快速打开车位锁；采用GPS定位实现出租闲置车位充分利用有限的土地资源，同时为需要临时停车的车主提供更多的选择。

4)功能设计

本项目的智能车位锁的关键功能是通过开发板精准识别车牌号，迅速开锁。在此基础上进一步进行开发，从而实现出租闲置车位锁、管理充电桩停车位避免被非法占用。

①　车牌识别技术

图2.1.2 车牌识别技术流程图

如上图2.1.2示，车牌识别技术利用图像处理与模式识别，实现对车辆牌照字符和颜色的自动探测与识别。该技术流程涵盖图像获取、预处理、车牌检测、字符分割及识别，广泛应用于交通监管、停车管理等场合。通过技术精进，可有效提升识别的准确性。

②　出租闲置停车位

图2.1.3 出租闲置车位流程图

图2.1.4 车位推荐依据

如上图2.1.3所示，用户首先完成注册，随后输入目的地并查询周边停车场信息。系统会展示可用车位并推荐空闲车位。用户在预约并确认后，系统计算费用并指引至预约车位。当车辆驶离，系统利用车牌识别自动结算费用，并更新车位信息，用户随后完成自助支付。此功能的目标是提升停车便捷性，合理分配车位资源。如上图2.1.4所示，清晰地看出系统推荐车位的原则，从而更好地满足客户的需求。

③　车位锁抬高度控制

图2.1.5 车位锁抬高度控制流程图

如上图2.1.5所示，在车位锁抬高度控制时，车位锁启动，逐步提升高度，同时检测压力感应器。若感应未达阈值，继续上升；达阈值则中止上升并发出信号，保障车辆停放安全。此流程自动化了车位锁的运作，提升了管理效率。

5)测试反馈

将调试好的系统添加运用到车位锁中，记录并统计系统检测反馈的结果。

国、内外研究现状和发展动态:

1.国内发展动态

图3.1.1 国内发展态势

图3.1.2 智能停车场示意图

如上图3.1.1所示，中国车位锁行业的发展清晰地展示了技术革新与市场动态的深度融合。起始于2001年的全自动车位锁，标志着自动化技术的初步应用。随后在2003年，全自动遥控汽车泊位锁和遥控升降车位锁的出现，预示着远程操控技术在车位锁领域的突破。

进入2005年，遥控车位锁的普及进一步强化了远程管理的便利性。2006年，随着新型遥控车位锁和配备防撞机制的车位锁的推出，不仅增强了安全性，也显著提升了用户的使用体验。2009年，低功耗遥控车位锁的问世，反映了行业对能效提升的重视。

2010年，太阳能无线遥控车位锁的创新，展示了车位锁行业在可持续能源应用上的前瞻性，有效降低了能源消耗。2012年，低功耗智能遥控车位锁的推出，实现了节能与智能控制的双重优势。

到了2016年，融合声纳和地磁探测技术的智能遥近车位锁，以其精准的车辆感应能力，再次引领了行业技术的新潮流。

中国车位锁的发展趋势凸显了智能化、节能化和多功能化的特点，这不仅满足了市场对于高效、安全停车解决方案的迫切需求，也预示着技术创新将为行业发展带来更广阔的空间。因此本项目的多功能智能车位锁将会凭借着先进的智能化技术成为车位锁市场的一股热流，将会带动整个车位锁市场的销售额。

2.国外发展动态

3.2.1 国外发展态势

国际车位锁行业的发展轨迹彰显了技术演进与功能拓展的同步增长。自1974年初步的停车位障碍锁面世，该领域便开启了技术创新的序幕。到了1989年，市场见证了具备防盗与防占用特性的停车防护装置的诞生，这标志着车位锁在安全性能上的一次飞跃。

跨入21世纪，2004年的车位锁技术进一步融合了环保理念，推出了搭载太阳能电池的款式，这不仅提升了可持续性，也增强了能源效率。同年，还出现了专门防止未授权停车的装置，进一步强化了车位管理的规范性。

2009年，行业迎来了防撞击车辆占位装置的创新，这一技术进步在保护车位和车辆安全方面发挥了重要作用。2013年，磁流体车位锁的推出，展现了车位锁在智能控制和新材料应用方面的新突破。

发展至今天，智能遥控车位锁的普及，为用户带来了更为智能化和便捷的停车管理方案。国际车位锁的发展趋势，预示着未来技术革新将继续推动行业向前发展，开拓更广阔的应用前景。时代的发展造就了新一代的智能化产品，也进一步推动了本项目的开展。

创新点与项目特色:

1.创新点

图4.1.1 2019年新能源汽车销售量以及产销率折线图

图4.1.2 车位锁系统模块组成

1)技术方面。精准识别车牌号，智能开启车位锁。

本项目开发的智能车位锁将高清摄像头与图像智能识别算法融合，从而精准识别车牌号，同时融入压力感应技术，避免损坏汽车，从而达到保护停车位的目的，将其联合车位锁实现停车过程智能化，无需等待，无需人工处理，车到即开锁，高效率车停。

2)理论方面。顺应市场需求，符合发展理念。

如上图4.1.1可看出，随着我国的汽车保有量逐年增长以及国家推出新能源汽车的优惠政策促进了新能源汽车的发展，广大地区的停车位出现了供不应求、车位闲置、随意占用私人车位等现象，同时人民的生活水平不断提高，对于车位锁的智能化水平的需求也在不断提升。因此，本项目研发的智能化车位锁的市场需求较高。

3)应用方面。采用模块化开发、软硬件相融合，受益人群广泛。

由上图4.1.2的系统组成可看出，通过车牌识别、图像处理的智能化技术，可结合功能模块，可广泛应用于私家车停车位、出租停车位、充电桩停车位等车位的管理，从而达到高效停车、便捷出行、充分合理利用车位资源的目的。

2.项目特色

1)创新性。融合智能识别算法，实现高效率停车。

本项目创新性提出的图像智能识别算法，在特定距离检测到车牌后，对车牌的字符进行识别，最后对图像进行处理，以适应模型输入的要求。将图像智能识别算法与车位锁进行联合，可实现智能化识别对应车牌号，迅速打开车位锁，高效停车。

2)实用性。着眼汽车发展动态，解决车主和相关行业的实际需求。

据国家统计局的权威数据显示，我国的汽车总量在近几年来呈现快速增长的趋势。调查结果显示，汽车总量的增长给小区、商场等停车场增加了压力，私家车车位被霸占、充电桩车位被燃油汽车占用停车、车位闲置导致资源浪费等问题层出不穷，以及传统车位锁无法实现智能化和较先进的车位锁价格昂贵。由此，我们项目提出的智能化车位锁致力于低成本开发，达到智能化水平，软件和硬件相融合，解决车主和相关停车行业对于车位高效管理的痛点问题。

3)前瞻性。积极响应国家政策，充分合理利用停车位资源。

结合《中华人民共和国节约能源法》第七条指出：国家实行有利于节能和环境保护的产业政策，鼓励、支持开发和利用新能源、可再生能源。这一政策导向对新能源汽车产业的发展起到了积极的推动作用。本项目提出的智能车位锁为新能源汽车的停车以及充电提供了充分的保障，同时也使得现有的停车位得到充分合理的使用。

技术路线、拟解决的问题及预期成果:

1.技术路线

1)调研资料收集。通过在国家统计局、中国知网等权威的网站进行查找收集相关数据，以及对停车现状的分析数据，对所收集的资料进行分析总结，与相关指导老师进行深入探讨项目的可行性，最终得出调研结果。

2)系统设计。根据调研结果结合国内外相关车位锁的相关研究文献以及现有的车位锁进行分析总结归纳。同时结合实际情况、专业人士意见以及用户的需求，进行设计系统。

3)硬件设计。如下图5.1.1所示的硬件设计，本项目的车位锁采用py-AI k210开发板（配备有摄像头）进行开发，通过编程设计，实现精准识别车牌号。同时将开发板与现有的传统车位锁进行相融合，从而达到智能识别车位号，迅速开启车位锁的目的。通过压力感应控车位锁抬高的高度，既能避免损坏车辆，又能保护停车位。

图5.1.1 硬件控制模块

4)软件设计。结合用户的需求，通过微信小程序开发，从而实现手机管理车位锁识别的车牌信息，在保护停车位的同时，还具备小程序上出租闲置停车位，增加额外的收入。需要临时停车的车主也可在微信小程序通过GPS定位迅速找到停车位，实现高效率停车。

5)软硬件相融合。将软硬件相结合，识别出微信小程序上设置的车牌号后即可迅速开启车位锁，使得自家车辆随时快速停车。

6)测试反馈。将软件与硬件相互联动，运用到实际的停车位，装置车位锁后进行实际检测并记录和统计反馈数据。

2.拟解决的问题

1)真实车牌的识别。为了鉴别照片上的车牌与实际车牌的识别，本项目计划采用立体特征检测，由于实际中的车牌是安装在车辆上的三维物体，有着一定的空间位置、角度变化，然而照片中的车牌是平面，因此开发板可以利用算法检测车牌的立体特征来区别，从而体现识别的车牌的真实性。

2)提高车牌的准确度。通过在摄像头前装置感应灯光，从而避免由于昏暗灯光条件下对车牌识别准确度的影响。该系统运动到智能车位锁时，确保其识别精度达到98%及以上。

3)开发用户友好界面。软件方面的开发应该开发对用户友好的界面，从而提升用户对于本项目产品的满意度。

3.预期成果

1)实现车位锁软硬件系统，并包含相关技术文档1份；

2)至少获得软件著作权1项或发布学术论文1篇；

3)申请发明专利一项

项目研究进度安排:

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已有基础:

与本项目有关的研究积累和已取得的成绩:

(1)与本项目有关的研究积累

①　项目基础

本项目目前已经申请“挑战杯”创新创业项目，以及项目成员各司其职，及时发现问题、解决问题，该车位锁凭借py-AI k210开发板进行开发，目前在精准识别车牌号、压力感应控制车位锁升降高度等方面收获了一定的成果。同时，在陈文鹏老师的定期检查和专业的指导下，该项目正在有条不紊地进行着。

在市场中，目前各大停车场的出入口通过配备昂贵的高清摄头已经实现车牌识别技术快速放行以及按时收费，由于其昂贵的价格和统一管理无法具体到某一车位的管理。此外，目前市场中产出的车位锁普遍智能化水平较低无法实现全过程自动化的需求。市场中各种车位锁的出现，也给予了我们一定的启发，均衡其优势和劣势的情况下，也在不断得改进该车位锁的设计。

②　项目的积累

近年来，我校在人工智能计算机视觉领域的研究取得了迅猛发展，研究成果显著提升。相关领域的诸多项目成果斐然，例如《基于人工智能的 IC 芯片缺陷检测可视化分类平台》以及《基于深度学习的老人跌倒警报系统》等项目。这些项目在每年的大学生创新创业训练计划中都收获了优异的科研成果，并且在 “互联网 +”、“挑战杯” 等各类创新创业竞赛中也屡获佳绩，充分彰显了我校在该领域的强劲实力与创新活力。

(2)已取得的成绩

①　本项目已取得成绩

图7.1.3 本项目开发的车牌识别技术

如上图7.1.3所示，本项目车位锁硬件通过py-AI k210开发板进行开发，已经实现了车牌的精准识别技术。其原理为：运用目标检测算法来检测图像中的车牌位置，使用KPU 模型 lp_recog_kpu 对车牌进行字符识别，最后进行图像处理，从而适应模型输入的要求，最终达到读取车牌号的效果。

同时，在压力感应控制车位锁抬高高度，以及通信接口的设计也取得了一定的成果。

已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法:

(1)已具备的条件

①　已有技术基础

本项目结合前人经验以及自主开发，具备了精准识别车牌号的技术基础，该技术的通过图像处理技术、车牌捕获技术以及内存管理等，实现高精度快速识别车牌号。今后将该技术融入停车位锁，并结合软件的辅助功能即可实现智能化车位锁的开发。

(2)尚缺少的条件

①　缺少各种昏暗、不良条件下的车牌环境的相关数据。

②　由于缺少测试场地，因此难以在实际生产中对系统进行测试。

③　目前已有的开发板和普通车位锁费用来源与项目团队。

(3)解决方法

①　通过实际考察进行统计各种不良条件，进行归纳总结以及租借场地。

②　申请科研经费购买系统测试所需的设备。

经费预算

开支科目	预算经费（元）	主要用途	阶段下达经费计划（元）
开支科目	预算经费（元）	主要用途	前半阶段	后半阶段
预算经费总额	12700.00	项目的费用支出	8350.00	4350.00
1. 业务费	9700.00	业务的支出	6350.00	3350.00
（1）计算、分析、测试费	3000.00	主要用于系统的开发与测试	2000.00	1000.00
（2）能源动力费	0.00	无	0.00	0.00
（3）会议、差旅费	400.00	实地考察调研经费	200.00	200.00
（4）文献检索费	4300.00	主要用论文采购费、专利的申请	3150.00	1150.00
（5）论文出版费	2000.00	论文的出版	1000.00	1000.00
2. 仪器设备购置费	3000.00	用于开发板、车位锁设备购买	2000.00	1000.00
3. 实验装置试制费	0.00	无	0.00	0.00
4. 材料费	0.00	无	0.00	0.00

结束