实验活动——智能停车系统
一、实验目的及任务
1.认识图像识别中的车牌识别技术，对出入车辆进行车牌识别；
2.认识物联网平台，并将出入车辆的识别结果发送到物联网平台进行信息收集；
3.认识RFID射频技术，通过RFID射频技术实现停车场打卡付费的功能，体验物联网、大数据及人工智能的关系。
二、实验内容
智能停车系统主要包括三个实验模块。
①车牌识别及信息统计：自动识别车牌号，判断该车是要离开还是进入停车场，并添加或删除相应数据记录；
②上传停车信息到物联网平台：搭建物联网服务器，将识别到的各项停车信息发送到物联网平台；
③道闸端的功能实现：道闸端接入物联网服务器，显示车位信息以及执行刷卡扣费等功能。
三、实验准备
编程软件：mPython编程软件
实验设备：计算机、移动终端设备与实验模块（见下表）
四、预备知识
①车牌识别
车牌识别是基于图像分割和图像识别理论，对含有车辆号牌的图像进行分析处理，从而确定牌照在图像中的位置，并进一步提取和识别出文本字符。车牌识别过程包括图像采集、预处理、车牌定位、字符分割、字符识别、结果输出等一系列算法运算。
②物联网平台
在物联网应用中，管理与控制物联网设备的平台称为物联网平台。物联网平台可以看作一款计算机软件，主要为物联网提供应用服务，物联网平台可以从服务器上获得数据(设备采集所得)，整理成可视化的信息供人们查看(数据、图表)；也能够在平台中输入命令，让服务器发送给设备，从而实现智能控制。
③RFID无线射频识别
RFID无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术，利用无线射频方式对记录媒体（电子标签或射频卡）进行读写，从而达到识别目标和数据交换的目的。
RFID的基本工作原理是：由读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号，当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置天线发射出去；读写器接收到标签发送来的信号，经过运算处理后发送给控制系统，控制系统识别该标签的身份，最终发出信号，控制读写器完成不同的读写操作。
④智能停车系统原理图
五、实验步骤
1.车牌识别及信息统计
任务介绍：利用电脑上的车牌识别模型和电脑摄像头，实现车牌识别。
学习目标：了解图像识别和车牌识别的原理，使用车牌识别模型进行车牌识别，并通过编程录入或删除车辆信息。
实验设备与模块：电脑*1，USB摄像头*1
实验步骤：
Ⅰ. 安装和加载车牌识别扩展程序。
Ⅱ. 运行车牌识别主程序，可使用编号选择用哪个摄像头，以笔记本电脑为例，0是电脑自带摄像头，1是外接摄像头。
运行程序，可看到右侧打印的识别车牌。
Ⅲ.对识别到的车牌进行判断，判断车辆是要进来停车还是要从停车场出去。
①创建和初始化相关变量。
②如果已入库的车辆列表中没有该车牌，说明是该车辆是要进来停车，因此在总停车列表中给该车辆创建一条数据记录，数据以字典的格式存储，包含车牌号和停车时长两个信息。
③对车牌的具体判断过程。判断车牌号是否已经存在于已入库车牌列表中。如果能在列表中找到，表示该车辆现在是要出去，如果不在列表中，表示该车辆是要进来停车。
④对于已经入库的车辆，每隔一秒钟增加它们的停车时长。
电脑端完整程序如下：
实验效果：运行程序，可在右侧控制台看到打印出的已进入车辆信息以及剩余车位等。
2.上传停车信息到物联网平台
任务介绍：通过连接上物联网平台，将停车场停车信息发送到物联网平台。
学习目标：了解MQTT物联网通信协议，学会搭建局域网下的物联网平台，领会物联网技术的作用和意义。
实验设备与模块：电脑*1，USB摄像头*1
实验步骤：
Ⅰ. 启动MQTT服务器。
①软件切换到Python模式。添加MQTT服务器扩展程序，如果第一次使用需要先安装再加载。
②启动MQTT服务器，设置需要的主题。
Ⅱ.将各个信息发送到物联网平台。
实验效果：运行程序，打开物联网服务器web端，即可查看到车配识别应用发送过来的消息。
3.道闸端的功能实现
任务介绍：利用电脑上的车牌识别模型和电脑摄像头，实现车牌识别。
学习目标：了解图像识别和车牌识别的原理，使用车牌识别模型进行车牌识别。
实验设备与模块：电脑*1，USB摄像头*1，乐动掌控*1，RFID射频卡模块*1，舵机*1，分支模块*1
实验步骤：
Ⅰ.道闸端硬件连接图。
Ⅱ.乐动掌控连接MQTT服务器及一些初始设置。
Ⅲ. 刷卡扣费部分的程序。
Ⅳ. 道闸端接收电脑端发送过来的各种信息，进行显示或者控制道闸的开合等等。
Ⅴ.手动开门的程序。如果网络出现故障，课手动打开道闸。
Ⅵ.给RFID射频卡充值的程序。
道闸端完整程序如下：
实验效果：实现效果如下图所示：
参考程序：