智能停車場管理系統(tǒng)在升降橫移立體車庫中的應(yīng)用

鄭州科技學(xué)院 張宇迪 潘星宇

針對經(jīng)營性停車場建設(shè)低成本，易管理的機(jī)械式立體停車庫的需求，利用網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、自動化控制技術(shù)提出了一種全新的停車場管理系統(tǒng)解決方案。詳細(xì)介紹了該方案的結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。該方案提供了停車位擴(kuò)容、手機(jī)支付、空位引導(dǎo)、反向查詢的一體化解決方案。

隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，人民生活水平逐步提升，汽車已經(jīng)作為日常代步工具走進(jìn)了千家萬戶。根據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)，截止2021年中國汽車保有量已經(jīng)達(dá)到3.02億輛。然而，在汽車保有量高速增長的同時(shí)，停車位嚴(yán)重緊缺的問題愈來愈凸顯出來。為解決車位緊缺，停車難的社會問題，響應(yīng)政府的號召，越來越多的停車場投資運(yùn)營企業(yè)將立體車庫引進(jìn)到經(jīng)營性停車場的建設(shè)中來。在有限的土地內(nèi)，最大限度的提高容車數(shù)量。作為立體車庫產(chǎn)品中，技術(shù)最成熟，性價(jià)比最高的升降橫移類立體車庫更是受到大家的青睞。

升降橫移類立體車庫在為停車場經(jīng)營者提供低成本，高擴(kuò)容率解決方案的同時(shí)，也帶來的新的課題。目前停車場普遍采用智能停車場管理系統(tǒng)，具備手機(jī)支付、停車場管理、車位引導(dǎo)、反向?qū)ぼ嚒⑻厥廛囕v管理等功能。而升降橫移立體車庫的操作方式還停留在按鈕、刷卡等形式上。如何將手機(jī)支付、車位引導(dǎo)、反向?qū)ぼ嚨裙δ芘c升降橫移類立體車庫的控制有機(jī)結(jié)合起來，正是本文要探討、研究的內(nèi)容。

1 整體方案設(shè)計(jì)

1.1 現(xiàn)有方案分析

目前通常采用的解決方式是停車場出入口統(tǒng)一收費(fèi)管理+立體車庫獨(dú)立操作運(yùn)行的模式。即用戶只需記住自己車輛停放的載車板編號即可取車，不受用戶是否繳費(fèi)的限制。停車?yán)U費(fèi)功能停車場出口處進(jìn)行操作，或通過掃描場內(nèi)收費(fèi)二維碼提前繳費(fèi)完成。這種方式相對簡單，將停車場管理系統(tǒng)與升降橫移類立體車庫控制系統(tǒng)各自獨(dú)立，僅僅只使用了停車場管理系統(tǒng)的繳費(fèi)功能。由于兩套系統(tǒng)之間沒有數(shù)據(jù)互通，停車場管理系統(tǒng)中的車位引導(dǎo)、反向?qū)ぼ嚨裙δ軣o法實(shí)現(xiàn)。

1.2 功能需求確定

本方案旨在設(shè)計(jì)一種全新的升降橫移立體車庫控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能停車場管理系統(tǒng)與升降橫移立體車庫控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互通。

（1）實(shí)現(xiàn)用戶通過手機(jī)查詢車牌號繳費(fèi)完成后方可進(jìn)行取車操作；

（2）實(shí)現(xiàn)進(jìn)場車輛車牌號與其停放的庫區(qū)、載車板一一對應(yīng)；

（3）實(shí)現(xiàn)場內(nèi)車位信息集中管理，車輛進(jìn)場后通過車位引導(dǎo)系統(tǒng)，將用戶引導(dǎo)至最近的處于地面的空載車板停車，節(jié)省停車等待時(shí)間；

（4）實(shí)現(xiàn)通過車牌號，幫助用戶快速定位其車輛所在位置，減少用戶尋找車輛的時(shí)間。

1.3 改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

此次改進(jìn)方案的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Network structure diagram

（1）在原有升降橫移控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將各個(gè)獨(dú)立的控制單元與停車場管理系統(tǒng)通過以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng)，并建立數(shù)據(jù)庫。將各個(gè)獨(dú)立停車單元的相關(guān)數(shù)據(jù)，如：在庫車輛數(shù)，在地面載車板編號，是否在運(yùn)行，故障信息等上傳至停車場管理系統(tǒng)。從而實(shí)現(xiàn)停車場管理系統(tǒng)對各個(gè)停車單元的運(yùn)行情況的掌握，并進(jìn)行引導(dǎo)與方向?qū)ぼ嚒?/p>

（2）在每套立體車庫地面層位置加裝車牌識別攝像頭，并組網(wǎng)連接至停車場管理系統(tǒng)。車牌識別攝像頭抓拍到待停放的車輛信息，上傳至停車場管理系統(tǒng)。停車場管理系統(tǒng)再結(jié)合升降橫移控制系統(tǒng)上傳在地面載車板編號，將車牌信息與載車板對應(yīng)關(guān)聯(lián)起來，并存儲至停車場管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，作為取車、反向?qū)ぼ嚨囊罁?jù)。

2 控制系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

2.1 操作流程設(shè)計(jì)

單套升降橫移立體車庫主要采用按鍵+刷卡操作的模式。按鍵操作模式即通過立體車庫人機(jī)界面上的數(shù)字按鍵輸入待操作的載車板編號，使其下降至地面；刷卡操作是將IC/ID卡預(yù)先與立體車庫內(nèi)載車板做一一對應(yīng)關(guān)聯(lián)，操作時(shí)只需在人機(jī)界面讀卡器上讀取目標(biāo)載車板對應(yīng)的卡片即可。這種操作方式并不適用于收費(fèi)停車場的運(yùn)營管理方式。因此，針對當(dāng)下收費(fèi)停車場運(yùn)營的特點(diǎn)，在原有按鍵+刷卡的基礎(chǔ)之上增加通過輸入隨機(jī)驗(yàn)證碼的操作方式。即，當(dāng)用戶取車時(shí)，通過智能停車場管理系統(tǒng)配備的手機(jī)小程序輸入車牌號并繳費(fèi)成功后，系統(tǒng)在發(fā)送給用戶隨機(jī)驗(yàn)證碼的同時(shí)，也將驗(yàn)證碼發(fā)送至該車牌號所在的立體車庫控制器。用戶需根據(jù)小程序的指引到指定庫區(qū)的立體車庫人機(jī)界面處輸入隨機(jī)驗(yàn)證碼，控制系統(tǒng)在比對用戶輸入的驗(yàn)證碼與系統(tǒng)發(fā)送的取車驗(yàn)證碼一致后，進(jìn)行取車動作，待載車板下降至地面后，即完成本次取車操作。

2.2 程序流程設(shè)計(jì)

升降橫移類立體車庫的最終控制目標(biāo)是將目標(biāo)載車板下降至地面，根據(jù)此特點(diǎn)，結(jié)合停車場管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換需求，在程序設(shè)計(jì)中，除了滿足設(shè)備自身的邏輯動作需求外，還需滿足以下功能需求：

（1）向停車場管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送庫內(nèi)空余泊位數(shù)量；

（2）向停車場管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送位于地面的上層載車板編號；

（3）向停車場管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送停放至載車板上的車輛車牌號；

（4）實(shí)時(shí)接收停車場管理系統(tǒng)下發(fā)的取車驗(yàn)證碼及車牌號，并與本系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對；

程序主流程圖如圖2所示，當(dāng)系統(tǒng)接收到取載車板指令后，通過批處理車庫內(nèi)所有載車板上限位狀態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算出此時(shí)在地面的載車板編號。并將該載車板編號與待取載車板編號進(jìn)行比對，如一致則系統(tǒng)取載車板完成，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；如比對不一致，則通過批處理上限位數(shù)據(jù)的反狀態(tài)將在地面的載車板上升至原位后，開始橫移載車板挪出空位，為待取載車板騰出下降通道。當(dāng)橫移載車板橫移到位后，啟動待取載車板的下降動作，直至下降至地面后，系統(tǒng)程序執(zhí)行完畢，進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

圖2 升降橫移程序流程圖Fig.2 Flow chart of lifting and traversing procedure

3 停車場管理軟件設(shè)計(jì)

停車場管理系統(tǒng)軟件采用Visual C++開發(fā)工具，采用模塊化設(shè)計(jì)思想實(shí)現(xiàn)主要包括：用戶管理模塊、系統(tǒng)參數(shù)維護(hù)設(shè)置、進(jìn)出場車輛統(tǒng)計(jì)查詢、故障信息查詢、手動取車操作等，模塊結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 停車場管理系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Software structure diagram of parking lot management system

（1）用戶管理：考慮到系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和軟件的安全性，對用戶的權(quán)限和用戶密碼進(jìn)行管理，用戶管理界面如圖4所示。用戶類型分為3種：管理員、工程師、操作員。管理員擁有最高權(quán)限，可以操作各個(gè)模塊并能修改數(shù)據(jù)庫；工程師擁有除修改數(shù)據(jù)庫外的所有權(quán)限；操作員擁有除修改數(shù)據(jù)庫和系統(tǒng)參數(shù)維護(hù)外的所有權(quán)限。

圖4 用戶管理界面Fig.4 User management interface

（2）系統(tǒng)參數(shù)維護(hù)設(shè)置：主要包括是否記錄日常操作日志，計(jì)費(fèi)規(guī)則的設(shè)計(jì)以及操作日志記錄。

（3）進(jìn)出場車輛統(tǒng)計(jì)查詢：可以按照時(shí)間、車牌號、停車單元號、載車板號等篩選條件查詢停車記錄，收費(fèi)記錄，并可導(dǎo)出為Excel文件，車位進(jìn)出場查詢界面如圖5所示。

圖5 車位進(jìn)出場查詢界面Fig.5 Parking space entry and exit query interface

（4）故障信息查詢：當(dāng)停車單元出現(xiàn)故障后，會實(shí)時(shí)顯示報(bào)警，并鎖定故障單元不再進(jìn)行存取車操作；同時(shí)可根據(jù)故障類型、時(shí)間、停車單元號等篩選條件查詢相關(guān)故障，并可根據(jù)篩選條件的不同，分類進(jìn)行故障統(tǒng)計(jì)，以便維護(hù)保養(yǎng)單位針對性排查故障，確保設(shè)備安全、可靠、低故障率的運(yùn)行。

（5）手動取車操作：當(dāng)用戶無法通過手機(jī)支付停車費(fèi)用取車時(shí)，管理員可通過本功能對設(shè)備進(jìn)行取車操作。

4 結(jié)語

本方案將智能停車場管理系統(tǒng)與升降橫移立體車庫相融合，為解決經(jīng)營性停車場建設(shè)立體停車庫提供了一個(gè)低成本、易管理的全新解決方案。