智能停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

引言

物聯(lián)網(wǎng)是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮，是信息化和工業(yè)化融合的重要途徑和載體，也是占領(lǐng)國際國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展高端的歷史機遇。很顯然，智能交通行業(yè)中無處不在利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備來實現(xiàn)交通運輸?shù)闹悄芑?，它們之間早已實現(xiàn)相互融合滲透。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展將大力促進中國ITS的大發(fā)展。智能停車場作為智能交通的一個分支，將作為物聯(lián)網(wǎng)中的?個分支岀現(xiàn)在這張“網(wǎng)''中。本文以單個停車場系統(tǒng)的管理為例，介紹其設(shè)計和實現(xiàn)。

隨著我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，城市規(guī)模的不斷擴大，汽車正逐漸走進尋常百姓的家中。交通工具方便了人們的生活，但同時也帶來了一些問題，如停車慢、停車難等。目前大多數(shù)停車場還是依靠人工管理的辦法，不能適應(yīng)社會發(fā)展的需要：一方面勞動強度大、效率低；另…方面可能會造成財務(wù)上的現(xiàn)金流失。即使是某些智能停車場，也存在判斷條件單一等缺點。為了解決諸如此類問題，建立一種咼性能的智能化停車場管理系統(tǒng)成為一種必然趨勢。它通過使用一些新技術(shù)，使人、車、道路之間的相互作用關(guān)系以新的方式呈現(xiàn)，從而實現(xiàn)停車場系統(tǒng)實時、準(zhǔn)確、高效、安全的管理。

1系統(tǒng)組成及功能

1.1硬件組成和功能

隨著以ARM為代表的嵌入式微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展，無論在功耗、便攜性還是硬件成本上，都有顯著優(yōu)勢。為了提高系統(tǒng)的可靠性和安全性,在硬件上采用多CPU體系結(jié)構(gòu)。各CPU之間通過以太網(wǎng)口進行通信,編寫內(nèi)部協(xié)議，完成多個CPU之間管理信息的傳遞。系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1.1管理工作站

又稱為信息綜合管理系統(tǒng),是整個智能停車場管理系統(tǒng)的核心。對其硬件設(shè)備的選擇可以根據(jù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)量的動態(tài)變化而定。對于中小型停車場而言，進出系統(tǒng)的車流量比較小，需要記錄的數(shù)據(jù)也相對較少，可以采用ARM微處理器充當(dāng)服務(wù)器。與此相對，大型停車場，可以采用一臺PC機來充當(dāng)服務(wù)器。

釆用ARM微處理器芯片控制入口設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況。該模塊主要用于處理入口車輛的相關(guān)信息，直接影響停車效率，故對其實時性要求較高，在此釆用fiC/OSn嵌人式實時操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2入口檢測與管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在該系統(tǒng)中，長期用戶使用RFID射頻技術(shù)進行識別，而臨時用戶則使用非接觸式IC卡技術(shù)來識別，這樣便于向“城市一卡通”接軌。在系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)時，RFID讀卡器通過天線發(fā)送一定頻率的射頻信號，當(dāng)電子標(biāo)簽進入該磁場區(qū)域時,讀卡器對電子標(biāo)簽信息進行解碼。如果有可識別的射頻信號時，由入口控制器控制開啟自動道閘車輛進入。否則啟動1C卡票箱吐出一張臨時卡，用戶刷卡后車輛進入。

1.1.3出口檢測與管理

與入口類似，長期用戶在出場時由RFID讀卡器讀取卡片信息并交由出口控制器扣取停車費用，而臨時用戶則需要在崗?fù)ぬ幚U納停車費用后出場。

1.1.4車位顯示與管理

車位顯示與管理：通過光傳感器檢測停車位的占用情況，將空余車位數(shù)顯示在子顯示屏上，并通過CAN總線發(fā)送給控制中心。它的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

1.2軟件功能

（1）系統(tǒng)管理功能：可設(shè)置出入口設(shè)備狀態(tài)和多種收費費率；獲取出入口信息，并以圖形界面的形式顯示出來;按權(quán)限分級管理用戶，實現(xiàn)用戶信息的增加、刪除、修改；將整個停車場信息以圖形界面的形式示給用戶等；

（2）卡片管理：完成卡片信息的注冊、充值、有效期設(shè)置、檢索和注銷等功能；

（3）出入口管理:采集出入車輛信息，控制出入口設(shè)備的工作狀態(tài)，提取車牌信息等；

（4）資料管理：自動保存系統(tǒng)日志信息；

（5）應(yīng)急功能：緊急情況下可直接控制終端設(shè)備，如自動道閘打開與關(guān)閉等；

（6）聯(lián)網(wǎng)功能:在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)范圍內(nèi)，僅需要一個客戶端瀏覽器便可以查看停車場相關(guān)信息，

圖3車位顯示與管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2管理工作站

管理工作站又稱為信息綜合管理系統(tǒng)，是整個智能停車場控制系統(tǒng)的核心管理和控制模塊，包括信息分析和存儲、命令發(fā)布等。同時它又是整個系統(tǒng)的核心調(diào)度部分和人機交互接口。一方面協(xié)調(diào)系統(tǒng)內(nèi)各個模塊完成相應(yīng)的功能，另一方面以Web網(wǎng)頁的形式為用戶和管理員提供良好的人機交互界面。

該系統(tǒng)以計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),利用第三代無線通信技術(shù).按照瀏覽器/服務(wù)器模式，把整個停車場內(nèi)停車位信息統(tǒng)一到一個網(wǎng)絡(luò)平臺上。通過內(nèi)嵌的管理對象信息庫，把每個站點的狀態(tài)信息連接到一個公用的服務(wù)器上，經(jīng)過服務(wù)器處理之后發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。駕駛員可以通過停車場入口處的滿位顯示屏或一個戶端瀏覽器，獲得某個停車場中停車位占用情況。這樣可以大大節(jié)省尋找車位的時間，從而提高停車效率，為用戶提供方便。

管理工作站主要由兩大功能模塊組成：Web服務(wù)器和SNMPAgent代理。其中Web服務(wù)器模塊將用戶管理、日志管理、智能卡管理等以Web網(wǎng)頁的形式展現(xiàn)給用戶，為系統(tǒng)管理提供統(tǒng)一的人機交互界面。而SNMP代理模塊則是將系統(tǒng)中被管設(shè)備信息存儲到管理信息庫MIB中，使得用戶可以遠程改變設(shè)備工作狀態(tài)。

2.1 SNMPAgent代理

在實現(xiàn)的過程中，根據(jù)系統(tǒng)中信息的不同特點，可對其采用3種不同的方式進行存儲：

M1B庫存儲Web服務(wù)器與SNMP代理程序之間的通信采用命名管道的方式，對于出入口設(shè)備狀態(tài)信息及收費費率信息將統(tǒng)一采用管理信息庫MIB進行存儲。例如管理員要設(shè)置某個管理對象狀態(tài)時，只需要輸入狀態(tài)代碼,后臺管理程序?qū)⒃摯a以SNMP命令格式發(fā)送到管道中。接著SNMP代理讀取命令，完成相應(yīng)的操作。

SQLite數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中總有一些信息總是處于動態(tài)變化當(dāng)中,SQLite數(shù)據(jù)庫是一款小型的嵌入式數(shù)據(jù)庫。在此釆用SQLite數(shù)據(jù)庫來管理用戶信息和卡片信息。例如管理員需要添加用戶信息時，他只需要輸入用戶信息，由后臺管理程序?qū)⑦@些信息組織成SQL語句并執(zhí)行。

文件存儲日志信息為管理員管理停車場提供參考，其不需要修改。鑒于此我們選擇文件來存儲系統(tǒng)日志信息。當(dāng)管理工作站收到出口控制器發(fā)來的出口車輛信息時，以追加方式將此信息添加到日志文件中。Web服務(wù)器系統(tǒng)運行起來之后，頁面如圖5所示。

3結(jié)論

本文以停車場管理系統(tǒng)為背景，設(shè)計并實現(xiàn)了一個嵌入式智能停車場管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用ARM微處理器接口豐富等特點，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的采集和顯示；利用SNMP協(xié)議能夠靈活、方便地擴展管理信息庫的特點，實現(xiàn)信息資源的管理和維護；同時利用Web服務(wù)器技術(shù)，可以與城市中其他停車場聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)停車場管理的網(wǎng)絡(luò)化管理。同時，又釆用了瀏覽器/服務(wù)器模式，使客戶端和服務(wù)器段運行平臺相互獨立，實現(xiàn)了真正意義上跨平臺的遠程車位管理系統(tǒng)?？梢灶A(yù)見，該系統(tǒng)可以大大提髙停車場管理的自動化程度及管理效率。