基于蚁群算法的自动化立体车库监控软件的优化设计

2017-03-14◆万方

网络安全技术与应用 2017年2期

◆万方

◆万方

（广东省贸易职业技术学校广东 510507）

本文目的在于基于蚁群算法，研究关于现代自动化立体车库计算机监控软件的优化设计问题。对于当前立体车库监控中，亟待实现现代化自动化的监控管理，基于蚁群算法，分析优化设计该监控软件的需求，并优化设计实现蚁群算法支撑的立体车库计算机监控软件。结果证实，基于蚁群算法优化设计现代自动化立体车库计算机监控软件，计算机监控软件平均响应时间由49.9552s下降到22.5280s，降低系统能耗，实现对立体车库的群控调度，发挥积极应用效益。结束语表明，设计基于蚁群算法的现代自动化立体车库计算机监控软件，具有可行性，可发挥积极设计实现价值。

自动化立体车库；设计；蚁群算法；监控管理；计算机监控软件

0 前言

对于本篇研究中，基于现代自动化立体车库作为研究对象，优化设计车库计算机监控软件，能够实时自动化监控车库的空间资源，从而可以充分发挥车库功能，通过监控就可使人获知立体车库是否有空余车位，最大限度解决车辆停放拥挤问题，发挥积极影响[1]。基于蚁群算法中多种群且种群间互不干扰的特点，优化设计现代自动化立体车库计算机监控软件,构建基于等待时间、运行时间、系统能耗为立体车库优化目标的评价函数,优化进行立体车库的群控调度,发挥积极影响。以下本篇对此做具体分析。

1 蚁群算法

关于蚁群算法，最初是20世纪90初由意大利的多里戈（Dorigo M）、马聂佐（Maniezzo V）等人，受到生物进化机制的启发，根据模拟大自然中蚂蚁搜索路径的行为，从而提出的模拟进化算法[2],在蚁群算法中，核心就是根据在搜索食物源过程中蚁群表现的寻优能力，以此来模仿蚁群的信息素依赖原则，在算法中通过信息素来正确引导搜索行动。一只蚂蚁搜索过的路径在下次搜索时就不再被该蚂蚁选择，因此在蚁群算法中建立禁忌表进行模拟。蚂蚁会算出还有多久才会碰到携带食物回来的蚂蚁，据此决定是否离开蚁穴。这是一种正反馈形式；蚂蚁带回食物的速度越快，离开蚁穴的蚂蚁就越多。蚁群算法是一种随机搜索的全局优化算法,蚁群算法是群智能理论研究领域的一种主要算法。

2 分析软件设计需求

立体车库对于解决现代密集型城市的汽车停放问题具有重要的开发价值和广泛的应用前景。因此，优化设计现代自动化立体车库计算机监控软件，发挥积极设计价值，能够满足人们的应用需求。本文基于蚁群算法，设计现代自动化立体车库计算机监控软件，需要根据立体车库的多层升降横移式运行原理与结构特点，从硬件组成、控制软件设计方面结合蚁群算法，优化设计该软件，以确保可以优化软件监控画面[3]，实现对立体车库运行过程及立体车库状态的实时自动化监控。现代自动化立体车库计算机监控系统中，采取PLC、计算机组态构成车库的监控画面，通过软件中的控制按钮，可以自动化监控管理立体车库对汽车的存取控制，满足软件用户设计需求。

3 优化设计蚁群算法现代自动化立体车库计算机监控软件

3.1 软件总体结构设计

基于蚁群算法设计的现代自动化立体车库监控软件中，主要是由“PLC控制部分、上位机及视频监控部分、手动控制部分”组成。软件的总体设计结构如下所示:

图1 软件总体结构

3.2 软件功能设计

自动监控控制的功能:对于本次设计现代自动化立体车库计算机监控软件中，可以具备自动控制的功能，对于车辆在车库的出、进，给予自动化的控制，确保发挥立体车库最大使用效益。

自动保护的功能:在立体车库计算机监控软件中，可以对于发生的故障，进行自动化保护，可以切断电流，或是断开线路，保护车辆在立体车库中的安全。

监视的功能:应用蚁群算法优化设计的现代自动化立体车库计算机监控软件中，可以根据车库内设备的电气信号进行检测，从而可以将模拟的电信号转化为模拟的图像，监控立体车库车辆进出变化，确保立体车库能够正常使用。

3.3 应用蚁群算法

广义蚁群算法如下:

其中:ηij(t)表示启发函数，ηij(t)=1/dij，就是代表一种期望；其中α是信息素内的重要程度因子，若是α的越大，则在转移中表示信息素发挥了越大的作用；β则是表示启发函数的重要程度因子。

信息素更新，

信息素挥发（evaporation）过程是信息素痕迹的浓度自动逐渐减弱的过程。挥发过程主要用于避免算法过快地向局部最优区域集中，有助于搜索区域的扩展。

设ρ(0＜ρ1)能够表示信息素的挥发程度,则在蚂蚁完成一次循环后,就需实时的更新搜索引擎中各个节点连接路径的信息浓度:

优化软件监控算法，基于蚁群算法，搜索引擎系统，首先，初始化参数，需要对与搜索引擎算法相关的参数初始化。其次，可以将各个蚂蚁随机放置在不同的出发点，对每个蚂蚁k（k=1，2，3，…m），计算出转换概率，确定其下一个搜索引擎待访问的节点。然后，根据新信息素，计算出在各蚂蚁经过后的路径长度Lk，并记录在当前蚁群算法迭代中的最短路径。最后，如果iter

3.4 硬件设计

基于蚁群算法设计的自动化立体车库计算机监控软件中，其核心控制元件是一种微型的可编程控制器（三菱FX2N-40MR），在工作中基本指令的执行时间可以高达0.08us。同时，对于计算机监控软件中，应用220V AC供电，确保软件可以正确运行，满足对立体车库的自动化监控。

3.5 软件代码实现

在蚁群算法下设计的自动化立体车库计算机监控软件中，可以基于图形颜色的改变及闪烁，进行报警，通过软件监控车库，可以实时显示出车库内的具体情况，并且也可以动态的显示出车库内的车辆模拟图，记录车辆运行参数，发挥车库监控效益。

构建数据库部分:在工程浏览器页面进行数据库管理，定义变量IO清单设计的IO点及画面组态用中间点。

在变量定义中连接设备，选中端口设置好的PLC，根据数据类型设置好寄存器及数据类型、读写属性等。

在界面设计、数据库构造、动画连接、命令语言编写等完成后，进行运行调试，在开发界面下切换到VIEW界面，可以观察到动态的效果，还可以进行仿真控制调试。

4 系统设计实现效益分析

基于蚁群算法优化设计的现代自动化立体车库计算机监控软件，可以实现基于PROFIBUS-DP现场总线技术以及MPI总线技术在实际应用中的突破，可以确保立体车库在计算机监控中PLC控制与PC计算机之间的通信，提高串口通讯的效率。在设计该监控软件中，应用蚁群算法，可以使立体车库监控软件更趋于全自动化的监控控制，提升软件功能的可扩展性。应用本次设计的软件，在实际监控立体车库过程中，计算机监控软件平均响应时间由49.9552s下降到22.5280s，降低系统能耗，实现对立体车库的群控调度，发挥积极应用效益[4]。