徐运武+李艳

摘 要：智能停车诱导系统为泊车人群提供了便捷及时的停车场位信息，能有效提高停车场的利用率，降低污染，改善交通环境，而稳定可靠的中央控制系统是停车诱导系统实现准确诱导功能的重要前提，文章阐述中控系统的组成、设计理念和工作流程，通过采用模块化网络结构，使中控系统具有良好的可扩展性、可维护性和数据共亨性，能更好地适应我国汽车快速增长的需要。

关键词：停车诱导系统；中央控制系统；分控系统；GPRS

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）05-0-04

0 引 言

中国作为全球第一大汽车市场，其增速再次达到两位数的水平。根据摇号网统计发现，截止目前，2016年中国私家车保有量、新能源汽车保有量均达到历史峰值，机动车保有量接近3亿。由于停车设施管理不善、停车设施有限、停车信息不透明以及现有停车场利用效率低下等原因，中国最富裕的四大城市——北京、上海、广州和深圳均面对严重的交通堵塞以及相关污染问题，且很多大中城市“停车难”问题日益严峻，成为制约社会和经济发展的瓶颈。因此必须及早规划建设停车场（库），提高停车场（库）的使用率，而为改善交通环境而建立的智能停车诱导系统对于人口众多的中大城市而言具有积极深远的影响[1]。

智能停车诱导系统从功能上分为泊位信息采集部分、泊位信息发布部分、无线通讯部分和停车诱导中央控制系统。通过对各开放停车场空位信息进行采集、传输，中控系统查询该停车场所属的信息发布牌，生成对应于各停车场的空余泊位数据，通过GPRS网络向相关发布牌传输空余泊位信息并正确显示空车位数据，实现对车位的实时监控和及时显示，为泊车人群提供便捷及时的停车场位信息，使之能在较短时间内走最近的路找到合适的停车场位[2]。而整个系统能够有效、稳定工作的关键在于中央控制系统。

1 诱导中控系统功能及组成

诱导中控系统主要完成以下几方面的功能：

（1）用户信息登记。对于不同的用户设置对应的功能权限，首先设置用户允许操作的片区，然后再设置允许操作的功能项。片区与功能项均采取多选的方式。

（2）基本信息登記。包括系统正常运行所需的全部信息，登记采集设备时必须与对应的停车场挂钩，登记发布设备时可与停车场或停车场组合挂钩，一个停车场可具备多个采集设备，不同发布设备可发布相同的停车场或者停车场组合空位信息。

（3）设备分布与状态查询。根据设备登记信息及设备当前的工作状态，产生设备分布与状态示意图，要求示意图具备实时更新功能，当设备状态发生变化时可在示意图上实时显示。

（4）设备控制。设置采集设备上传数据的时间间隔及阈值，设置发布牌超时等待时间间隔，设置发布牌亮度（含开关屏）、颜色，设置设备备用IP地址、端口号及启用时间，设置设备重连频率，获取设备SIM卡号，获取设备工作状态等。当用户执行实时操作指令时，必须能将指令下发到相应的设备并处理返回的结果。

（5）运行规则管理。运行规则的设置是为使系统能按照用户预先定制好的规则运行，运行规则主要是预先设定某一个时间点系统所要执行的操作。

（6）统计报表。提供基本的报表统计查询功能以及报表打印功能。

（7）空位信息采集系统数据采集。实时接收空位信息采集系统上传的空位变动数或者空车位数，经处理后得出该设备对应停车场的空车位数。

（8）空位信息发布系统数据发布。采取定时发布的方式，根据发布牌登记信息以及所对应发布的停车场当前空车位数，通过GPRS网络发送到空位信息发布设备进行显示[3]。

诱导中控系统主要分为中央控制系统以及分控系统。停车诱导系统结构如图1所示。

2 分控系统

分控系统的主要功能包括管理与设备之间的通信链路；接收处理采集设备的空位信息，并将信息保存到中央数据库中；按照一定的规则将空位信息发布到各发布设备；接收处理设备的状态并保存到中央数据库等；实时接收中控系统的控制指令并将指令下发到指定设备等。

分控系统主要针对某一个片区中的“泊位信息采集系统”与“泊位信息发布系统”进行控制，包括接收泊位信息采集系统的泊位信息以及发送泊位信息到泊位信息发布系统；通过中间层从中央数据库中获取所控制片区的基本信息以及接收从监听服务转发的实时控制信息；将采集到的信息处理后通过中间层保存到中央数据库中，用于中央控制系统统计查询以及将信息发送到公用信息平台等[4]。

分控系统接收到各停车场的空位信息后，按照指示牌与停车场的对应关系，将空位数据汇总，生成指示牌当前对应的空位数，根据泊位信息发布牌显示策略判断是否需要发布，如需发布，则生成需要向外界发布的实时停车场信息，送入发布数据队列中。

2.1 基本设计理念和处理流程

分控系统将采取无操作界面、后台运行的Windows Server模式，所有处理通过服务来承载，对于与设备间的无线通信部分将采取多线程模式。分控系统通过主线程不断监视Socket通信端口，当终端设备请求与分控系统建立通信连接时，分控系统通过对模块号判断后自动应答，若允许建立通信则新建一个子线程来管理该链路，包括对该设备数据的收发等[5]。主线程序和子线程流程图如图2所示。

2.2 功能模块结构

各项功能需求的实现同各模块的分配关系见表1所列。分控系统功能模块如图3所示。

（1）模块1：通信链路管理模块，主要负责管理各设备与分控系统的通信链路；

（2）模块2：泊位信息采集模块，主要负责接收采集设备发送的空位信息；

（3）模块3：空位信息处理模块，主要根据模块登记的相关信息以及上传空位信息计算各停车场当前的空位数；

（4）模块4：泊位信息发布系统，主要根据发布牌登记信息及所要发布的内容将相关停车场的当前空车位信息发布出去；

（5）模块5：控制指令监听模块，主要负责监听中控系统的實时控制指令，同时将实时控制指令转发到对应的设备[6]。

2.3 网络和通信

分控系统采用GPRS网络与泊位信息采集系统和泊位信息发布系统的设备进行连接。分控系统网络结构如图4所示。

外场设备将定时向分控系统发送目前的工作状态，中控若要知道外场设备的工作状态，必须首先保障通信正常，若通信异常，中控将只能等待通信恢复正常后设备才会将其正确的工作状态返回。分控系统在设备通信正常的情况下将定时给外场设备发送返回工作状态的指令，并等待设备返回当前的工作状态。对每一个发布牌，根据其管理的片区停车场的空位数及变化量，按数量区段划分成不同的刷新时间，设置不同的刷新步长。如100个空车位以上，按每20辆数据变化刷新一次；50～100个空车位，按每5辆数据变化刷新一次；若在50个空车位以下，则按每1辆数据变化刷新一次[7]。

采集设备发送的空车位数据中都带有时间帧和校验帧，数据通过分控系统交给中控系统处理完成后，中控系统返回处理结果，通过返回的结果判断发送的数据是否正确，若不正确则分控系统要求设备将数据重发或校正。停车诱导系统各服务器与代理服务器位于同一个局域网，代理服务器通过不同的端口映射到各分控系统服务器。不同片区的发布与采集系统通过不同的网络端口经网关连接到代理服务器，从而与对应的分控服务器建立通信。每个分控系统都独立管理某个片区，即便某个片区出现异常也不会影响整个系统的正常运行。

3 中控系统

中央控制系统的主要功能包括片区管理、街道管理、系统设置、系统日志、发布设备、用户管理、设备状态、示意图、停车场管理、停车场设备、停车场组合、发布牌状态、设备工作日志、图形报表、反向报表等。中央控制系统主要是对各片区分控系统的管理、配置，对中央数据库的管理以及管理外部其他系统的接口，为外部系统提供有用数据。中控系统的网络结构图如图5所示。

中央控制系统通过网页的形式体现，根据实际的片区分布情况登记各片区的基本信息，包括街道信息、停车场信息、停车场组合信息以及发布牌信息等，同时中央控制系统将设定相关的规则及基本参数，并将所有信息保存到中央数据库中，各分控系统将通过中间层获取该部分信息。中央控制系统根据各分控系统采集到的停车场空位信息以及设备状态信息生成相关报表以及设备状态图供用户查看，对于设备实时控制的信息[8]，中央控制系统通过监听服务将信息发布到中间层，再由中间层将控制指令发布到分控系统执行。

文中主要采用BS模式设计，采用目前常用的三层架构来搭建系统，用户操作界面采用Flash实现，ASP.NET作为Flash的数据来源，为Flash的表现做数据基础和复杂运算，而ASP.NET通过Web Service访问数据库，操作数据库。中控还包括核心服务部分，主要负责与各分控的通信交流数据以及监控系统的运行状况等。而在用户操作过程中有时产生实时的控制消息必须马上让分控或者设备响应，所以ASP段有实时处理的部件可通知中控核心服务[9]。中控系统软件结构图如图6所示。系统业务关系图如图7所示。

中控对分控系统发来的数据进行合法性、合理性判断，对于非正常数据进行自动报警提示和保存，提交人工处理。根据采集设备的类型及传送数据的模式，将接收的数据信息转换为停车场当前的空位数。由于不同的停车场采集空位数据的模式不同，例如有的停车场通过自建的管理网络将进出场信息汇总后直接计算出空位数，然后将空位数通过无线通讯网络送出，将数据直接转换成停车场实时的空位数；有的停车场在进出口安装独立车辆进出检测仪的基础上进行计算后得到当前的空位数。按照指示牌与停车场的对应关系，将空位数据汇总，生成指示牌当前对应的空位数，根据泊位信息发布牌显示策略，判断是否需要发布，若需要，则生成需要向外界发布的实时停车场信息，送入对应分控系统待发布数据队列中。通过无线通信网络将整理好的待发空位数据信息发往对应的指示牌，并等待对方接收标志，若未发成功则重发[10]，重发次数可由中控系统设置，若在重发次数内设备都无反应，则进行设备故障报警并保存报警信息。

4 设计技术特点

4.1 数据接入的开放性

在本系统的建设过程中应保证与干线交通诱导系统、交通信息采集及共用信息平台建立良好的关系，共同拟定数据接口和传输模式，确保数据接入的开放性。

4.2 底层设备接入的开放性

底层设备具备在停车场诱导系统中接入各停车场不同类型数据的能力，可将停车场空位信息发送到停车诱导控制系统处理，向外通过泊位显示屏发布。认真分析当前停车场的数据采集设备和主流接入模式，并从软硬件两个层面详细阐述建立适应各种停车场接口的设计方案。

4.3 良好的系统可用性

建立完善的非法操作告警保护体系，避免因用户误操作给系统带来损失。提供良好的启发式操作机制和在线帮助，人机界面智能化，可帮助用户快速上手，降低操作的繁琐程度和使用难度。

4.4 良好的系统可维护性

建立良好的运行保障体系，使系统运行状态可观测、可跟踪，系统设备故障可检测、可维护。

4.5 通讯设备技术约束

确保中心和前端设备之间无线通讯稳定、误码率低。

4.6 电子电路技术约束

选用耐高温元器件及材料，抗EMI、防水防潮，适合室外应用，使系统具有良好的耐候性[11]。

5 结 语

停车场诱导控制系统采用树形扩展结构，停车场诱导中央系统位于上层，下层根据停车场片区的划分可扩展停车诱导分控系统，具有良好的可扩展性和可维护性，无论添加多少个分控系统，只需要改变配置甚至不必重新启动系统就能够顺利扩展。采用这种模块化、组件化设计大大方便了分控片区与中央控制系统的接入；数据接入的开放性也使交通信息公开、共享，可通过图文电视、广播、电话、电台获得交通信息，甚至通过访问互联网得到系统内每个停车场的使用情况。停车诱导系统高效运行，系统通过与外部系统的接口还可以协助进行安全协调监控和紧急救援等服务，实现交通调度的智能化和管理现代化，大大提高了交通管理的服务水平，提高城市形象，同时为智能交通（ITS）的进一步研究打下坚实基础[12]。

参考文献

[1]赵艳莉.德国科隆市停车诱导系统[J].城市交通，2002（3）：45-46.

[2]李杰.基于M2M平台智能停车诱导系统设计与实现[D].大连：大连理工大学，2009.

[3]徐潭.基于物联网的智能停车诱导系统的研究[D].淮南：安徽理工大学，2016.

[4]陈卓.上海陆家嘴智能停车诱导系统的设计与实现[D].大连：大连理工大学，2015.

[5] M Gallo，L.DAcierno，B Montell.A multilayer model to simulate cruising for parking inurban areas[J].Transport Policy，2011，18（5）：735-744.

[6] Akihito Sakai，Kozi Mizuno，Takumi Sugimoto， et al.Parking Guidanceand Systems[Z].IEEE，1995.

[7]刘传瑞.基于ZigBee和地磁传感器的新型无线交通监控系统的研究与实现[D].成都：电子科技大学，2011.

[8]蒋亚磊.基于博弈论的城市交通拥挤成因及对策研究[J].兰州交通大学学报，2007，26（1）：112-114.

[9]杨晓光，薛昆，白玉.城市停车诱导信息系统设计[J].交通信息与安全，2003，21（6）：93-96.

[10]颉靖.基于物联网技术的城市停车诱导系统研究[D].北京：北京邮电大学，2011.

[11] Jack Mallinckrodt.The Best Evidence on H0V ane Effectiveness[Z].AJM Engineering.

[12] Guan Adrian.The U.S. Intelligent Transportation Systems Market：Revenues ofService，Opportunities，and Challenges[J]. Meteorlogical Applications， 2013， 20（2）：129.