智慧仓储式车库控制系统架构设计

本文选自《起重运输机械》杂志，如需转载，请注明出处。

作者：朱迅

摘 要：城市的快速发展使仓储式停车库日益受到重视，随着技术进步，用户对仓储式立体车库的设计也提出更高

要求。预约停车、取车、车位查找、车库导航、便捷支付等新型互联网功能必须融合进车库设计中，形成智慧停车模式以提升用户使用体验。重点描述基于互联网技术的智慧仓储式车库运营管理、调度控制系统的架构设计思路。Abstract: Rapid development of cities has brought increasing attention to warehousing parking garage. With the advancement of technology, users demands more on the design of the warehousing high-rise garage. Parking reservation, car retrieval, ?nding open spot, garage navigation, easy payment and other new Internet-based functions must be integrated into the garage design to form a smart parking model, further enhancing user experience. The paper mainly describes the ideas for architecture design of operation management and dispatching control system of smart warehousing garage based on Internet technology.

关键词：仓储式立体车库；智慧；互联网；系统架构

Keywords: warehousing high-rise garage; smart; Internet; system architecture

0 引言

随着我国经济迅猛发展，中国已是汽车产销大国， 每年新增 2 600 万辆，截至 2016 年底全国机动车保有量达2.79 亿辆，其中私家车1.72 亿辆。机动车驾驶人3.27亿人，其中汽车驾驶人超过 2.8 亿人。目前国内车位规划增长量却远低于汽车增长量，停车难的问题将日益严重。解决城市发展带来的停车难题成为政府不得不面临的棘手问题。从城市管理角度来说解决停车难题无非是增加停车位供给数量和提升空车位利用效率两种手段， 大力发展高端智慧仓储式立体车库，利用互联网技术优势是实现增加供给和提升车位利用率的有效方法 [1]。这就给仓储式立体车库设计带来新的命题，要求车库架构设计必须打通智能机械、立体车库和互联网之间的控制通信，实现网上预约停取车等便捷功能 [2,3]。

1 智慧仓储式车库控制顶层架构设计

智慧仓储式立体停车库是一种基于互联网技术的机械式全自动智能停车库，其管理系统主要由任务调度管理系统（TSMS）、停车搬运系统（PTS）、视频监控系统（VMS）、移动互联网服务系统（ServerAPP）、停车计费管理系统 (CMS) 等组成 [4]。

顶层系统架构采用分布式可重构网络结构设计，各软件功能子系统作为内部局域网的节点，组成一个星型网络结构（见图 1），具有以下特点：

1） 系统动态可扩充，采用操作系统扩展（OSE）、软件中间件技术封装底层通信管理，各子系统间利用TCP 或 UDP 进行网络通信；

2） 采用软件中间件技术封装底层驱动、通信管理、内存管理、任务调度、负载平衡、存储分配、数据库管理、队列管理、网络管理等，从而屏蔽了底层接口的差异，提供了上层软件应用统一规范的调用接口，应用软件有较好的可移植性和可维护性 [5]；

3） 采用“模型 – 控制 – 视图”的设计模式，在软件结构上实现数据与显示的分离，针对同一组织结构的数据内容设计不同的显示方式，可以实现显示方式的多样性，保证了数据的统一性和软件的可扩展性。

2 智慧仓储式车库模块通信网络设计分析

车库运营系统通信网络第一部分由任务调度管理系统（TSMS）、停车搬运系统（PTS）、视频监控系统（VMS）和停车计费管理系统 (CMS) 构成一个内部局域网络（LAN1），该网络与公共互联网络在物理上分开； 第二部分由任务调度管理系统（TSMS）和移动互联网服务系统（ServerAPP）组成一个局域网络（LAN2）。

LAN1 与LAN2 通过移动互联网服务系统（ServerAPP） 中的双网卡进行信息交换，LAN2 通过移动互联网服务器（属于移动互联网服务系统）的双网卡与公共网络进行信息交互。外部网络数据（Wan）需要与内部网络（LAN1）发生数据交换时，LAN1 中由任务调度管理系统（TSMS）负责内外数据的交换，Wan 中由移动互联网服务系统（Server）负责内外数据的交换。

3 智慧仓储式车库软件系统时统架构设计

本运营系统由若干独立运行的分系统（应用软件 运行平台）组成，全系统的日期和时间基准信息由任务调度管理系统统一提供，即实际存车时间信息、取车时间信息、停车时间段等信息由任务调度管理系统产生； 其他系统的基准时间信息可通过时统请求指令从任务调度管理系统中获得，时统架构如图 2 所示。

图2 智慧仓储式立体车库软件系统时统架构设计

4 智慧仓储式车库停车业务管理架构设计

系统采用业务单号进行存车、取车、计费管理、查询等业务管理。业务单号的生成管理由任务调度管理系统（TSMS）负责。业务单号一般由车库统一编号（4 位数字）、业务特征码（1 位数字）、业务生成日期（10 位数字）和业务流水号（4 位数字）等 4 部分组成，业务单号如图 3 所示。

业务数据包由任务调度管理系统（TSMS）负责管理和维护，业务数据包生成或数据更新时应及时存储到本地数据库中，并能提供全系统查询。

车库统一编号由移动互联网服务系统（ServerAPP） 提供，分配给具体车库，即由 ServerAPP 负责车库编号的申请以及车库基础信息数据库的管理。

业务流水号由任务调度管理系统（TSMS）负责产生和维护。流水号从 1 开始编号，每天 0 点自动清零， 每个车库独立进行流水号编号，系统复位或系统非正常复位时应能获取最后一次流水号，保持系统流水号的连续性。业务单号流转过程如图 4 所示，业务数据包基本数据组成见表 1。

5 智慧仓储式车库任务调度管理软件（TSM）

任务调度管理系统由顶层的任务调度管理计算机以及层控制器组成，任务调度管理计算机和层控制器之间通过网络进行互连 [7]。层控制器采用 PLC，支持网络通信功能。除了层控制系统外，任务调度管理计算机还与调度缓存车位处的刷卡机和提升机进行信息交互和控制指令传递；同时任务调度管理计算机还与收费管理系统、视频记录系统、移动互联网服务系统之间通过网络连接， 进行信息交互。

任务调度管理系统功能包括停车库存，取车的业务管理，存、取车的路径优化和智能搬运控制，停车库系统的日常维护管理及停车库运营系统管理等。

停车搬运系统主要由电梯子系统、转台子系统、搬运小车子系统、缓存车位子系统等组成，各子系统内部装有PLC 控制器，通过各类传感器或任务调度管理系统发布的指令完成相应的控制动作或信息提示 [6]，见图 5。

6 智慧仓储式车库移动互联网服务系统（ServerAPP）

移动互联网服务系统（ServerAPP）主要使车主通过手机 APP 实现预约存车、停车场路线导航、预约取车、停车位置报送、手机支付等服务，便捷用户体验，满足车主方便停车的需求 [7]。此外，系统还会逐步对接更多现有停车场，实时获取现有停车场的空闲车位数、计费规则等数据，实现车主打开 电签POS机 APP，就能搜索到当前位置或目的地附近的停车场信息，真正解决停车难问题 [8]。

移动互联网服务系统（ServerAPP）由本地服务系统（LocalServer）、云服务中心（CloudServer）和移动客户端（APPs）三部分组成（见图 6），通过与运营系统的其他子系统相连，为用户提供从找车位、停车到轻松取车的一站式服务。

7 结论

智慧仓储式立体停车库是一种多出入口、多搬运器、多提升机协同运行的高效立体停车库智能POS机系统。智慧仓储式车库的软件管理系统主要由控制系统、调度系统、监控系统、诱导系统、手机 APP 系统等组成。通过对车库智能车辆搬运器、提升机、横移机构、转向机构等智能机械进行高效路径规划和排队算法，将智能机械与高效停车相结合，通过互联网将手机终端与立体停车库相融合 [9]，形成智慧感知、灵活高效、注重用户体验的智慧停车模式。智慧仓储式立体停车库运营管理系统采用服务器 PLC 架构，扩展性好，功能强大，具备远程安全监控和大数据收集、应用、处理能力。大数据和云计算推动人工智能在机械式立体车库行业应用，让车库更加智能、智慧。

参考文献

[1] 邓琼华 , 王丰元 , 程琳 . 立体停车库及其装备设计 [J]. 中国科技论文在线，2011(11)：843-848，853.

[2] 付翠玉，关景泰．立体车库发展的现状与挑战 [J]．机械设计与制造，2005（9）：156，157．

[3] 欧军 , 吴清秀 , 裴云 , 等 . 基于 socket 的网络通信技术研究[J]. 网络安全技术与应用，2011(7)：19-21.

[4] 中国重型机械工业协会停车设备工作委员会 . 机械式立体停车库 [M]. 北京：海洋出版社 , 1993.

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