停车场引导系统架构技术分析.doc

杭州立方为行业打造最好的出入口控制整体解决方案而努力 停车场引导系统架构技术分析 随着停车场越来越多，面积越来越大，不管是管理方还是车主都希望通过快速指引，让车主及时找到空余车位。由此，停车场引导系统应运而生。 停车场引导系统主要用于大、中型地下停车场，广泛用于大型商场、政府办公大楼、火车站和大型医院等公共停车场。在系统的设计中，我们主要关注停车场管理和车主停车体验两大方面。从车主体验方面考虑，该类系统旨在通过精确的车位引导，使车主快速找到空车位，从而节省时间、降低油耗、保持愉悦心情；从管理方考虑，该类系统可有效提高停车场吞吐量和车位利用率，从而保持最优的停车场运营。 由于市场对停车场诱导系统需求旺盛，大小企业竞争非常激烈，使得停车诱导技术在近几年内更新升级也异常迅速。在下文中，笔者将对现有的停车诱导系统类型进行详细分析。1、 停车场车位引导系统管理过程停车场车位引导系统的实现思路大致类似。首先，安装在车位上方的超声波车辆检测器检测车位上是否有车，并将检测到的结果通过车位指示灯直观呈现给车主，有车显示红灯，无车显示绿灯。 同时，超声波检测器将检测结果通过分控设备（不同厂家称呼不同，常见称呼有引导单元、节点控制器、区域管理器、分控制器等，以下统称分控设备）上传给计算机系统或其他负责车位计算统计的设备。然后设备里的应用软件以图文形式实时显示每个车位占用状态以及每个区域的余位等综合信息。最后，计算机或其他负责车位统计的设备通过数据更新，将余位信息发布至部署在场内的车位引导屏，指示车主快速找到空位。如此，一次完整的车位引导完成。2、 系统架构分析停车诱导的系统架构是判断一个系统优劣的主要因素，因为系统架构和整个系统运行的稳定性、通讯时效性、部件逻辑关联等都密切相关。目前，市场上常见的引导系统架构有三类。综合分析如下：第一类1.系统组成：超声波车位检测器、车位指示灯、分控设备、车位引导屏本类型中，车位采集设备和分控设备负责车位状态的采集和数据传输；车位引导屏负责接收空位数量并适时显示。两大部分逻辑彼此独立。它们通过计算机、分控设备及以太网络桥接，计算机根据收到车位状态变化数据的来源（地址），确定所属区块，然后通过计算，确定本区域的空位数量，最后将空位数量发至相应的车位引导屏。2.数据流描述首先超声波检测器检测到车位状态发生变化后，通过RS-485总线，将车位状态变化事件传输到分控设备；分控设备收集车位状态变化事件后，将数据通过RS-485或TCP/IP方式上传给计算机；计算机根据接收到数据包，确定数据来源（地址），按照系统预设的归属关系，确定状态变化车位所属的区块，再计算本区块的剩余空位，然后按照系统预设的归属关系，确定所对应的车位引导屏；最后计算机负责将车位引导信息经过分控设备，以RS-485方式发送至相应的车位引导屏上。3. 这类系统架构分析（1）这类系统架构能够正常实现停车场内车位引导；（2）因为分控设备的存在（通常市场上1个分控设备最少可以管理50个以上的车位），使得停车引导系统的节点（车位）管理容量有所保证，可以通过增加分控设备来加大系统的节点管理容量；（3）所有车位状态变化数据集中汇总到计算机，指示数据由计算机发起；因为所有计算都集中在计算机服务器上，整个引导系统的正常运行必须依赖计算机及其网络，因此必须保证计算机的性能、环境和网络100%可靠；（4）由于数据和处理高度集中，将带来很高的系统运行风险，计算机或以太网络的异常会直接导致系统瘫痪；（5）该类系统中故障具有积累性，计算机故障或维护期间、网络异常期间，车位状态变化数据无法上传给计算机，计算机也无法下传引导信息到车位引导屏，导致车位引导屏显示引导信息错误，故障恢复后，也不能自动同步车位状态与车位引导屏，只能进行人工纠正。（6）因为车位引导屏所逻辑关联的区域内的任一车位状态发生变化都需要改变车位引导屏的内容，致使通讯频繁，所以从属于分控设备的RS-485通讯接口的车位引导屏并非理想选择；第二类 1.系统组成：超声波车位检测器、车位指示灯、分控设备、集中控制器（中央控制器）、车位引导屏、计算机应用软件本类型中，系统首先通过安装在每个车位上方的超声波车位探测器，实时采集停车场各个车位车辆信息；然后，连接探测器的分控设备对所连接的各个探测器信息进行收集，并反馈给集中控制器；再由集中控制器完成数据处理，并将处理后的车位数据发送到停车场各个车位引导屏。这类系统架构摆脱了系统对计算机的依赖，将数据汇集到集中控制器进行处理；计算机应用软件仅用于系统设置、规则制定、经营分析，不参与具体引导和计算。2.数据流描述首先，超声波检测器检测到车位状态发生变化后，通过RS-485总线将车位状态变化事件传输到分控设备；分控设备收集车位状态变化事件后，将数据通过RS-485或TCP/IP方式上传给集中控制器；集中控制器根据接收到的数据包，确定数据来源（地址），按照系统预设的归属关系，确定状态变化车位所属的区块，然后计算本区块的剩余空位，按照系统预设的归属关系，确定所对应的车位引导屏；最后，集中控制器负责通过分控设备将车位引导信息以RS-485方式发送至相应的车位引导屏上。3.第二类系统架构分析（1）这类系统架构，同样可以正常实现停车场内的车位引导；（2）由于分控设备的存在（通常市场上1个分控设备最少可以管理50个以上的车位），使得停车引导系统的节点（车位）管理容量有所保证，可以通过增加分控设备来加大系统的节点管理容量；（3）所有车位状态变化数据集中汇总到集中控制器处理，处理之后所有指示数据由集中控制器发起； （4）与第一类相比，因为集中控制器是专门为停车引导系统设计的专业化产品，较计算机操作系统而言，一方面只需面对停车引导业务，另一方面也可排除大部分人为因素对设备运行的干扰，使其更加可靠；（5）这类架构算法、运算和处理等核心硬件和嵌入式程序都集中在集中控制器上，使得分控设备逻辑变得非常简单；这样的设计，一方面有利于将分控设备做的相对稳定，另一方面也给系统升级或更新带来方便，升级时通常只需更新集中控制器即可；但因为系统所有计算都集中在一个或若干个集中控制器上，同样使得整个引导系统的正常运行必须依赖集中控制器及其网络；因此必须保证集中控制器环境和网络100%可靠；（6）由于数据与处理高度集中，使得运行风险非常高，设备本身故障或以太网络的异常会导致大面积的使用瘫痪；因此集中控制器的存在不符合大型停车诱导项目风险分摊和性能分摊的原则；（7）因为车位引导屏所逻辑关联的区域内任一车位状态发生变化都需要改变车位引导屏的内容，使得通讯相对频繁；任何一个车位的变化都必须经过超声波分控设备集中控制器，集中控制器分控设备车位引导屏的过程，从属于分控设备的RS-485通讯接口的车位引导屏也不是理想选择。第三类 1.系统组成：超声波车位检测器、车位指示灯、分控设备、车位引导屏及计算机应用软件 本类型中，系统也是首先通过超声波探测器采集车位信息；但连接探测器的分控设备具有车位管理和数据计算功能，分控设备通过对所连接的各个探测器信息进行收集，并将收集到的数据进行计算，然后直接由分控设备自身排线接口控制，同时反馈给车位引导屏。这类架构去除了分控设备与车位引导屏的RS485网络及通讯，将分控设备与车位指示屏做成一体化，由一块控制器主板，完成通过RS485总线采集超声波车位状态，通过运算，一方面将车位变化事件通过TCP上报给主机系统，另一方面，通过自身的集成接口（排线接口，类似计算机硬盘与计算机主板的排线接口）将引导信息呈现在LED显示屏上。这类系统架构，摆脱了系统对计算机的依赖，也摆脱了对以太局域网的依赖，计算机与局域网络的异常不会影响引导系统的正常工作。计算机应用软件仅用于系统设置、规则制定、经营分析，不参与具体的引导与计算。目前，杭州立方已有这类成熟系统，并已实施成功案例。 拓扑图由杭州立方公司提供2.数据流描述首先，超声波检测器检测到车位状态发生变化后，通过RS-485总线将车位状态变化事件传输到分控设备；分控设备收集车位状态变化事件后，经过计算，直接将数据通过自身的集成接口呈现在LED显示屏上；如果分控设备与上层计算机的TCP以太网络正常，则将数据上传给计算机保存，以供报表查询与输出；如果分控设备与计算机的TCP以太网络异常，则由分控设备保存数据，待网络恢复后自动上传，以太网络异常不影响正常的系统引导。3.第三类系统架构分析（1）这类系统架构，当然也可以正常、有序的实现停车场内的车位引导；（2）在这类架构中，分控设备被设计为管理车位引导的关键设备，整个大型停车场的车位管理由部署在场内的多个分控设备完成分布式管理；并且每个分控设备独立、自动的管理某一区块，具有对某一指定区块车位状态采集、逻辑运算，然后直接发布到车位引导屏的全自动管理功能；这类分控设备可以在不影响任何性能的前提下，管理庞大的停车场车位数量，符合大型停车场性能分摊的设计原则；并且由于分开那个设备的独立性，我们还可通过增加分控设备来加大系统的节点管理容量；（3）分控设备向下通过RS-485连接多个超声波检测器，向上通过TCP/IP以太网络连接计算机系统；由于分控设备能自动完成车位状态采集、逻辑运算和引导信息的直接发布功能，所以向上连接计算机系统的TCP/IP以太网络正常与否不影响分控设备对下属区块的车位引导管理；另一方面，分控设备向下通过多路RS485连接各个超声波检测器，由于采用的是工业现场总线通讯方式，专用于车位管理数据的传输，其可靠性相对有所保障；因为整个大型停车场的引导由多个分控设备自动化的完成责任田式管理，所以分控设备或下属RS485网络出现故障，影响的也只是其所管理的若干个车位，不会造成系统中的某个设备而殃及其他车位管理乃至整个系统；（4）分控设备被设计为全自动管理化管理某一指定区块的车位，只要设备一通电，它就会自动检测与统计其所管理的车位状态及空位数量，然后通过车位引导屏发布，所以设备故障或RS485网络故障不会产生故障“累积效应”；比如分控设备正常运行一段时间后，空位数量是50，这时分控设备或RS485网络发生故障，故障其间有5辆车进入、3辆车离开，待分控设备或网络故障排除后，设备重新通电，分控设备完成开机自动检测下属的各个超声波，启动完成后，会自动更新车位引导屏的空位指示，数量为当前检测到空位的数量，50-5+348个空位；（5）某一大区块或楼层的空位指示由各个分控设备收集到各小区块的余位信息并上传给计算机，由计算机根据预设的对应归属关系，向楼层或大区块车位引导屏发布引导信息；如此使得车位引导LED屏显与分控设备不再存在外部接口，LED屏显直接由分控设备作为内部器件进行管理和控制，速度极快。目前，市场上的各种系统架构在网络通畅，软件稳定的情况下，基本都可以实现车位引导过程。但一旦遭遇网络故障或中心设备故障，前两种场内车位引导系统的剩余车位显示功能就会受到巨大影响，使整个系统基本瘫痪。而第三种，则有效的解决了这个问题，无论系统软件是否开启都不影响场内各种设备的正常使用，即使出现某个分控设备故障，也仅仅影响极小部分的车位显示，对整个系统不造成影响。因此，基于第三种结构的停车引导系统架构，将是未来停车引导系统的主流发展方向。杭州立方自动化工程有限公司已成功将基于第三种系统架构的停车引导系统运用到了实际项目中。例如重庆龙湖时代天街车位引导