跟随行业技术变化进行计算机实践教学改革

王趾成

（北京交通大学海滨学院，黄骅 061199）

1 可拆卸重构的立体车库结构

可并行自动存取的立体车库，是由“积木式”结构搭建的。包括存车位、载车升降电梯、各种感知部件、各种控制部件、网络服务器及连线、电源等。尺寸可按实物的1/8构建，如图1所示。

图1 立体车库车位、行车道示意图

1.1 搭建存车楼

存车楼由存车位“积木式”插接构成，存车楼之间放置载车升降电梯，存车楼二层及以上各层用来存车，一层地面作为车辆出入通道。存车楼的数量、高度、宽度可任意搭建，载车升降电梯相应安放。真实存车楼每层都有人行道，供司机通行，司机通过楼两端电梯上下。因教学环境不需司机上下楼，所以省略人行道和楼两端的载人电梯。

1.2 感知器件和控制部件

地面每条行车道都与存车位垂直对应，车道两侧多处安放红外线对射仪，用来感知车辆；车道多处安放信号灯、字幕、栏杆，用来指挥车辆行动，如图2所示。

图2 立体车库地面通道示意图

车位上有IC 卡插槽，车辆安全入位后会自动弹出IC 卡，并提示司机取去，此卡是交费、取车凭证。教学环境可将IC 卡插槽引出放在方便操作的地方。存车位有压感器件，用来感知是否有车；有车位识别器，用来感知车辆是否安全入位。所有感知器件、控制器件均接入网络。

1.3 载车电梯

存车楼间地面车道放置多部载车电梯，电梯之间、电梯与存车楼之间用插件卡牢，确保运行稳定。载车电梯平时停靠在二层待命，不影响地面车辆通行，载车电梯的升降、停靠、前门及后门打开与关闭等及时精确动作，都是在网络环境下由调度软件控制运行的。

1.4 网络构建

所有感知器件、控制部件、执行动作部件，均接入网络。该环境是可以创新设计、重新搭建、智能感知、自动控制运行的物联网系统。

2 系统运行

该环境是智能感知车辆存取需求、自动控制车辆存取运行的物联网系统。网络硬件环境可以拆卸、任意重新搭建，软件可以按不同调度策略创新设计。

2.1 车辆入库

系统随时显示各条车道对应的车位空余情况供司机选择进入哪条车道存车，系统根据自己的调度策略并根据存取繁忙情况，决定哪部电梯接车入位。电梯打开后门并提示司机将车移入电梯，车辆进入载车电梯并停稳后，电梯关门开始上升，停到系统安排的位置后停下并打开前门或后门和对应的车位门，提示司机移车入位。车停稳后，车位上的IC 插槽会弹出IC 卡，提醒司机取走，司机步行到楼层两端，通过载人电梯下楼。教学环境所用的车辆是遥控玩具电车，使用遥控器控制车辆动作，该环境的IC 卡插槽引出到车位以外方便取卡的地方。

2.2 车辆出库

司机将IC 卡插入车位IC 卡插槽，系统立即感知到取车需求，立即指挥载车电梯来接车，车位门和电梯门自动打开，系统提示司机将车移入载车电梯，车辆移入载车电梯后，电梯门和车位门自动关闭，载车电梯下降到地面后，自动打开前门并提示司机将车开走。

3 创新设计实践教学内容

“可并行自动存取的立体车库”实践教学环境与真实环境相比，软件控制系统、网络系统的软硬件环境都一样，差别只是车辆、车位、载车电梯的物理尺寸缩小。该环境能方便拆卸、任意重组、能按任意调度策略重新设计调度软件，所以比真实环境更方便实践教学。

3.1 创新设计硬件实践教学环境

通过重构硬件环境、改变网络拓扑结构和调试网络系统的过程，可以为网络结构设计、网络布线、网络环境搭建等创新设计出很多实践教学内容，同时为软件创新设计提供了丰富的硬件环境。

3.2 创新设计软件实践教学环境

在多种网络拓扑结构环境下，对每种拓扑结构环境都可以设计不同的车辆自动存取调度策略，对每种调度策略可以使用不同的软件开发工具完成设计。从而为软件实践教学提供了丰富、真实的内容。

4 结束语

本实践教学环境为高校计算机类专业人才培养，提供了经济、实惠、高效的环境。使教学紧跟行业新技术，是激发师生创新设计的平台，为提升办学层次将产生重要影响。