智能停车场管理系统在升降横移立体车库中的应用

郑州科技学院 张宇迪 潘星宇

针对经营性停车场建设低成本，易管理的机械式立体停车库的需求，利用网络通讯技术、自动化控制技术提出了一种全新的停车场管理系统解决方案。详细介绍了该方案的结构，控制系统程序设计、软件设计。该方案提供了停车位扩容、手机支付、空位引导、反向查询的一体化解决方案。

随着我国经济的持续高速发展，人民生活水平逐步提升，汽车已经作为日常代步工具走进了千家万户。根据公安部统计，截止2021年中国汽车保有量已经达到3.02亿辆。然而，在汽车保有量高速增长的同时，停车位严重紧缺的问题愈来愈凸显出来。为解决车位紧缺，停车难的社会问题，响应政府的号召，越来越多的停车场投资运营企业将立体车库引进到经营性停车场的建设中来。在有限的土地内，最大限度的提高容车数量。作为立体车库产品中，技术最成熟，性价比最高的升降横移类立体车库更是受到大家的青睐。

升降横移类立体车库在为停车场经营者提供低成本，高扩容率解决方案的同时，也带来的新的课题。目前停车场普遍采用智能停车场管理系统，具备手机支付、停车场管理、车位引导、反向寻车、特殊车辆管理等功能。而升降横移立体车库的操作方式还停留在按钮、刷卡等形式上。如何将手机支付、车位引导、反向寻车等功能与升降横移类立体车库的控制有机结合起来，正是本文要探讨、研究的内容。

1 整体方案设计

1.1 现有方案分析

目前通常采用的解决方式是停车场出入口统一收费管理+立体车库独立操作运行的模式。即用户只需记住自己车辆停放的载车板编号即可取车，不受用户是否缴费的限制。停车缴费功能停车场出口处进行操作，或通过扫描场内收费二维码提前缴费完成。这种方式相对简单，将停车场管理系统与升降横移类立体车库控制系统各自独立，仅仅只使用了停车场管理系统的缴费功能。由于两套系统之间没有数据互通，停车场管理系统中的车位引导、反向寻车等功能无法实现。

1.2 功能需求确定

本方案旨在设计一种全新的升降横移立体车库控制系统，实现智能停车场管理系统与升降横移立体车库控制系统的数据互通。

（1）实现用户通过手机查询车牌号缴费完成后方可进行取车操作；

（2）实现进场车辆车牌号与其停放的库区、载车板一一对应；

（3）实现场内车位信息集中管理，车辆进场后通过车位引导系统，将用户引导至最近的处于地面的空载车板停车，节省停车等待时间；

（4）实现通过车牌号，帮助用户快速定位其车辆所在位置，减少用户寻找车辆的时间。

1.3 改进方案设计

此次改进方案的网络结构图如图1所示，主要体现在两个方面。

图1 网络结构图Fig.1 Network structure diagram

（1）在原有升降横移控制系统的基础上，将各个独立的控制单元与停车场管理系统通过以太网进行组网，并建立数据库。将各个独立停车单元的相关数据，如：在库车辆数，在地面载车板编号，是否在运行，故障信息等上传至停车场管理系统。从而实现停车场管理系统对各个停车单元的运行情况的掌握，并进行引导与方向寻车。

（2）在每套立体车库地面层位置加装车牌识别摄像头，并组网连接至停车场管理系统。车牌识别摄像头抓拍到待停放的车辆信息，上传至停车场管理系统。停车场管理系统再结合升降横移控制系统上传在地面载车板编号，将车牌信息与载车板对应关联起来，并存储至停车场管理系统的数据库中，作为取车、反向寻车的依据。

2 控制系统程序设计

2.1 操作流程设计

单套升降横移立体车库主要采用按键+刷卡操作的模式。按键操作模式即通过立体车库人机界面上的数字按键输入待操作的载车板编号，使其下降至地面；刷卡操作是将IC/ID卡预先与立体车库内载车板做一一对应关联，操作时只需在人机界面读卡器上读取目标载车板对应的卡片即可。这种操作方式并不适用于收费停车场的运营管理方式。因此，针对当下收费停车场运营的特点，在原有按键+刷卡的基础之上增加通过输入随机验证码的操作方式。即，当用户取车时，通过智能停车场管理系统配备的手机小程序输入车牌号并缴费成功后，系统在发送给用户随机验证码的同时，也将验证码发送至该车牌号所在的立体车库控制器。用户需根据小程序的指引到指定库区的立体车库人机界面处输入随机验证码，控制系统在比对用户输入的验证码与系统发送的取车验证码一致后，进行取车动作，待载车板下降至地面后，即完成本次取车操作。

2.2 程序流程设计

升降横移类立体车库的最终控制目标是将目标载车板下降至地面，根据此特点，结合停车场管理系统的数据交换需求，在程序设计中，除了满足设备自身的逻辑动作需求外，还需满足以下功能需求：

（1）向停车场管理系统实时发送库内空余泊位数量；

（2）向停车场管理系统实时发送位于地面的上层载车板编号；

（3）向停车场管理系统实时发送停放至载车板上的车辆车牌号；

（4）实时接收停车场管理系统下发的取车验证码及车牌号，并与本系统内数据进行比对；

程序主流程图如图2所示，当系统接收到取载车板指令后，通过批处理车库内所有载车板上限位状态数据，计算出此时在地面的载车板编号。并将该载车板编号与待取载车板编号进行比对，如一致则系统取载车板完成，进入待机状态；如比对不一致，则通过批处理上限位数据的反状态将在地面的载车板上升至原位后，开始横移载车板挪出空位，为待取载车板腾出下降通道。当横移载车板横移到位后，启动待取载车板的下降动作，直至下降至地面后，系统程序执行完毕，进入待机状态。

图2 升降横移程序流程图Fig.2 Flow chart of lifting and traversing procedure

3 停车场管理软件设计

停车场管理系统软件采用Visual C++开发工具，采用模块化设计思想实现主要包括：用户管理模块、系统参数维护设置、进出场车辆统计查询、故障信息查询、手动取车操作等，模块结构图如图3所示。

图3 停车场管理系统软件结构图Fig.3 Software structure diagram of parking lot management system

（1）用户管理：考虑到系统的可靠运行和软件的安全性，对用户的权限和用户密码进行管理，用户管理界面如图4所示。用户类型分为3种：管理员、工程师、操作员。管理员拥有最高权限，可以操作各个模块并能修改数据库；工程师拥有除修改数据库外的所有权限；操作员拥有除修改数据库和系统参数维护外的所有权限。

图4 用户管理界面Fig.4 User management interface

（2）系统参数维护设置：主要包括是否记录日常操作日志，计费规则的设计以及操作日志记录。

（3）进出场车辆统计查询：可以按照时间、车牌号、停车单元号、载车板号等筛选条件查询停车记录，收费记录，并可导出为Excel文件，车位进出场查询界面如图5所示。

图5 车位进出场查询界面Fig.5 Parking space entry and exit query interface

（4）故障信息查询：当停车单元出现故障后，会实时显示报警，并锁定故障单元不再进行存取车操作；同时可根据故障类型、时间、停车单元号等筛选条件查询相关故障，并可根据筛选条件的不同，分类进行故障统计，以便维护保养单位针对性排查故障，确保设备安全、可靠、低故障率的运行。

（5）手动取车操作：当用户无法通过手机支付停车费用取车时，管理员可通过本功能对设备进行取车操作。

4 结语

本方案将智能停车场管理系统与升降横移立体车库相融合，为解决经营性停车场建设立体停车库提供了一个低成本、易管理的全新解决方案。