机械式立体停车库综合管理系统构建研究 (1).pdf

70第2 2 卷第S1期2023年8 月中国建筑金属结构CHINA CONSTRUCTION METAL STRUCTUREVol.22No.S1Aug.2023机械式立体停车库综合管理系统构建研究王云力1，曾超1，孟凡真（1重庆交通大学，交通运输学院40 0 0 7 4，2.深圳市智慧城市科技发展集团有限公司，广东深圳5 18 0 0 0）摘要：针对机械式立体停车库动态数据无法共享、故障维修不及时等问题，结合车库停车需求特征，构建了机械式立体停车库综合管理系统。系统选用Spring Boot、Hi b e r n a t e 框架作为主体框架进行开发，提出系统数据库及系统管理员模块、预约存取功能模块、终端管理模块及驾驶员功能模块四个主要功能模块。本系统将互联网与传统停车行业深度融合，在一定程度上提高了立体车库故障诊断效率及存取车效率，对机械式立体停车库的智能化发展起到了促进作用，为缓解城市停车难题提供了可参考的解决方案。关键词：机械式立体停车库；智慧停车；车位预约；故障诊断D0I:10.20080/ki.ISSN1671-3362.2023.S1.0200引言缓解城市停车难已然成为关系人民幸福生活指数的重要问题，目前在治理城市停车难方面主要通过两种手段，发展机械式立体停车设施（提高增量）；盘活现有停车资源增加泊位利用率（盘活存量。同时，国办函【2 0 2 1】46 号文件关于推动城市停车设施发展的意见 中明确提出要加强对机械式立体停车装备的研发，加强对停车信息管理平台的搭建，进而推动机械式立体停车库智能控制系统的发展。但目前市面上，大部分是路边停车位及室内停车库才设有相关的停车软件，而机械式立体停车库缺乏智慧停车信息管理系统，这也导致很多机械式立体车库泊位动态数据自身就像是一座孤岛从而无法进行信息共享，对管理员来说，车库中停车位、搬运器、防坠器等设备的故障信息也无法及时获取，这些问题一方面将会给驾驶人带来较差的停车体验，另一方面也不利于设备的维保。建设智能停车信息系统（Intelligent ParkingInformation Systems，I P I S）是加强城市静态交通智慧化、智能化、数字化管理的有力措施 2 ，目前对智慧停车系统的研究，国内外许多专家已有了相当丰厚的研究成果：现阶段机械式立体车库的车位信息智能管理能力依然低于路内车位及室内停车位 3 。得益于RFID技术的日益成熟，顾客已经可通过智能停车服务平台寻求满意的车位 4。Lin5基金项目：重庆市城市管理科研项目（项目编号：城管科字2 0 19 第(0 3)号）。作者简介：王云力（19 9 3-），男，研究生，研究方向：机械式立体停车库安装与维保。等提出了三个宏观主题：信息收集、系统部署和服务传播来描述智能停车生态平台，在每个宏观主题中综合了他们解决停车难的方法及主要目标。曾超 6 7 等基于 Bi-LSTM 神经网络的LSTM模型对空置车位的可用性进行预测，并研究了优化存取车辆运行路径,以缩短用户平均等待时间。Teodorovic8等构建的智能停车位库控制系统，实现了线上接受或拒绝驾驶员停车请求，该系统核心基于模糊逻辑和整数线性规划模型。Kotb9等提出了基于预约分配、计时定价的智慧停车管理系统。通过整合MILP模型，保证停车资源的最大利用率下停车成本最小。Xuel101等构建了一种整合车位查询、导航、监控及故障诊断等功能的机械车库智能控制系统。朱晓林 I基于阿里云OSS开放存储服务技术和图像识别技术，设计了包含车位预定、反向寻车等功能的立体车库云平台。史伟 12 等基于过滤车位推荐等相关算法，研发了可定位服务位置的停车共享平台，实现信息化管控停车位。戴大东 13 等基于Agent信息化、互通性等特点，设计了包含云端开发平台优点的停车诱导云平台。本文提出的机械式立体停车库综合信息管理系统，针对机械式立体停车库驾驶人的停车特征，以现有研究成果为基础，从功能板块设计出发，以Spring Boot、H i b e r n a t e 框架作为主体进行开发，力求提高机械式立体停车库车位信息管理能力及泊位周转率，为缓解城市停车难提供参考。2023年中国停车产业论文集711需求分析本文构建的机械式立体停车库综合管理系统拟实现的功能分为两部分：（1）预约存取车；（2）车库故障信息实时监控。从驾驶人方面，平台可及时掌握车位状态，在减少驾驶人停车等待时间的同时实时监测设备信息；从车库管理员方面，综合管理平台可减少存取车排队拥挤情况，同时便于对设备进行维保，增加设备安全性，减少因故障带来的损失。基于上述要素及需求，本文构建的管理系统需求分为以下几点：（1）车辆信息管理，如车牌号、人库时间、停车时长等；（2）车库信息管理，如车库的地址、管理单位、剩余空位等；（3）预约存取车，驾驶员存车时，推送距离最近的机械立体停车库，根据驾驶人到达状况生成车位预留时间，该车位在预留时间范围内可被锁定至驾驶人到达，并生成可供查阅的预约存车订单记录；反之取车时，驾驶员可预约取车，车辆提前移动到地面平层，方便驾驶员取车，并生成取车记录。（4）终端管理，车位内PLC寄存器参数发生变化，以此反映车库内各部件工作情况；（5）车位故障信息管理，通过寄存器实时监控手机客户端用户管理库微信小程序功能设计车库管理库账户信息支付信息车库查询预约存取车2.2网络通信程序设计为减少客户端与云服务器间数据传输出现掉包现象，保障数据链接的牢靠性、牢固性，故选用TCP/IP传输协议来完成连接。考虑网络通信问题，使用至少一对Socket套接字来编写TCP网络程序，完成ClientSocket客户端和ServerSocket应用程序的车位信息，如发生升降超时、防坠落器未打开等故障，平台将在第一时间将信号发送至该车库管理员，并记录存档故障部位，以便后期维保；（6）线上支付，车库前端设备确认驾驶员的车辆停放时间，平台发送付费通知，驾驶员通过微信线上支付停车费。2云服务器架构及网络通信程序设计2.1云端服务器架构设计云服务器本身具有稳定高效、安全可靠等特点，客户端将收集到的数据信息发送到云服务器以后，云服务器根据客户端请求将数据分析处理后再返回给客户端。云服务器提供商会对服务器进行设计与维护，这样不光减少了服务器的搭建和维护的成本，还降低了开发运维的难度。同时云服务商提供可视化操作界面和强大的安全策略，可在根据需求配置服务器的基础上实时监测服务器状态。机械式立体停车库综合管理系统后台服务部署在云端服务器上，客户端则采用微信小程序。用户操作小程序将需求发送时到云服务器，云服务器监听客户请求做出相应处理后将数据返回给客户端，客户端将最终信息反馈给用户。本系统主要提供的服务有预约存取车服务、车库查询及停车费缴纳服务、车库故障信息实时监控等。功能结构框图如图 1 所示。云服务器端业务服务数据管理中Socket应用服务车位管理库心图1云端功能结构框图相互连接，下图2 为TCP/P协议Socket通信模型。Socket套接字连接流程可划分为以下四个环节：（1）建立Socket通信模型，固定相应端口和IP，监听用户端接连并交换数据；（2）对接服务器和客户端，确定端口号及相应IP，并发起连接服务器的请求；（3）服务器接受请求后确认接连，达成通讯管理负载均衡Web服务通讯地址与端口链接管理通讯服务权限管理72中国停车产业论文集第S1期服务器端Socketo创建服务器端socket套接字Socketo)创建服务器端socket套接字数据的传输；（4）结束数据交互，关闭服务器与用户端之间的端口，切断链接。机械式立体停车库管理系统前端数据通讯结构方式如图3 所示。利用Socket客户端通信，远程传输剩余车位信息、车辆停放时间信息、设备运行故障信息等数据。车库信息由控制器采集并实时反馈，处理完采集到的数据后，通过TCP/IP通信协议将数据逐步从Socket客户端传输至云服务器，最后服务器端的Socket与客户端Socket进行握手通信，解析数据完毕并存储至数据库中，以此实现车库现场设备与云服务器间的交互。3楼数据库及功能模块设计3.1系统数据库设计MySQL数据库中，通过关系模型建立关系型Bindo绑定IP地址和端口号Socketo创建服务器端socket套接字ListenO监听客户端的连接请求客户端Connecto通过服务器端地址和端口号向服务器端发起连接请求图2TCP/IP协议Socket通信模型数据库，用简易的行、列组成的二维表及其之间的关系表示，达到方便用户使用的目的。而且MySQL可提供大量的模块，通过模块即可实现数据资料管理、检索、储存、搜索等相关功能。可根据智慧停车应用的需求，搭建机械式立体停车库车位信息数据库模型。数据库模型中需要建立的表可分为以下几类：用户运营管理三方人员信息表、车库及车位信息表、寄存器功能表和信息表、预约存取车信息表、存取记录表、车库终端设备表和设备故障记录表。为便捷后续操作，数据表之间互相独立。3.2各功能模块设计本系统中根据功能主要设计四个模块：（1）系统管理员模块；（2）预约存取功能模块；（3）终端管理模块；（4）驾驶员功能模块。Accepto接受请求并建立连接建立链接Close()RecvO/Sendo关闭socket及相关接受信息和发送信息资源信息传输Socketo创建服务器端socket套接字Socketo创建服务器端socket套接字数据库服务器端通讯地址3.2.1系统管理员模块系统管理员模块包含用户管理、运维人员管理、车库管理方信息管理、车库及车位管理等功能，数据库服务器端SocketWeb客户服务端服务Soket服务进程图3前端数据通讯方式需管理员登录特定账号进行操作。（1）用户管理：用户管理是将系统录人的车辆车牌号、车位预约情况、车辆缴费情况等相关信息TCP/P无线路由因特网数据库数据库2023年中国停车产业论文集73呈现给管理人员以便查询。（2）运维人员管理：主要是对不同车库的运营维保人员基本信息进行管理，包括人员基本信息、所负责的停车库以及客户端id授权等。当运维人员改变，同样可以在系统里对人员信息进行增删、变更和授权等基本操作，功能时序图如图4所示。（3）车库管理方信息管理：对各车库的管理方进行管理，将管理人员和其对应的车库信息记录存档。包括管理人员的姓名、手机号等个人信息以及登录账号密码等，时序图如图5 所示。（4）立体车库信息管理：管理各车库的基本信息，包括车库位置、车位数以及车库类型等，车库信息管理是实现其他功能的基本条件，大部分功能都设立在车库中，该功能同样包括对车库信息进行增删、修改等。（5）车位管理：将车库的车位进行编号，确定车位位置，并在系统中展示该车位可停放的车辆类型。可对车位信息进行增删、修改，功能时序图如图6 所示。3.2.2预约存取功能模块预约存取车模块分为驾驶员通过客户端预约存取车辆信息管理和后台存取记录管理。initselect页面初始获取车库数据新增编辑insertOrUpdateQueryoReturnsaveResultDispatchGarageQueryoReturn garageListGarageHandleGarageQueryoReturn garageListDispatchinsertorUpdateQueryo)Return saveResultGarageDaoGetgarageListoReturn.garageListOperatorHandlesaveoReturn saveResultOperatorDao图4运维人员信息管理新增编辑insertOrUpdateQueryo)Return saveResultDispatchinsertOrUpdateQueryo)ReturnsaveResultadminHandleadminDaosave()Return saveResult图5车库管理方信息管理车位信息新增/编辑insertOrUpdateQueryo)Return saveResultDispatchinsertOrUpdateQueryoReturn saveResultParkingLotHandleParkingLotDaosaveo)Return saveResult图6车位信息管理74客户端预约存取车辆信息管理：接受并保存驾驶员输入的预约存取车数据，显示过往订单及该车预约情况。记录车辆的车牌号、停放车库位置、车位号、预约时间以及订单状态（存人、超时、取消）。功能时序图如图7 所示。中国停车产业论文集3.2.3终端管理模块终端管理模块包括寄存器映射表和终端故障记录，车库故障类型可依据PLC映射数据反映出的各终端情况进行判别，从而有针对性地进行维保。第 S1期Table:MakeAppointmentHtp提交Web h5预约信息MakeAppointmentContrller历史预约MakeAppointmentControllerReturnMakeAppointmentListMakeAppointmentServiceinsertMakeAppointment()Return isnertResultGetMakeAppointmentList()MakeAppointmentDaoinsertMakeAppointment()Return isnertResultMakeAppointmentServiceGetMakeAppointmentListO)ReturnMakeAppointmentListMakeAppointmentModelinsertMakeAppointment)Return isnertResultMakeAppointmentDaoGetMakeAppointmentListo)ReturnMakeAppointmentListMakeAppointmentModel图7 平台预约取车信息管理（1）寄存器映射表：将数据从车库PLC中导出，根据车库操作手册翻译为各终端及操作状态，如搬运器故障、载车板故障、电气故障等问题，平台数据库中包含了所有车库的寄存器映射表。（2）终端故障处理及记录：根据寄存器反馈的存储区域、编号及状态信息等相关数据，映射出车库各部件运行是否存在问题，若寄存器映射出故障信息，则将该信息进行描述并发送至客户端“未处理故障”界面中，提醒管理人员车库有故障，应及时联系维保人员检查。3.2.4驾驶员功能模块驾驶员功能模块包含周边停车库查找、路线导航以及线上支付功能。（1）微信小程序预约存取：驾驶员对立体车库发起车位预约申请，待系统确认后跳转车辆信息录入界面，驾驶员输入车牌号（第一次使用）、车辆到达时间（最长半小时）及车辆型号，预约成功后锁定车位，驾驶员抵达或超时将取消该车位的锁定。同理，预约取车只需在预约界面点击取车，并输人预约时长以便管理员处理。（2）停车库查找及缴费功能：驾驶员可以在微信小程序中查询目的地附近的机械式立体停车库，停车库按距离排序，驾驶员确认停车库并录入车辆信息后小程序将跳转至导航界面以便车主驾车前往。车主到达车库停好车辆后，系统将生成停车订单，当车主取车离开后，页面将自动更新停车信息，并生成消费单号及缴费二维码，车主可直接微信支付。4结论本文从机械式立体停车库整体需求及便捷性出发，构建了机械式立体停车库综合管理系统，并对该系统设计了四个功能板块，分别是：系统管理员模块；预约存取功能模块；终端管理模块；驾驶员功能模块。借此实现车库信息实时查询、车库故障信息实时反馈、驾驶员车辆预约存取、停车订单在线支付及网联化管理等相关功能，旨在提高车库存取效率，增强车库便捷性，强化车库故障诊断。该系统对机械式立体停车库智慧化发展起到了促进作用，在一定程度上缓解了城市停车难问题。参考文献：1】国务院办公厅转发国家发展改革委等部门关于推动城市停车设施发展意见的通知(国办函【2 0 2 1】46 号)中华人民共和国中央人民政府 R.2021-05-21.2 I.Chatzigiannakis,A.Vitaletti,A.Pyrgelis.A privacy-preserving smart parking system using an Io T ellipticcurve-based security 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