立體車庫智能存取車控制算法設計

呂洪柱 張凌宇 廉佐政

摘 要：本文設計了一種智能存取車控制算法，適用于多層面、多通道、多傳送大型立體停車庫存取車控制。算法利用進程互斥原理確保多個傳送車并行工作，對車位編號采用效益優先排序算法實現經濟效益最優。本文算法對于提高存取車的工作效率、縮短車輛存取時間具有重要意義。

關鍵詞：立體車庫；自動停車；智能控制

中圖分類號：TP13 文獻標識碼：A

Algorithm Design on Intelligent Parking Control System for Stereo Garage

L? Hongzhu，ZHANG Lingyu，LIAN Zuozheng

（Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

Abstract：The paper designs an intelligence parking control algorithm for stereo garage applying to multiple levels，multi-channel and multiple vehicles transmission.it utilizes the principl of mutual processes to ensure transmission vehicles work，it's superior to carry out economic efficiency to the car serial number adoption efficiency superior algorithm.it is important significance for Raise economic efficiency and shorten vehicle access time.

Keywords：stereo garage；automatic parking；intelligent control

1 引言（Introduction）

在擁擠的現代社會停車難是城市的大難題，采用機械式立體停車庫[1]，是解決中心城區停車難問題的一項有效措施。我國城市內的機械化立體車庫，多采用人工控制方式，存在著停車時間過長，作業效率低等不足。本文利用進程互斥原理，針對大型停車庫的多層面、多通道、多傳送車的智能化立體停車系統，設計了一種控制算法，改善停車系統的效率，提高停車庫的自動化水平。

2 機械傳送系統設計（Machine transmission system

designs）

多層面、多通道、多傳送車的智能化立體停車庫[2]結構如圖1所示，假定該車庫共有P層，每層有M列，每列有N個停車位，車庫共有P×M×N個停車位。

圖1 傳送系統工作原理圖

Fig.1 Deliver the system principle diagram

智能化立體停車庫的核心技術是把車輛運送到指定車位的機械傳送系統以及相應的控制系統，決定著停車庫的建設成本、運行效率和運營成本[3]。本文采用的智能化立體停車庫機械傳送系統原理：設計了兩個方向相反的橫向通道為HB和HF，兩列之間設置一個縱向通道Zi，縱橫通道之間軌道相連，傳送車可在橫向和縱向軌道上運動，在車庫側面設置一個Z0取車專用通道，傳送車只能沿箭頭方向運動，最后沿Z0通道到達車庫出口。

多傳送車并行方案設計，車庫入口停放一輛傳送車，在每個縱向通道中停放一輛傳送車。這種布置方案有兩方面的優點：一是車庫入口的傳送車能容納一輛傳送車即可；二是有利于取車操作，系統可直接啟動通道中傳送車完成取車操作，減少傳送車空載行程，提高了取車操作的效率[4]。

車輛存取的基本流程：存車過程，車輛到達停車入口，系統自動識別車型，給車分配一個最佳車位，智能控制系統啟動傳送車輛到停車位，并出據存車IC卡。取車過程，輸入IC卡，計算機自動識別身份，顯示存車費用，用戶交費后，啟動智能控制系統控制傳送車完成取車操作[5]。

3 存取車智能控制算法設計（Access the car

intelligence control algorithm design）

3.1 最佳停車位的查找

控制算法的目標之一是查找耗能最低的停車位，基本思想：按耗能最低設置停車位的優先級，距離車庫入口近的停車位優先級高，通過隊列鏈表數據結構來實現優先級排列。在查找算法中，將每個停車位看作一個數據節點，每個數據節點包括了車位編號、優先級、存車時限、取車時限及指向下一數據節點的指針等信息，各個數據節點在隊列中按優先級降序排列。查找算法引入三個隊列：占用車位隊列、空閑車位隊列和預約車位隊列，三個隊列中的數據反映了車庫的當前狀態，是車庫狀態顯示和分配車位的基礎數據。

（1）停車位的編號

車庫為三維立體模型結構，共有P層、M列、N個車位。車位編號采用三個整數編碼方式，a為車位所在的層號，取值范圍為0—P；b為車位所在的列號，取值范圍為0—M；c為車位在某列中的位號，取值范圍為0—N，其中abc每個整數長度固定為取值最大值的長度。車位優先級和車位操作時限均采用車位編號的函數。

（2）停車位優先值的分配

停車位優先級的判定的原則主要考慮兩點：a.所花費的費用低，用時少。b.有利于多輛傳送車的并行工作。按如下方法給出優先值，由近到遠，由上屋到下屋，由小到大給出每個停車位的優先值，即第n列優先級大于第n+1列，第n層優先級大于第n+1層，優先值小的優先級高。從距離和空間角度確定了車位優先值，確保費用低，用時少，并行工作，同時保證各通道中的停車位的優先值均勻分布。

（3）車位操縱時限的計算

車位操作時限是用于保證存、取車操作正確完成的依據。當系統發出操作指令后，計時開始，并等待操作完成的反饋信號，會出現兩種情況：a.在規定的時限內，收到反饋信號操作完成。b.超過規定的時限，未收到反饋信號操作未完成，說明傳送出現故障，未按要求完成指定操作，只能用人工干預的方法處理，避免事故的發生。每個位置的停車位，完成一次存取車操作所需的時間不同，其操作時限值相應的不同。

存車花費可通過耗時多少來定量計算，主要包括：橫向位移時間，即入口到停車位所在列移動耗費的時間；縱向位移時間，即列入口到所在的停車位移動耗費的時間，垂直位移時間，即頂層到停車位所在層移動耗費的時間，其他所耗費的時間，這些時間可通過公式計算，計算公式如下：

式中，表示存車時限；a、b、c分別表示車位的層號、列號和位號；γ、δ、ζ分別表示傳送車下降一層、移動一列和移動一位所耗費的時間，T表示其他所耗費的時間。λ表示調節系數，用于描述系統實際運行中產生的誤差。

（4）查找算法

存車操作過程，在空閑車位隊列鏈表中的車位是空閑的，分配從隊頭開始，檢查隊頭結點保存的停車位的縱向通道Zi，空閑，則分配該停車位；不空閑，則不能分配該停車位，應繼續檢查隊列鏈表中下個結點，找到一個空閑的Zi+1通道，分配空閑停車位，進行存、取車操作。查找空閑Zi+1通道的查找算法如下：

int n；

{

n=Zi通道第一個車位號}；

node*p；

For（p=head1；p！=NULL；p=p.next）

{

if（（（n/10）%10+2）%通道總數）==（p.num/l0）%10）

break；

}

if（！p）then{沒有找到}；

else{P查找的節點}；

}

3.2 并行存取車的安全控制

操作系統通過進程的互斥來實現資源共享，進程互斥原理在很多領域都有應用，進程的執行實際上是交替進行的，其基本思想：多個進程占用同一資源，同一時刻最多只允許一個進程占用，而其他進程要占用該資源只能等待，直到占用資源者釋放了該資源[6]。

參照這一思想，設計多傳送車并行存取車安全控制調度算法：設計兩個進程為存車進程和取車進程，取車進程共享HB通道和Z0通道，HF通道和Zi通道由存車進程和取車進程共享。在并行存取車安全控制調度算法中的共享資源只能由存車進程或取車進程中的一個占用，通過進程互斥原理可以很好的實現存車進程和取車進程的互斥。其具體算法描述如下：

p（var m）

{

m=m-1；

if（m<0）then v（m）；

}；

v（var m）

{

m=m+1；

if（m<=0） then p（m）；

}；

其中，p（m）和v（m）分別代表存車進程和取車進程，m代表傳送車的狀態，假設0代表空閑，1代表忙，其中初值設為0；當第一個存車進程調用p（m）時，m值變成1，占用了存車資源執行p（m），第二個存車進程調用p（m）時，m值為1忙狀態則將第二個存車進程放入等待隊列，等待資源空閑在調用p（m）；當有其他進程要占用該資源，同樣必須等待，從而保證共享資源的互斥占用；第一個存車進程存車操作結束后，釋放占用的共享資源，系統在將資源分配給其他進程。p（m）執行完調用v（m），如果m為0，無操作，p（m）中的m恢復成初值0；如果m為1，等待隊列中有進程在等待占用資源，p（m）釋放其中的進程，進入就緒隊列中。

3.3 控制流程

系統存車控制流程如圖2所示，本控制系統采用閉環控制，從爾確保系統的安全性，執行每一個動作前檢查傳送車的反饋信號，使系統能夠隨時了解傳送車的工作狀態。

4 結論（Conclusion）

本文結合一個機械化立體停車庫的實際情況，提出了一種適用于多層面、多通道、多傳送車的大型立體停車庫智能化存取車控制算法，解決了多臺車輛的同時存取時的經濟效益權衡和安全問題，對于實現大型立體停車庫的自動存取車、提高其經濟效益和安全性具有重要意義。

參考文獻（References）

[1] 蒯蘇蘇，等.慧魚智能化立體旋轉停車庫的創新設計[J].機電工程技術，2013，8（8）：81-85.

[2] 張銳強，等.基于CAN總線的立體車庫控制系統研究[J].起重運輸機械，2010，1（1）：59-63.

[3] 段文軍，李劍鋒，馮春增.基于集散控制理論立體車庫控制系統設計[J].計算機工程與設計，2009，7（14）：34-38.

[4] 王作成，擺玉龍.基于ZigBee的智能車庫系統研究與實現[J].測控技術，2013，1：69-75.

[5] 胡清明，等.基于車牌自動識別立體車庫智能停車管理系統研究[J].機床與液壓，2011，9（18）：34-39.

[6] 鄭寶舉，袁永康，員超.智能立體停車庫控制系統的設計與實現[J].計算機測量與控制，2003，11（6）：426-428.