基于蟻群算法的自動化立體車庫監控軟件的優化設計

◆萬 方

基于蟻群算法的自動化立體車庫監控軟件的優化設計

◆萬 方

（廣東省貿易職業技術學校 廣東 510507）

本文目的在于基于蟻群算法，研究關于現代自動化立體車庫計算機監控軟件的優化設計問題。對于當前立體車庫監控中，亟待實現現代化自動化的監控管理，基于蟻群算法，分析優化設計該監控軟件的需求，并優化設計實現蟻群算法支撐的立體車庫計算機監控軟件。結果證實，基于蟻群算法優化設計現代自動化立體車庫計算機監控軟件，計算機監控軟件平均響應時間由49.9552s下降到22.5280s，降低系統能耗，實現對立體車庫的群控調度，發揮積極應用效益。結束語表明，設計基于蟻群算法的現代自動化立體車庫計算機監控軟件，具有可行性，可發揮積極設計實現價值。

自動化立體車庫；設計；蟻群算法；監控管理；計算機監控軟件

0 前言

對于本篇研究中，基于現代自動化立體車庫作為研究對象，優化設計車庫計算機監控軟件，能夠實時自動化監控車庫的空間資源，從而可以充分發揮車庫功能，通過監控就可使人獲知立體車庫是否有空余車位，最大限度解決車輛停放擁擠問題，發揮積極影響[1]。基于蟻群算法中多種群且種群間互不干擾的特點，優化設計現代自動化立體車庫計算機監控軟件,構建基于等待時間、運行時間、系統能耗為立體車庫優化目標的評價函數,優化進行立體車庫的群控調度,發揮積極影響。以下本篇對此做具體分析。

1 蟻群算法

關于蟻群算法，最初是20世紀90初由意大利的多里戈（Dorigo M）、馬聶佐（Maniezzo V）等人，受到生物進化機制的啟發，根據模擬大自然中螞蟻搜索路徑的行為，從而提出的模擬進化算法[2],在蟻群算法中，核心就是根據在搜索食物源過程中蟻群表現的尋優能力，以此來模仿蟻群的信息素依賴原則，在算法中通過信息素來正確引導搜索行動。一只螞蟻搜索過的路徑在下次搜索時就不再被該螞蟻選擇，因此在蟻群算法中建立禁忌表進行模擬。螞蟻會算出還有多久才會碰到攜帶食物回來的螞蟻，據此決定是否離開蟻穴。這是一種正反饋形式；螞蟻帶回食物的速度越快，離開蟻穴的螞蟻就越多。蟻群算法是一種隨機搜索的全局優化算法,蟻群算法是群智能理論研究領域的一種主要算法。

2 分析軟件設計需求

立體車庫對于解決現代密集型城市的汽車停放問題具有重要的開發價值和廣泛的應用前景。因此，優化設計現代自動化立體車庫計算機監控軟件，發揮積極設計價值，能夠滿足人們的應用需求。本文基于蟻群算法，設計現代自動化立體車庫計算機監控軟件，需要根據立體車庫的多層升降橫移式運行原理與結構特點，從硬件組成、控制軟件設計方面結合蟻群算法，優化設計該軟件，以確保可以優化軟件監控畫面[3]，實現對立體車庫運行過程及立體車庫狀態的實時自動化監控。現代自動化立體車庫計算機監控系統中，采取PLC、計算機組態構成車庫的監控畫面，通過軟件中的控制按鈕，可以自動化監控管理立體車庫對汽車的存取控制，滿足軟件用戶設計需求。

3 優化設計蟻群算法現代自動化立體車庫計算機監控軟件

3.1 軟件總體結構設計

基于蟻群算法設計的現代自動化立體車庫監控軟件中，主要是由“PLC控制部分、上位機及視頻監控部分、手動控制部分”組成。軟件的總體設計結構如下所示:

圖1 軟件總體結構

3.2 軟件功能設計

自動監控控制的功能:對于本次設計現代自動化立體車庫計算機監控軟件中，可以具備自動控制的功能，對于車輛在車庫的出、進，給予自動化的控制，確保發揮立體車庫最大使用效益。

自動保護的功能:在立體車庫計算機監控軟件中，可以對于發生的故障，進行自動化保護，可以切斷電流，或是斷開線路，保護車輛在立體車庫中的安全。

監視的功能:應用蟻群算法優化設計的現代自動化立體車庫計算機監控軟件中，可以根據車庫內設備的電氣信號進行檢測，從而可以將模擬的電信號轉化為模擬的圖像，監控立體車庫車輛進出變化，確保立體車庫能夠正常使用。

3.3 應用蟻群算法

廣義蟻群算法如下:

其中:ηij(t)表示啟發函數，ηij(t)=1/dij，就是代表一種期望；其中α是信息素內的重要程度因子，若是α的越大，則在轉移中表示信息素發揮了越大的作用；β則是表示啟發函數的重要程度因子。

信息素更新，

信息素揮發（evaporation）過程是信息素痕跡的濃度自動逐漸減弱的過程。揮發過程主要用于避免算法過快地向局部最優區域集中，有助于搜索區域的擴展。

設ρ(0＜ρ1)能夠表示信息素的揮發程度,則在螞蟻完成一次循環后,就需實時的更新搜索引擎中各個節點連接路徑的信息濃度:

優化軟件監控算法，基于蟻群算法，搜索引擎系統，首先，初始化參數，需要對與搜索引擎算法相關的參數初始化。其次，可以將各個螞蟻隨機放置在不同的出發點，對每個螞蟻k（k=1，2，3，…m），計算出轉換概率，確定其下一個搜索引擎待訪問的節點。然后，根據新信息素，計算出在各螞蟻經過后的路徑長度Lk，并記錄在當前蟻群算法迭代中的最短路徑。最后，如果iter

3.4 硬件設計

基于蟻群算法設計的自動化立體車庫計算機監控軟件中，其核心控制元件是一種微型的可編程控制器（三菱FX2N-40MR），在工作中基本指令的執行時間可以高達0.08us。同時，對于計算機監控軟件中，應用220V AC供電，確保軟件可以正確運行，滿足對立體車庫的自動化監控。

3.5 軟件代碼實現

在蟻群算法下設計的自動化立體車庫計算機監控軟件中，可以基于圖形顏色的改變及閃爍，進行報警，通過軟件監控車庫，可以實時顯示出車庫內的具體情況，并且也可以動態的顯示出車庫內的車輛模擬圖，記錄車輛運行參數，發揮車庫監控效益。

構建數據庫部分:在工程瀏覽器頁面進行數據庫管理，定義變量IO清單設計的IO點及畫面組態用中間點。

在變量定義中連接設備，選中端口設置好的PLC，根據數據類型設置好寄存器及數據類型、讀寫屬性等。

在界面設計、數據庫構造、動畫連接、命令語言編寫等完成后，進行運行調試，在開發界面下切換到VIEW界面，可以觀察到動態的效果，還可以進行仿真控制調試。

4 系統設計實現效益分析

基于蟻群算法優化設計的現代自動化立體車庫計算機監控軟件，可以實現基于PROFIBUS-DP現場總線技術以及MPI總線技術在實際應用中的突破，可以確保立體車庫在計算機監控中PLC控制與PC計算機之間的通信，提高串口通訊的效率。在設計該監控軟件中，應用蟻群算法，可以使立體車庫監控軟件更趨于全自動化的監控控制，提升軟件功能的可擴展性。應用本次設計的軟件，在實際監控立體車庫過程中，計算機監控軟件平均響應時間由49.9552s下降到22.5280s，降低系統能耗，實現對立體車庫的群控調度，發揮積極應用效益[4]。

5 結束語

綜上所述，設計基于蟻群算法的現代自動化立體車庫計算機監控軟件，可以保持傳統蟻群算法的穩定性，優化系統監控性能，具有可行性，可以在實際中應用推廣該系統設計方法。

[1]孟建軍，楊澤青，蔣兆遠.基于蟻群算法的大型自動化立體車庫計算機監控軟件設計[J].計算機應用與軟件，2006.

[2]周建新，楊衛東，李擎.改進蟻群神經網絡及其在滯后系統中的應用[J].控制工程，2010.

[3]林肖瑩.一種基于蟻群聚類的異常網絡入侵檢測算法[D].廈門大學，2013.