摘要：针对智能停车场自助终端智能化管理问题，设计了一种基于物联网的智能停车场自助终端管理系统，提出了由人机交互系统、数据库管理系统、数据传输系统、自助缴费系统、广告系统等组成的终端系统架构。人机交互系统实现终端机人性化界面和操作，方便用户操作终端机；数据库管理系统主要实现读取、计算、存储自助终端机所需处理的数据信息；数据传输系统实现终端机与中控、PLC之间的信息发送与接收；自助缴费系统支持多种支付方式，方便顾客使用；广告系统会实时根据客户要求调整。整体而言，本系统较好的实现了对自助终端、移动终端、上位机、PLC的一体化智能管理，对顾客而言有较好的操作体验。
关键词：智能停车；系统架构；数据传输；自助缴费
引言
近年来，随着现代社会信息化的发展，社会服务行业陆续推出自助终端设备服务，诸如银行、便利店、火车站等场所都有自助终端机服务[1-3]，自助终端机可以有效的减轻人员拥挤的问题，良好的操作体验以及方便快捷的服务是自助终端机最大的特点。在智能停车场中，自助终端设备已经是不可或缺的组成部分[4]。但是对于智能停车场，自助终端的使用率没有达到期望值，人们更愿意通过最原始的方式去停车，尤其是一些没有用过自助终端的人，所以在停车场这种即时服务场所，终端机的人性化设计显得格外重要[5]。本文将从自助终端机的实际需要出发，通过突出其实用性与审美性，提出了自助终端机系统设计，使得人们在停车过程中使用终端机能够方便快捷的停取车辆[6]。本次设计主要目的是开发一个智能终端系统适配于智能停车场的终端机，结合现代城市停车位供不应求的问题[7]，尤其是在人员集中的地段更加需求。从通讯协议的开发、交互界面的研究、软件构架等方面出发与终端机硬件适配提出解决方案[8]。同时结合现代自助终端机的应用实践，改进现有单功能设备设计中的不足，为通用性智能停车场自助终端机的设计提供有效参考[9]。
1系统环境
1.1开发工具与系统架构
.NETFramework是微软为开发应用程序而创建的一个平台，可以在Windows操作系统和Windowsmobile操作系统上运行，也有在其他系统运行的版本，如Linux版本和MACOS，.NETFramework主要包含一个庞大的动态链接库，可以在客户端或服务器端中通过面向对象编程技术来使用这些库，部分库定义了一些基本类型。类型是数据的一种表达方式，指定最基本类型有助于使用.NETFrame－work的各种语言之间进行交互操作，这统称类型系统[10]。
1.2数据库
MySQL是一种开放源代码的关系型数据库管理系统，使用最常用的数据库管理语言-结构化查询语言（SQL）进行数据数据库管理[11]。MySQL因其速度、可靠性和适应性被广泛使用，当数据存储在数据库中，你可以对数据进行添加、删减、查询、修改等操作。数据可以存储在任意设备上，从服务器到桌面电脑和移动终端，无论何时何地，数据都可控制。具有可信、高效、高速等特点。对于开发人员而言，可以在许可下下载并根据特定需要对其进行修改，软件使用简便、支持多种操作系统。
2系统硬件设计
终端机硬件是整个系统的载体，在本次设计中，每一步流程都需硬件的支持，系统的功能和性能状况取决于硬件的规格和质量，结合系统需求与各设备厂商的产品参数，终端机设备硬件需要具备如下功能和技术指标：主机需要达到当前主流PC运算能力且配备独立显卡；缴费，支持支付宝支付、微信支付以及钱包支付；纸张打印，同时支持不同规格的纸张都可以打印出良好的凭条；触摸操作，屏幕为高清触摸屏并支持主流分辨率。结合无人值守停车场的实际需求，自助终端系统包括自助停车业务、自助取车业务以及自助缴费业务等三个部分。自助停车主要包含对用户信息核实、停车流程监控、车辆信息显示等业务功能。自助缴费业务则包含计算消费金额、生成支付宝收款码、生成微信收款码以及余额收款码，待自助缴费完成后，才可取出车辆。自助取车业务包含用户个人信息核实、车辆出库、机械手抓取等功能，由此实现了打印凭证码、自助停车、自助取车、自助缴费、扫码取车等业务功能为一体的自助终端系统，其整体硬件架构如图1所示。（1）主控模块：主控模块是控制整个系统协调工作、进行流程处理的核心部件。本次设计中采用搭载Windows64位操作系统的计算机，同时处理多任务线程不会出现卡顿、死机现象。（2）人机交互模块：用于用户与自助终端机的交互。终端机选用替换了传统的鼠标键盘等设备，用户通过点击触摸屏即可完成停取车流程。（3）数据传输模块：终端机同PLC传输数据基于S7通讯协议，S7通讯协议是西门子S7系列PLC内部集成的一种通信协议。它是一种运行在传输层之上（会话层、表示层、应用层）、经过特殊优化的通信协议，其信息传输可以基于MPI网络、PROFIBUS网络以及以太网。S7通信协议参考模型见表1。（4）凭条打印模块：凭条是包含用户个人信息和停车凭证重要验证方式，所以终端机凭条要求纸张具有较好的打印适应性和完好的保存性，对印刷黑标要求具有严格的准确性。采用SDK通信接口的热敏打印机，用户操作方便快捷。（5）扫描模块：二维码是用某种特定的几何图形按一定规定在平面上分布的黑白相间的图像记录数据符号，而扫描机器具有超强识读各种二维码能力，属于高敏感光学设备，并自带自动补光灯技术。
3系统功能设计
软件设计是终端机系统的核心，首先软件能够驱动硬件、实时监控硬件设备状态并可以远程协助与数据管理，其次软件能够合理分配资源以及系统功能展示，交互界面可以帮助用户轻松快捷完成停取车、缴费、凭证码打印与扫描等操作，并且可以在界面上播报通知、警告信息，还有如地图导航、语音播报、天气查询、人脸识别等功能。此外，完善的日志管理系统以及统计计算功能也是必不可少。
3.1系统流程设计
自助终端机是用户将车辆停取在车库的重要媒介，自助终端系统不仅仅是一台机器或一个软件，更应该是终端机硬件、系统软件、服务器、web服务、数据库以及相关服务应用构成的结合体。所以在系统功能设计中，需要结合各模块功能需求对自身以及其它服务的要求，既要完善各模块功能，也要保证系统整体的稳定性和安全性。用户将车辆行驶进停车场后，在确保车辆内没有人员和贵重物品后，关闭好车门车窗，在终端机上点击触摸屏按钮进行停车操作，在进行停取车操作之前，用户都需输入账户信息，终端机系统通过访问远端数据库进行对比验证，验证通过后终端机打印出凭证条，随后车库进行停车操作，在车辆停至停车区时，停车过程结束，系统会将数据写进数据库保存，至此停车流程结束。用户取出车辆时，只需将凭证条放在终端机上的扫描设备进行识别，终端系统得出扫描信息后，访问数据库进行消息认证，认证通过则会提示可以取出车辆，终端机界面转至支付界面，终端系统会通过停车时间和收费标准计算出所需缴纳费用，用户根据提示缴纳费用后，车库随即会将车辆抓取至待取区域，用户即可将车辆驶出车库。流程如图2所示。
3.2凭证码技术
凭证码技术是将通信技术与二维码编码技术相结合，把一些重要内容信息及用户信息编译成二维码，并通过打印机打印成凭条或发送至手机移动端，用户即可通过专门的读码设备扫描凭证码进行识别认证。在本次设计中，凭证码主要包含用户车辆信息、用户个人信息、停车信息和计时计费信息等诸多信息，因此用到QR码，QR码是一种能够快速读取、储存更丰富信息的二维码，包括对文字、URL地址和其它类型的数据加密，相对于其他二维码，QR码读取速度更快、数据密度更大、占用空间更小。C#中有生成QR码的动态链接库ThoughtWorks.QRCode.dll，结合凭证条纸张大小，生成指定尺寸和边框宽度的二维码，从而可以保证凭证条美观、简洁。程序启动时，系统先会驱动打印机和扫描设备，自助终端机配备有CCD扫描设备，主要负责读取凭证码，凭证码上的三个角各有一个标记，使用读取设备通过探测标记得出凭证码的位置，大小，角度并加以解读，读取出的信息为一段长字符串，中控程序对字符串进行分割处理后，得出验证信息与远端数据库信息作验证，信息一致才会验证通过，并进行后续操作。
3.3数据库管理
数据库作为文件系统，能够把数据按照特定的格式保存起来，并且可以对数据库中的数据进行增加、修改、删除以及查询等操作。其中MySQL是一种开源的关系型数据库管理系统[12]，用于建立、使用和维护数据库，在数据管理和控制方面有明显优势，同时可以保证数据库的安全性和完整性，数据库建立完成后，管理员即可通过数据库管理系统访问数据库中表格内的数据。为方便数据库管理，先将MySQL数据库安装在终端机中，配置其安装途径和环境变量，利用Navicat将数据库中数据格式更改为UTF-8[13]，通过localhost访问数据库，并且以表格形式呈现，将对应数据分别写进户个人信息表、车辆信息表、停车记录表、车库表、车位表、管理员表等表格中。其中车辆信息表记录着包括车辆号牌、停取车位编号、车库编号、发送停车指令时间、车辆进入停车库时间等信息，每一个数据都有字段名称、类型、大小、字段信息等属性。
4终端系统实现
4.1终端界面
运行智能终端程序，如图4所示，界面主要包含两个按钮，停车按钮和取车按钮，用户将车辆停至指定位置后，在界面上点击停车按钮，系统就会开始停车操作，同时会得到唯一的凭证码，待取车时，输入该凭证码，就可以取出车辆。
4.2数据传输实例
同时在PLC程序中添加一个非优化访问的DB块，命名为“Comm_data”，DB块中定义结构体数据Data0，结构体数据存储车辆信息，比如高度、宽度、长度、前轮间距、后轮间距等等，数据类型为Uint，在PLC中DB块的数据结构如表2所示。在终端机上启动通讯程序，输入PLC的IP地址、端口号、站号等，与PLC建立连接，由于PLC数据保存在DB11区域，在实时读取地址栏输入DB块的编号11，设置读取间隔为300ms，返回读取的数据如图5所示。图5中可以看出读取到的数据与表2中定义的DB块数据一致，表示数据通讯成功。
5结束语
本文提出一种无人值守停车场自助终端的崭新服务模式，以人工智能与工业自动化管理作为系统的设计核心理念，从而实现了自助停车、车辆信息管理、自助取车、收费管理、广告播放等功能。为了最大化满足实际需求，优化每个模块的独立功能以及各个模块之间的衔接显得格外重要，通过改进可成为通用型停车场收费管理系统。
作者:刘鑫 白志城 申楷赟 单位:武汉工程大学
