前言

    隨著社會生活方式的不斷變化，科技的不斷進步，人們要求更加人性化、智能化的生活條件。不用事必躬親，盡可能地讓智能系統(tǒng)代替手工方式，來進行有效的管理和執(zhí)行。當(dāng)前越來越復(fù)雜的交通狀況，如行路難、停車難等問題大大降低了城市的工作和生活效率，迫使我們尋找一個能夠方便解決問題的辦法。

    智能化的停車場便在這樣的背景下應(yīng)運而生了。智能停車場的產(chǎn)生不但規(guī)范了城市交通管理和車輛管理水平，擴充了城市的容量，在安全防范方面也有巨大的保障，同時還能方便的和其他智能系統(tǒng)接口（如智能大廈、智能小區(qū)等），組成更完善的物流及設(shè)備管理系統(tǒng)。
　　
    智能停車場通訊現(xiàn)狀

    目前停車場的智能化程度不一，管理也缺乏有序性，設(shè)施之間也通用性也較差，造成系統(tǒng)集成商和用戶的設(shè)備選型品種較少，實現(xiàn)的功能不全，系統(tǒng)特點不鮮明等不足。

    按智能停車場的通訊方式分析，早期的一部分廠商采用了串行的RS-485總線或RS-232總線作為設(shè)備之間的通訊方式；同時，有一部分先進的廠商已經(jīng)采用了CAN-bus總線或以太網(wǎng)EtherNet作為網(wǎng)絡(luò)通訊方式。

    采用RS-232方式通訊的停車場系統(tǒng)有非常大的局限性，只能實現(xiàn)點對點操作，中央處理器的負擔(dān)較大，不便于系統(tǒng)擴充，可通訊距離非常短，不適于遠程操作；而且，系統(tǒng)成本較高。采用RS-485總線的系統(tǒng)在整體性能上好于RS-232的系統(tǒng)，因其是總線形式，方便擴充，但是隨著停車場系統(tǒng)智能化程度要求越來越高，功能越來越強，總線的節(jié)點越來越多的情況下，RS-485的總線效率低、系統(tǒng)的實時性差、通訊的可靠性低、后期維護成本高、網(wǎng)絡(luò)工程調(diào)試復(fù)雜、傳輸距離不理想、單總線可掛接的節(jié)點少、應(yīng)用不靈活等不足和缺陷逐漸體現(xiàn)出來；智能停車場的系統(tǒng)擴展也受到RS-485本身的制約，越來越不能適應(yīng)大中型智能停車場的控制需要。

    先進的的CAN-bus總線通訊系統(tǒng)是智能停車場的主流發(fā)展方向。使用這種工業(yè)級的通訊方式，可以保證通訊數(shù)據(jù)的可靠性、實時性；并且，實際建設(shè)中，CAN-bus總線成本和RS-485方式成本大體相當(dāng)，甚至，在較大型的停車場系統(tǒng)中，CAN總線的整體成本還略低于RS-485系統(tǒng)。由于CAN總線容錯性能好，可以大大降低后期的維護、維修、擴充成本。但是，目前的智能停車場多數(shù)采用了CAN-bus總線和RS-232、RS-485通訊混合使用的方式，在一定程度上會造成網(wǎng)絡(luò)負載不平衡，限制了CAN-bus總線發(fā)揮最大限度的性能優(yōu)勢。

    下面將以CAN-bus總線組建的停車場收費和管理系統(tǒng)為例，介紹一整套的智能停車場改進方案，從而體現(xiàn)出CAN-bus總線的整體優(yōu)勢。
　　
    智能停車場CAN-bus方案

    1、CAN-bus簡介

    CAN（Controller Area Network）總線最早由德國BOSCH公司提出，主要用于汽車內(nèi)部測量與控制中心之間的數(shù)據(jù)通信。由于其良好的性能，在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域當(dāng)中，如工業(yè)自動化、汽車電子、樓宇建筑、電梯網(wǎng)絡(luò)、電力通訊和安防消防等諸多領(lǐng)域，并取逐漸成為這些行業(yè)的主要通訊手段。

    現(xiàn)場總線CAN-bus的特點：

    1、國際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級現(xiàn)場總線，傳輸可靠，實時性高；

    2、傳輸距離遠（最遠10KM），傳輸速率快（最高1Mbps）；

    3、單條總線最多可接110個節(jié)點，并可方便的擴充節(jié)點數(shù)；

    3、總線上各節(jié)點的地位平等，不分主從，突發(fā)數(shù)據(jù)可實時傳輸；

    4、非破壞總線仲裁技術(shù)，可多節(jié)點同時向總線發(fā)數(shù)據(jù)，總線利用率高；

    5、出錯的CAN節(jié)點會自動關(guān)閉并切斷和總線的聯(lián)系，不影響總線的通訊；

    6、報文為短幀結(jié)構(gòu)并有硬件CRC校驗，受干擾概率小，數(shù)據(jù)出錯率極低；

    7、對未成功發(fā)送的報文，硬件有自動發(fā)功能，傳輸可靠性很高；

    8、具有硬件地址濾波功能，可簡化軟件的協(xié)議編制；

    9、通訊介質(zhì)可用普通的雙絞線、同軸電纜或光纖等；

    10、CAN-bus總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，性價比極高。
　　
    2、總體介紹

    通訊方案涉及了停車場的幾乎所有的控制功能，包括進出口控制、遠程控制、車場導(dǎo)向、車場車位自動檢測、車場智能燈光控制。方案中不包含音頻、視頻的傳輸，因為音頻、視頻的傳輸一般是與控制總線分開的。

    整個系統(tǒng)中，通訊主干線僅為一條雙絞線，各個通訊終端的控制器直接連接到總線上；并且，各個控制器在網(wǎng)絡(luò)中的地位可以是平等的，就是說沒有“主機”和“從機”的概念，任何一個節(jié)點都可以啟動數(shù)據(jù)的傳輸，避免了采用RS-485的主機輪詢方式，從而保障數(shù)據(jù)的實時性。在CAN-bus總線上，既可以實現(xiàn)點-點之間的通訊，也可以實現(xiàn)多點廣播方式的通訊，實時性和靈活性都可以得到良好的保證。

    例如，車位探測器可以根據(jù)車場內(nèi)車的進出變化，直接傳輸空位數(shù)量到車位顯示器顯示出來；而不必先傳輸?shù)焦芾頇C上，再由管理機傳到車位顯示器。當(dāng)然管理機也可以接收到該信息，用于數(shù)據(jù)庫記錄。

    智能停車場的通訊距離受CAN-bus總線的波特率制約；在20Kbps通訊速率時，可以在達到3KM的通訊距離（使用同一條雙絞線），能夠滿足絕大部分需求。

    本方案中，按照位置的不同，將停車場系統(tǒng)分為兩個部分：車輛的進出口控制、車場內(nèi)部控制。
　　
    3、車輛的進出口控制

    車輛的進出口控制部分主要功能是車輛進出的管理、收費、出票和顯示等。系統(tǒng)的布線結(jié)構(gòu)如圖1所示。

    系統(tǒng)中的CAN-bus網(wǎng)絡(luò)采用直線拓撲結(jié)構(gòu)，各設(shè)備節(jié)點通過支線連接在CAN-bus主線上。在車場入口處，當(dāng)?shù)馗袡z測到有車輛經(jīng)過時，入口控制器向計算機管理節(jié)點發(fā)送信號，請求啟動整個管理系統(tǒng)（此前系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)，以節(jié)約能源），使系統(tǒng)立即進入工作模式。入口控制器通過射頻或GPRS方式讀取車輛的電子卡信息，并通過CAN-bus總線傳到管理計算機上，并與攝像機取得的車輛信息（車型、車牌等）相對照，如果是“合法”用戶則打開道閘、點亮綠色交通燈，允許車輛通過。當(dāng)?shù)篱l處地感檢測車輛已通過，并且入口處地感未檢測到有新的車輛進入，則仍由入口控制器向計算機管理節(jié)點報告系統(tǒng)空閑，可以進入休眠模式。其他功能，比如出口控制器、收費功能等，都可以按同一方式管理。

    系統(tǒng)中，管理節(jié)點采用安裝PC-CAN接口卡的通用PC機，與安裝在各個位置的終端功能設(shè)備進行通訊。常用的PC-CAN接口卡有：PCI-CAN接口卡、ISA-CAN接口卡、USBCAN接口卡、PC104-CAN接口卡、EtherNet-CAN接口卡或并口CAN接口卡等，可以根據(jù)系統(tǒng)的通訊要求而進行合理選擇。

圖1 車輛進出口處CAN-bus布線及結(jié)構(gòu)圖

　　
    4、車場內(nèi)部控制

    車場內(nèi)部控制部分主要功能是車輛導(dǎo)向、空位檢測和照明控制等。

    如圖2所示，圖中車場分為4個停車區(qū)域：A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)和D區(qū)。4個區(qū)的區(qū)位引導(dǎo)系統(tǒng)統(tǒng)一安置在車場入口處，指示區(qū)域的方向和當(dāng)前所剩的空位數(shù)。該區(qū)位引導(dǎo)系統(tǒng)由一個控制器控制，帶一個CAN-bus總線接口。

圖 2 　車場內(nèi)部CAN-bus布線及結(jié)構(gòu)圖

    當(dāng)有車輛或車主進出某一個相關(guān)區(qū)域的時候，該區(qū)域的照明才點亮，在車輛或車主離開后，燈自動熄滅，并且和當(dāng)前進出不相關(guān)區(qū)域的照明燈將不會點亮，這樣可以最大限度的節(jié)約能源，延長設(shè)備壽命，這在較大型停車場中的作用會更加突出。

    在車輛進出后，車場的停車數(shù)量發(fā)生變化，系統(tǒng)可以及時地探測到這個變化并向主控制器和區(qū)位引導(dǎo)指示牌報告，使其刷新當(dāng)前的記錄和顯示。

    這一個系統(tǒng)中，使用CAN-bus總線方式進行通訊，網(wǎng)絡(luò)顯得非常簡單、可靠，如圖2所示。每個停車區(qū)有一個單獨的區(qū)控制器，均帶CAN-bus接口，用于管理該區(qū)的照明和車位檢測。按圖中所示，紅線是照明線，通過區(qū)控制器來直接控制該區(qū)燈的亮滅。綠線是單總線，用于和車位探測器通訊，與CAN-bus總線一起，構(gòu)成一個方便的二級數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，車位探測器的網(wǎng)絡(luò)組建也可以使用CAN-bus方式來實現(xiàn)，基本上不會受到車位數(shù)量的制約，且可以方便地實現(xiàn)設(shè)備管理、故障定位等眾多特定功能。
　　
    系統(tǒng)優(yōu)勢

      上述兩個部分相連接，可以形成一個完整的智能停車場系統(tǒng)。整個系統(tǒng)中，不僅可以實現(xiàn)無人值守，還能和其他的CAN-bus系統(tǒng)連接，如物業(yè)管理中心、小區(qū)調(diào)度中心等，方便整個系統(tǒng)的管理。

      采用CAN-bus總線，也為定制通訊協(xié)議、設(shè)計軟件提供了非常明顯的優(yōu)勢，使系統(tǒng)的整體性能得到提升。同時，采用CAN-bus總線可以大幅度降低整個智能停車場在設(shè)備擴展、系統(tǒng)升級、終端維護方面所投入的成本。而且，越是大型的智能停車場系統(tǒng)，采用CAN-bus總線的優(yōu)勢會更加明顯――功能好，成本低，節(jié)省管理與維護成本。

      實踐證明，采用CAN-bus總線在智能停車場的運行中可以獲得良好的社會效益、經(jīng)濟利益。

      CAN-bus總線已經(jīng)成功運行在國內(nèi)多個智能停車場、車場設(shè)備網(wǎng)、車輛管理所、車輛收費站等場合。這也是國內(nèi)眾多通訊控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)可靠、自動化運行、無人值守的發(fā)展方向。