前言
隨著社會(huì)生活方式的不斷變化,，科技的不斷進(jìn)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(jìn)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(gè)能夠方便解決問題的辦法。
智能化的停車場(chǎng)便在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生了,。智能停車場(chǎng)的產(chǎn)生不但規(guī)范了城市交通管理和車輛管理水平,，擴(kuò)充了城市的容量，在安全防范方面也有巨大的保障,，同時(shí)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(chǎng)通訊現(xiàn)狀
目前停車場(chǎng)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(shí)現(xiàn)的功能不全，系統(tǒng)特點(diǎn)不鮮明等不足,。
按智能停車場(chǎng)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(shí),，有一部分先進(jìn)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(chǎng)系統(tǒng)有非常大的局限性,，只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)操作，中央處理器的負(fù)擔(dān)較大,，不便于系統(tǒng)擴(kuò)充,，可通訊距離非常短，不適于遠(yuǎn)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(kuò)充，但是隨著停車場(chǎng)系統(tǒng)智能化程度要求越來越高,，功能越來越強(qiáng),，總線的節(jié)點(diǎn)越來越多的情況下，RS-485的總線效率低,、系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性差,、通訊的可靠性低、后期維護(hù)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(diǎn)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(chǎng)的系統(tǒng)擴(kuò)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(chǎng)的控制需要,。
先進(jìn)的的CAN-bus總線通訊系統(tǒng)是智能停車場(chǎng)的主流發(fā)展方向,。使用這種工業(yè)級(jí)的通訊方式，可以保證通訊數(shù)據(jù)的可靠性,、實(shí)時(shí)性,；并且，實(shí)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(chǎng)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(cuò)性能好，可以大大降低后期的維護(hù),、維修,、擴(kuò)充成本。但是,，目前的智能停車場(chǎng)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(huì)造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)載不平衡,，限制了CAN-bus總線發(fā)揮最大限度的性能優(yōu)勢(shì),。
下面將以CAN-bus總線組建的停車場(chǎng)收費(fèi)和管理系統(tǒng)為例，介紹一整套的智能停車場(chǎng)改進(jìn)方案,，從而體現(xiàn)出CAN-bus總線的整體優(yōu)勢(shì),。
　　
智能停車場(chǎng)CAN-bus方案
1、CAN-bus簡(jiǎn)介
CAN（Controller Area Network）總線最早由德國(guó)BOSCH公司提出,，主要用于汽車內(nèi)部測(cè)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(dòng)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(chǎng)總線CAN-bus的特點(diǎn)：
1,、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線，傳輸可靠,，實(shí)時(shí)性高,；
2、傳輸距離遠(yuǎn)（最遠(yuǎn)10KM）,，傳輸速率快（最高1Mbps）,；
3、單條總線最多可接110個(gè)節(jié)點(diǎn),，并可方便的擴(kuò)充節(jié)點(diǎn)數(shù),；
3、總線上各節(jié)點(diǎn)的地位平等,，不分主從,，突發(fā)數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)傳輸；
4,、非破壞總線仲裁技術(shù),，可多節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線發(fā)數(shù)據(jù)，總線利用率高,；
5,、出錯(cuò)的CAN節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉并切斷和總線的聯(lián)系，不影響總線的通訊,；
6,、報(bào)文為短幀結(jié)構(gòu)并有硬件CRC校驗(yàn),，受干擾概率小，數(shù)據(jù)出錯(cuò)率極低,；
7,、對(duì)未成功發(fā)送的報(bào)文，硬件有自動(dòng)發(fā)功能,，傳輸可靠性很高,；
8、具有硬件地址濾波功能,，可簡(jiǎn)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(jiǎn)單,，性價(jià)比極高,。
　　
2、總體介紹
通訊方案涉及了停車場(chǎng)的幾乎所有的控制功能,，包括進(jìn)出口控制,、遠(yuǎn)程控制、車場(chǎng)導(dǎo)向,、車場(chǎng)車位自動(dòng)檢測(cè),、車場(chǎng)智能燈光控制。方案中不包含音頻,、視頻的傳輸,，因?yàn)橐纛l、視頻的傳輸一般是與控制總線分開的,。
整個(gè)系統(tǒng)中,，通訊主干線僅為一條雙絞線，各個(gè)通訊終端的控制器直接連接到總線上,；并且,，各個(gè)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(jī)”和“從機(jī)”的概念,，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸,，避免了采用RS-485的主機(jī)輪詢方式，從而保障數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性,。在CAN-bus總線上,，既可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)-點(diǎn)之間的通訊，也可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)廣播方式的通訊，實(shí)時(shí)性和靈活性都可以得到良好的保證,。
例如,，車位探測(cè)器可以根據(jù)車場(chǎng)內(nèi)車的進(jìn)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(jī)上,，再由管理機(jī)傳到車位顯示器。當(dāng)然管理機(jī)也可以接收到該信息,，用于數(shù)據(jù)庫記錄。
智能停車場(chǎng)的通訊距離受CAN-bus總線的波特率制約,；在20Kbps通訊速率時(shí),，可以在達(dá)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(chǎng)系統(tǒng)分為兩個(gè)部分：車輛的進(jìn)出口控制,、車場(chǎng)內(nèi)部控制,。
　　
3、車輛的進(jìn)出口控制
車輛的進(jìn)出口控制部分主要功能是車輛進(jìn)出的管理,、收費(fèi),、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?fù)浣Y(jié)構(gòu),，各設(shè)備節(jié)點(diǎn)通過支線連接在CAN-bus主線上。在車場(chǎng)入口處,，當(dāng)?shù)馗袡z測(cè)到有車輛經(jīng)過時(shí),，入口控制器向計(jì)算機(jī)管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)，請(qǐng)求啟動(dòng)整個(gè)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(jìn)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(jì)算機(jī)上,，并與攝像機(jī)取得的車輛信息（車型、車牌等）相對(duì)照,，如果是“合法”用戶則打開道閘,、點(diǎn)亮綠色交通燈，允許車輛通過,。當(dāng)?shù)篱l處地感檢測(cè)車輛已通過,，并且入口處地感未檢測(cè)到有新的車輛進(jìn)入，則仍由入口控制器向計(jì)算機(jī)管理節(jié)點(diǎn)報(bào)告系統(tǒng)空閑，可以進(jìn)入休眠模式,。其他功能,，比如出口控制器、收費(fèi)功能等,，都可以按同一方式管理,。
系統(tǒng)中，管理節(jié)點(diǎn)采用安裝PC-CAN接口卡的通用PC機(jī),，與安裝在各個(gè)位置的終端功能設(shè)備進(jìn)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(jìn)行合理選擇,。


圖1 車輛進(jìn)出口處CAN-bus布線及結(jié)構(gòu)圖
　　
4、車場(chǎng)內(nèi)部控制
車場(chǎng)內(nèi)部控制部分主要功能是車輛導(dǎo)向,、空位檢測(cè)和照明控制等,。
如圖2所示，圖中車場(chǎng)分為4個(gè)停車區(qū)域：A區(qū),、B區(qū),、C區(qū)和D區(qū)。4個(gè)區(qū)的區(qū)位引導(dǎo)系統(tǒng)統(tǒng)一安置在車場(chǎng)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(gè)控制器控制，帶一個(gè)CAN-bus總線接口,。


圖 2 　車場(chǎng)內(nèi)部CAN-bus布線及結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)有車輛或車主進(jìn)出某一個(gè)相關(guān)區(qū)域的時(shí)候,，該區(qū)域的照明才點(diǎn)亮，在車輛或車主離開后,，燈自動(dòng)熄滅,，并且和當(dāng)前進(jìn)出不相關(guān)區(qū)域的照明燈將不會(huì)點(diǎn)亮，這樣可以最大限度的節(jié)約能源,，延長(zhǎng)設(shè)備壽命,，這在較大型停車場(chǎng)中的作用會(huì)更加突出。
在車輛進(jìn)出后,，車場(chǎng)的停車數(shù)量發(fā)生變化,，系統(tǒng)可以及時(shí)地探測(cè)到這個(gè)變化并向主控制器和區(qū)位引導(dǎo)指示牌報(bào)告，使其刷新當(dāng)前的記錄和顯示,。
這一個(gè)系統(tǒng)中,，使用CAN-bus總線方式進(jìn)行通訊,，網(wǎng)絡(luò)顯得非常簡(jiǎn)單、可靠,，如圖2所示,。每個(gè)停車區(qū)有一個(gè)單獨(dú)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(cè),。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(cè)器通訊,，與CAN-bus總線一起,，構(gòu)成一個(gè)方便的二級(jí)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然,，車位探測(cè)器的網(wǎng)絡(luò)組建也可以使用CAN-bus方式來實(shí)現(xiàn)，基本上不會(huì)受到車位數(shù)量的制約,，且可以方便地實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理,、故障定位等眾多特定功能。
　　
系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
上述兩個(gè)部分相連接,，可以形成一個(gè)完整的智能停車場(chǎng)系統(tǒng),。整個(gè)系統(tǒng)中，不僅可以實(shí)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(gè)系統(tǒng)的管理,。
采用CAN-bus總線，也為定制通訊協(xié)議,、設(shè)計(jì)軟件提供了非常明顯的優(yōu)勢(shì),，使系統(tǒng)的整體性能得到提升。同時(shí),，采用CAN-bus總線可以大幅度降低整個(gè)智能停車場(chǎng)在設(shè)備擴(kuò)展,、系統(tǒng)升級(jí)、終端維護(hù)方面所投入的成本,。而且,，越是大型的智能停車場(chǎng)系統(tǒng)，采用CAN-bus總線的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加明顯――功能好,，成本低,，節(jié)省管理與維護(hù)成本,。
實(shí)踐證明，采用CAN-bus總線在智能停車場(chǎng)的運(yùn)行中可以獲得良好的社會(huì)效益,、經(jīng)濟(jì)利益,。
CAN-bus總線已經(jīng)成功運(yùn)行在國(guó)內(nèi)多個(gè)智能停車場(chǎng)、車場(chǎng)設(shè)備網(wǎng),、車輛管理所,、車輛收費(fèi)站等場(chǎng)合。這也是國(guó)內(nèi)眾多通訊控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可靠,、自動(dòng)化運(yùn)行,、無人值守的發(fā)展方向。