浅议嵌入式技术在停车场系统的应用 - 安防知识网

经过10多年的发展，停车场控制技术已基本成熟。但就技术和应用而言仍存在隐患，主要是：硬件上外购的管理计算机不适合停车场365天×24小时长时间工作;软件上Windows操作系统存在病毒侵袭的风险等，由此造成系统不稳定，导致停车场系统故障率和维修成本增高，用户满意度降低。此文将以停车场专用嵌入式管理机替代普通计算机的可行性进行分析论证。

【安防知识网】经过10多年的发展，停车场控制技术已基本成熟。但就技术和应用而言仍存在隐患，主要是：硬件上外购的管理计算机不适合停车场365天×24小时长时间工作;软件上Windows操作系统存在病毒侵袭的风险等，由此造成系统不稳定，导致停车场系统故障率和维修成本增高，用户满意度降低。此文将以停车场专用嵌入式管理机替代普通计算机的可行性进行分析论证。

　　随着社会的进步、经济的发展及人民购买力的提升，我国的汽车保有量正以几何级数在不断增长，这在给停车场及停车场设备产业带来巨大商机的同时也对停车场管理提出了更高的要求。由此，停车场提供商(开发商、物业公司等)对如何解决停车收费监管、避免堵车、减少纠纷以及规避车辆被盗风险的问题越来越重视。同时，也要求停车场设备供应商能提供技术更先进、设计更创新、性能更稳定、操作更简单、性价比更高的智能化停车场系统。

　　自1995年我国第一套停车场系统问世至今，停车场技术没有停止创新的脚步，先后推出基于单片机技术、ARM技术、ID卡、IC卡、长距离感应读卡、脱机、联网等各种类型的停车场系统。经10多年的技术积累和改进，现在的停车场系统技术已经比较成熟，能够基本满足用户需求。但停车场管理系统的架构形式，即其管理PC计算机仍被沿用，即采用普通PC计算机作为软件安装载体和管理主体，以致成为停车场系统不稳定的潜在隐患。

　　针对上述应用状况，现已有设备开发商推出了专用的嵌入式停车场管理主机(PEH：Parking Embedded Host，以下简称PEH)。尽管在停车场管理领域采用嵌入式技术仍较鲜见，其实，嵌入式技术已比较成熟，只要能够结合停车场特定的需求，完全能够替代PC计算机，能大幅提高停车场系统的稳定与可靠性。

[nextpage]　　PC式停车场系统现状

　　PC式停车场系统一般由以下几部分设备组成。

　　· 岗亭管理计算机：安装视频捕捉卡、图像比对软件、停车场管理软件等;

　　· 控制器：接收读卡器信息、进行进出场逻辑判断和控制通道闸机，与管理计算机协同工作等，无显示交互界面;

　　· 射频读卡器;

　　· LED显示屏(可选);

　　· 语音播放器(可选);

　　· 车辆检测器;

　　· 通道闸机;

　　· 数据服务器(可选);

　　系统可采用联机或脱机方式运行。

　　上述架构及运行方式是当前产品中最见的，技术已较成熟，成功案例数不胜数。

　　PC式停车场系统升级突破口

　　PC式停车场系统的潜在隐患主要在外购的普通PC计算机上，由于PC计算机涉及Windows 操作系统、视频捕捉卡、停车场管理软件等(如作多出入口的管理服务器，则还要安装SQLserver数据库)，因而，针对停车场系统，PC计算机将主要面临如下问题。

　　· 计算机风扇粘灰、温度过高、死机等问题;

　　· 值班人员利用光驱、U盘、网络使用无关软件、看碟、玩游戏等问题;

　　· 工程商不能自行快速安装调试系统;

　　· 如何让值班人员经简单培训即能上岗，如何重启系统;

　　· 如何教会值班人员处理系统启动过程中遇到的各种小问题;

　　· 如何解决windows被破坏，重装系统需厂家派员的问题;

　　· 如何解决系统快速升级，减小影响的问题。

　　以上问题可能导致的结果就是：系统故障率、售后与使用成本增高、客户满意度和产品信誉度降低。

[nextpage]　　PC式停车场风险隐患

　　PC式停车场系统的管理计算机安装Windows 操作系统、视频捕捉卡、停车场管理软件，并依据软件设置，实时处理控制器上传的数据、控制LED显示屏、对进出车辆拍照、语音播放器等，实现车辆进出停车场的图像比对、收费、放行、查询等管理。

　　PC计算机365天×24小时工作，其存在风扇粘灰、病毒感染以及人为破坏等潜在风险，由此造成系统的不稳定，从而降低了系统的可靠性。

　　PC计算机硬件风险

　　普通PC计算机在停车场环境，会有以下风险：

　　· 非工业标准无防尘设计，CPU风扇容易粘灰，导致CPU温度过高死机;

　　· 环境工作温度会很高，如高于37摄氏度;

　　· 内存、显卡、视频采集卡等接插件易松动;

　　· 365天×24小时长时间运行。

　　PC计算机软件风险

　　· 可利用U盘、局域网、光碟玩游戏，易感染病毒破坏系统;

　　· 系统长时间运行会产生冗余垃圾，导致系统速度变慢;

　　· 系统多次非正常启动后易出现错误，无法正常登录。

　　解决方案比较

　　解决以上问题，可以采用工控计算机或专用嵌入式主机(PEH)两种方案。

　　工控计算机方案

　　优点：

　　· 提高适应恶劣环境能力;

　　· 无需任何改动，即可快速无缝安装各种软件。

　　缺点：

　　· 仍是通用系统，冗余功能较多，可靠和稳定性不及嵌入式专用系统;

　　· 虽然增加了密封过滤网，由于使用风扇散热，因而依旧存在结尘问题;

　　· 由于采用Windows操作系统，依旧存在病毒问题;

　　· 价格相对较高，将增加直接成本。

　　由上可知，工控计算机方案只是提高了环境适应能力，未能彻底解决问题。

　　PEH嵌入式方案

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　　优点：

　　· 节能环保，功耗仅为工控机的1/10，每套一进一出年节约2000多度电;

　　· 专门针对恶劣环境设计，无有风扇工作，适用于各种恶劣环境;

　　· 内置停车场管理软件，安装方便、操作简单，彻底解决了计算机软硬件存在的风险;

　　· 杜绝操作人员使用无关软件，恶意删除文件破坏系统;

　　· 避免局域网、U盘等介质带来的病毒影响;

　　· 保证系统365天×24小时正常运行，节约维护成本，提升物业形象。

　　缺点：

　　· 系统软件界面没有PC式那么灵活。

[nextpage]　　PEH方案可行性论证

　　意义

　　PEH开发的意义在于采用嵌入式与停车场技术相结合，推动停车场技术的发展。这样既响应了国家低碳经济政策，又为客户提供了节能环保、性能优越、价格低廉、稳定可靠的智能化停车场系统，同时还为开创“嵌入式停车场”新品类，规范新品类市场的发展创造更多的商机。

　　经济性

　　PEH功耗为30W，相对于传统PC式停车场，以一进一出为例，每年将节约：365天×24小时×(300W-30W)/1000=2365.2度电，而一个5进5出的停车场每年将节约2365.2度×5=11826度电。按商业用电电价1.0044元/千瓦时计算，则每年可节省人民币11878元。

　　目前，我国停车场中，保守估计约有50万套采用一进一出系统。如果全部采用PEH，则每年可节约11.826亿度电。由此可见，PEH的经济效益非常明显，适合我国国情，值得推广使用。

　　兼容性

　　PEH替代PC计算机，其他所有设备不变，这样确保了系统的兼容性。针对存量市场，也充分考虑到系统升级问题，五分钟即可完成升级工作，同时内置协议模块可以兼容不同厂家的控制板。

　　先进性

　　PEH规划阶段充分考虑到科学技术的迅猛发展趋势，采用主流DSP技术来保证系统各项功能的实现;系统设计按照模块划分为通讯模块、网络模块、协议模块、数据处理模块、服务转发模块、查询模块、存储模块、备份模块等，形成强大灵活的开发平台，并保证系统可以方便灵活地在处理能力、系统容量、功能点等方面进行扩充和升级换代，从而确保系统在未来一段时间内满足业务发展的需要。

　　稳定性

　　稳定决定价值，是PEH设计的核心理念，如何确保系统365天×24小时无故障运行是本系统必须解决的首要问题。从系统的设计规划、核心DSP选型、电路板设计、元器件采购、操作系统选择、程序设计、生产、检测等方面着手，确保系统能正常、稳定、可靠地连续运行，将系统发生故障的可能性降到最低。

　　实用性

　　操作简单、维修方便，简单实用，要让毫无电脑知识的人都能像使用DVD一样使用EPS嵌入式停车场系统，是PEH设计的核心指导思想，为此在软件程序的每个环节都力保交互式操作界面，有快捷键的方式，简单又易于操作。

　　嵌入式停车场系统(EPS)简介

　　EPS系统组成

　　嵌入式停车场系统(EPS：Embedded Parking System)一般由以下部分组成。

　　· 嵌入式停车场管理主机(PEH：Park Embedded Host)：安装在岗亭内，集成视频捕捉模块、防雷模块、图像比对软件、停车场管理软件等;

　　· 控制器：接收卡片信息，进行进出场逻辑判断与停车收费记录管理等，无显示设备交互界面;

　　· 射频卡读卡器;

　　· LED显示屏(可选);

　　· 语音播放器(可选);

　　· 车辆检测器;

　　· 通道闸机;

　　· 数据服务器(可选)及配件等设备组成，系统采用联机或脱机的方式运行。

　　由此可见，嵌入式停车场系统与现有停车场系统的区别主要在于用PEH取代了岗亭管理计算机，提高系统可靠性与实用性。EPS系统架构如图3所示。

[nextpage]　　PEH嵌入式管理主机

　　嵌入式停车场系统的核心设备是嵌入式停车场管理主机(PEH：Park Embedded Host)，替代现有岗亭管理计算机，外接VGA显示器、键盘、硬盘，内置停车场管理软件，实现现有岗亭计算机的收费、图像比对、放行、查询等功能。

　　PEH按照工业标准设计、采用DSP作为核心处理芯片，低功耗无需风扇，高度集成视频采集、通讯、防雷、存储于一体，不仅解决了CPU风扇粘灰、电脑接插件易松动、Windows系统易受病毒感染、易受人为破坏、系统长时间运行冗余文件垃圾等问题，而且还改变了现有岗亭值班的操作模式，让岗亭人员就像使用DVD机一样，可操作性更强，无需培训复杂的电脑知识，就能进行收费与车辆进出场图像核对放行的本职岗位工作。

　　PEH管理主机功能

　　· 车辆进出场收费管理，多种免费车型、进出口起闸拍照、进出口落闸控制，支持目前所有收费标准;

　　· 车辆出场图像比对确认，进出口视频流监控;

　　· 停车记录查询，包括在场查询、出场查询、免费查询;

　　· 车辆卡片资料查询;

　　· 换班处理，详细统计值班的进出车辆数、应收与实收金额、上班接受卡片数、发卡机内卡片数等资料;

　　· 发卡机内卡片数量统计;

　　· 二级身份认证;

　　· 操作卡换班、放行;

　　· 车场控制器设置、收费标准下载、卡片发行由服务器通过PEH下载到控制器;

　　· 停车纪录、换班纪录由PEH上传给服务器。

　　结语