论文总字数：33048字

摘 要

随着人民生活水平的不断提高，汽车的使用量在大幅度上升，对停车场地的需求也越来越多，传统的平面停车场地已经不能满足人们飞速增长的停车需求。立体车库通过使用垂直空间多层停放的立体解决方案，在有限的占地面积中提供更多的停车位，能够最大限度利用土地空间资源，它的研发与使用受到越来越多人的关注，本项目设计了立体车库云管理系统，主要完成以下功能：采集底层立体车库智能控制机无线发送过来的车库运行历史和实时数据，存入相应的数据库中；通过对车库运行的历史和实时数据进行研究，设计算法对车库运行状况进行故障诊断；设计研发云平台车库管理系统，实时显示故障诊断的结果，并将结果发送到云门户（APP和网站）的管理界面，以供立体车库管理人员查看。

本文首先提出使用KNN最近邻算法对车库运行数据进行故障诊断，详细介绍了该算法的原理及实现，并提出了一种改进方法，解决传统KNN最近邻算法不能解决小数据权值较低的问题；接着提出使用深度置信网络算法对数据进行故障诊断，介绍了该算法的原理及实现，并且与KNN最近邻作了比较，结果表明，两种算法对故障诊断都具有很好的效果，但深度置信网络更加有效。最后提出使用一种基于分布式贝叶斯网络的故障诊断算法，并对其做了详细的说明及可实现性。

关键词：立体车库；云平台；数据库；故障诊断

Abstract

With the continuous improvement of living standards, the use of automobiles has increased substantially, and the demand for parking lots has increased. The traditional flat car parks are no longer able to meet the rapid growth of people's parking needs. The stereo garage provides more parking space in a limited space by using a three-dimensional solution with vertical space and multi-level parking. It can maximize the use of land space resources, and its Ramp;D and use have received more and more attention. This project has designed a stereoscopic garage’s cloud management system, which mainly accomplishes the following functions: collecting the garage running history and real-time data wirelessly sent by the bottom-level garage intelligent control engine and storing it in the corresponding database; through the historical and real-time data of the garage operation Research, design relevant algorithms to diagnose faults in the garage's operating conditions; design a cloud platform garage management system, display the results of fault diagnosis in real time, and send the results to the cloud portal (APP and website) management interface for stereoscopic garage management personnel View.

This paper first proposes the use of K-Nearest Neighbor algorithm to diagnose faults, introduces the principle and implementation of the algorithm in detail, and proposes an improved method to solve the traditional K-Nearest Neighbor algorithm can not solve the problem of low weight of small data. Then, a Deep Belief Networks was proposed to diagnose faults and its principle and implementation are introduced. Compared with K-Nearest Neighbor, the results showed that both algorithms have good results for fault diagnosis, but Deep Belief Networks is more effective. Finally, a fault diagnosis algorithm based on distributed Bayesian network is proposed, and its detailed description and implementability are given.

KEY WORDS: Stereoscopic Garage; Cloud Platform; Database; Fault Diagnosis

目 录

摘 要 I

Abstract I

目 录 II

第一章 绪论 1

1.1 本论文的的背景和意义 1

1.2 国内外立体车库发展现状 2

1.2.1 国外发展现状 2

1.2.2 国内发展现状 3

1.3 本论文的主要内容 3

1.4 本论文的结构安排 4

第二章 本论文的主要方法 5

2.1 本论文的架构 5

2.1.1 本项目主要架构 5

2.1.2 可联网的立体车库智能控制器 6

2.1.3 立体车位预定服务和车库远程管理云平台 8

2.1.4 用户和车库管理员云门户 9

2.2 本项目使用的通讯技术 9

2.2.1 通讯协议 9

2.2.2 数据传输 9

2.3 本章小结 10

第三章 后台管理系统设计 11

3.1 与底层立体车库智能控制机交互 11

3.1.1 Apache与PHP的配置 11

3.1.2 数据库的选择 12

3.1.3 接收并存储数据 12

3.1.4 最短路径问题 13

3.2 车库管理系统 17

3.2.1 设计车库管理系统界面 17

3.2.2 统计车库剩余车位信息 19

3.2.3 实时显示故障诊断结果 21

3.3 本章小结 21

第四章 故障诊断算法 23

4.1 最近邻算法 23

4.1.1 KNN算法原理 23

4.1.2 找邻居分类 23

4.1.3 KNN学习结果 23

4.1.4 KNN算法改进 25

4.2 深度置信网络 26

4.2.1 深度置信网络概述 26

4.2.2 受限玻尔兹曼机 26

4.2.3 训练RBM过程 29

4.2.4 抽样算法 31

4.2.5 训练深度置信网络过程 32

4.2.6 深度置信网络调优过程 33

4.2.7 深度置信网络分类器 34

4.3 基于贝叶斯分类器的衍生模型 34

4.3.1 贝叶斯分类器 35

4.3.2 贝叶斯网络 36

4.3.3 动态贝叶斯网络 37

3.3.4 分布式贝叶斯网络模型 38

4.4 本章小结 40

第五章 总结与展望 41

致 谢 42

参考文献 43

绪论

本论文的背景和意义

二十一世纪以来，我国的经济水平得到了巨大的发展，人名生活水平不断提高，拥有私家车的家庭也越来越多，这就导致了城市中逐渐显现出来的问题——停车状况问题。停车问题也称为静态交通问题，即车辆停放状况问题，它是与城市动态交通即车辆行驶状态相对立的一种交通模式，但它们又相互作用，相互关联，共同构成城市中的车辆问题。城市静态交通的主要内容为停车设施，城市的发展导致城市中车辆数目的必然增加，而车辆数目的增加又对停车设施有了更多的要求。如果不能解决两者之间的矛盾，那么两者之间的失衡将导致城市中出现一系列停车难的问题。根据近十年来的调查显示，中国城市车辆数目的增长率达到了百分之十五，而对应的城市停车设施增长率只有百分之二，这就使积极探索并解决大城市机动车高增长率与停车基础设施低增长率之间的矛盾显得至关重要。

城市化进程加快导致人类生活生产方式逐渐集中化，大规模的城市设施，包括道路，停车场地等公共场合人类的生活空间变小，因此形成的矛盾迫使人类寻找新的解决方案，即利用空间的理念。城市中逐渐出现的立体建筑，高架交通，立交桥和地铁等无不体现出利用空间这一理念。近年来针对停车问题，立体车库问题也得到了空前的发展，平面停车向立体停车演变，相应的对计算机管理与自动化技术有了更高的要求，但其实用性与观赏性也越来越强。随着我国经济的不断发展，拥有私家车的家庭必然呈现越来越多的趋势，这也使得城市必须关注并解决城市停车问题，立体车库因此拥有着前所未有的发展前景^[1][2]。

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