ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ СТОЯНКОЙ

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлена архитектура интеллектуальной автоматизированной информационной системы управления автомобильной стоянкой, описаны ее свойства и компоненты. Результат включает в себя описание высокоуровневых модулей информационной системы, а также предложения по конкретной реализации компонентов такой системы. Особенностью предложенного решения является то, что оно универсально и легко может быть адаптировано для широкого случая других подобных задач.

ABSTRACT

This article presents the architecture of an intelligent automated parking management information system, describes its properties and components. The result includes a high-level modules description of the information system, as well as proposals for the specific implementation of the components of such a system. The feature of the proposed solution is that it is universal and can be easily adapted for a wide range of other similar problems.

Ключевые слова: информационная система; интеллектуальная система; система управления; база данных; архитектура; алгоритм; web-система; распознавание образов; информационные технологии; автомобильная стоянка.

Keywords: information system; intelligent system; management system; database; architecture; algorithm; web-system; optical recognition; information technology; parking lot.

Актуальность проблемы

Количество автомобилей непреклонно растет каждый день. Для любого развитого города критически важно внедрение автоматизированных информационных технологий с целью улучшения качества жизни, сервиса и сокращения расходов на поддержание и обслуживание всех систем.

Сегодня для решения таких задач призваны прийти на помощь автоматизированные информационные системы – совокупность программно-аппаратных средств, предназначенных для автоматизации деятельности, связанной с хранением, передачей и обработкой информации, а также любые их комбинации [1].

Одним из частных случаев таких систем является автоматизированная информационная система управления автомобильной стоянкой.

Описание предложенного решения

Для проектирования и построения автоматизированной информационной системы необходимо описать базовые требования и свойства системы.

Автомобильная стоянка имеет конечное количество парковочных мест 3 типов:

• small (маленькое);
• medium (среднее);
• large (большое).

Размеры транспортных средств также могут быть 3 упомянутых выше типов.

Проектируемая система должна быть способна:

1. принимать решение, где запарковать авто, въезжающее на стоянку;
2. отслеживать доступность свободных мест;
3. предоставлять билеты, чтобы идентифицировать, где припарковано авто;
4. находить наилучшее место для парковки с учетом размеров авто и типа парковочного места (малые авто, хоть это не всегда эффективно, могут парковаться на более больших местах, но не наоборот);
5. алгоритм нахождения парковочных мест должен быть эффективен с точки зрения производительности и работы по памяти.

Исходя из вышеописанных требований и особенностей, предложим следующую архитектуру для информационной системы управления автомобильной стоянкой:

Рисунок 1. Высокоуровневое описание архитектуры информационной системы управления автомобильной стоянкой

Предложенная информационная система состоит из следующих компонентов:

• Park Lots Manager Service (менеджер парковочных слотов);
• Ticket Service (сервис билетов);
• Free Space Service (сервис свободного парковочного места);
• Car Identification Service (сервис идентификации авто);
• Web-Cam Service (сервис веб-камер);
• Optical Recognition Service (сервис распознавания образов);
• Parking Decision Engine (движок парковочных решений);
• Message Bus (шина сообщений);
• Database (база данных).

Для хранения пар ключ-значение и повышения производительности приложения необходимо добавить уровень кэширования данных. В качестве решения кэширования данных предлагается использовать распределенный кэш данных на основе Redis [4]. В качестве асинхронной коммуникации между сервисами лучше использовать Message Bus, который позволит контролировать нагрузку на компоненты системы и выступать гарантом доставки сообщений. Для повышения отказоустойчивости и производительности системы предлагается использовать механизм асинхронной коммуникации на основе очереди сообщений, а также механизм репликации баз данных и дублирования сервисов [5]. В качестве реализации очереди сообщений будем использовать Apache Kafka [2] – распределенный программный брокер сообщений, а в качестве базы данных – реляционную СУБД PostgreSQL [3].

Одними из ключевых компонентов системы управления автомобильной стоянкой являются агенты на основе сервисов Parking Decision Engine и Optical Recognition Service. Интеллектуальный агентом является все, что может рассматриваться как воспринимающее свою среду с помощью датчиков и воздействующее на эту среду с помощью исполнительных механизмов [7]. В нашем случае это будут веб-камеры, распознающие движение и остановку авто, а также их номерные знаки, и автоматические шлагбаумы и автономные кассы билетов. Parking Decision Engine может быть реализован на основе деревьев принятия решений, а Park Lots Manager Service выполнять сквозные задачи [6].

Вывод

Используя предложенную архитектуру и подходы, мы получили автоматизированную интеллектуальную информационную систему управления стоянкой, которая может функционировать автономно и надежно и устойчива к отказам. Данная информационная система позволяет экономить средства за счет отсутствия необходимости большого количества обслуживающего персонала, она удобна в использовании для пользователей, максимально оптимально распределяет парковочные места за счет встроенного движка принятия решений и призвана значительно повысить качество и общую удовлетворенность от сервиса.

Список литературы:

1. ATIS - The Alliance for Telecommunications Industry Solutions. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://glossary.atis.org/ (дата обращения: 07.01.2023).
2. Kafka. Distributed event streaming platform. / [Электронный ресурс]. Режим доступа: kafka.apache.org (дата обращения: 07.01.2023).
3. PostgreSQL. Object-relational database system. / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.postgresql.org/ (дата обращения: 07.01.2023).
4. Redis. In-memory data store. / [Электронный ресурс]. Режим доступа: redis.io (дата обращения: 07.01.2023).
5. Мартин Клеппман. Высоконагруженные приложения. Программирование, масштабирование, поддержка. // СПб.: Питер, 2020. – С. 185
6. Роберт Мартин. Чистая архитектура. Искусство разработки программного обеспечения. // СПб.: Питер, 2022. – С. 277
7. Стюарт Рассел, Питер Норвиг. Искусственный интеллект: Современный подход, 2-е издание. // М.: Вильямс, 2006. – С. 75.