立體車庫控制系統設計構想

摘 要：為了提高車庫的容量，城市的立體車庫是未來發展的趨勢。要想提高立體車庫的運行效率和降低系統的運行能耗，需要有較好的立體車庫控制系統，文章提出了一種立體式智能車庫的控制設計構想，包括車庫控制數據傳輸的結構框圖，控制策略和控制方法設想等。

關鍵詞：立體車庫；智能控制；控制方法

1 概述

隨著經濟的不斷發展，人們的生活水平越來越高，私家車數量激增。現在出行停車在很多城市都是一個非常大的難題，如何在有限的土地上解決居民的停車是一個亟待解決的問題。要想在一定的地面面積上存放更多的車輛，立體車庫是必要的選擇。如果是單臺升降機的立體車庫，存車和取車用的時間會較長，這樣會使得立體車庫使用效率較低，有文章指出，如果存取車的等待時間超過1分鐘，就屬于長時間等待，達不到人們期望值，影響車庫的使用和推廣。為了縮短信號響應的等待時間和運行時間，減少對存取車造成的不方便，如果在一個立體車庫中安排幾臺升降機，能夠提高工作效率，實現方便存取，這樣的立體車庫才具有實用性。但是含有多臺升降機的立體車庫就會是一個比較復雜的系統，要想順利的工作，需要有比較好的控制方法，即需要設計一個優化的控制系統，也就是立體車庫智能群控系統。下面就討論一下這個系統的構想和控制策略。

2 控制策略

立體車庫尤其是多臺升降機的立體車庫是一個復雜的系統，如何協調最優的工作是控制系統設計的主要任務。對于用戶來說，存取車時間最短就是最優的系統，但對于業主來說可能還要考慮能量損耗等問題，立體車庫的運行依靠的機械驅動，能耗巨較大，節能也是立體車庫總體控制系統的目標之一。如何兼顧二者或者多個優化目標之間的關系，是立體車庫控制策略的主要內容。

這里認為，當出現兩個或多個優化目標的時候，應該根據具體工作場景不同，分清主次，確定好優化目標的優先級順序。如：在存取車高峰，以存取車時間最短為首要目的，進行達在短時間內完成多個信號的優化調度控制策略。在不是上下班高峰期的時間內，時間的優化已經不是首要任務，這時要考慮的主要問題是如何減少能耗，控制系統的調度以最少的能耗完成最多的信號響應。

3 控制算法

3.1 控制數據流程

目前在我國立體車庫的控制研究還只局限于硬件結構和軟件編程，而要實現立體車庫控制多個最優目標的控制要求，需要采用有效的控制算法，來實現輸入信號的群控調度。立體車庫要用升降機來作為垂直運輸工具，在大型的立體車庫中，可能需要配置兩臺以上的升降機才能提高工作效率，如何協調多臺升降機之間的任務，使它們高效優質的工作并且不發生碰撞等需要研究控制算法。即當呼叫按鈕被按下時，控制器分析呼叫信號，了解各個升降機當時的工作狀態，選擇最佳的升降機去完成呼叫任務，達到快速應答和降低能耗的目的。含有多臺升降機的立體車庫控制的數據流程結構原理圖如圖1所示，以三臺升降機為例。

所有的控制算法在控制中心的主機上進行完成，通過和下位機與作為垂直運輸工具的升降機進行聯系，下位機與升降機之間通過檢測端口獲取升降機的位置狀態和用戶的呼叫信號，通過控制端口來執行主機的控制指令，實現車輛安全高效的存取等控制。

3.2 控制方法

立體車庫的群控目前是處于剛剛起步階段，但對于像電梯這類設備的群控技術相對來說已經比較成熟了，認為立體車庫的群控算法可以借鑒這些其它系統的群控方法。主要有以下幾種：

3.2.1 模糊邏輯的方法

模糊控制是一種模糊的、逼近的控制方式，而實際運行中的電梯恰恰也存在大量的不確定性，模糊群控在電梯群控制已有應用，立體車庫的運行與電梯有很大的相似性，也存在大量的不確定性，也很難確定精確模型，利用模糊邏輯算法得到綜合評價函數，可以較好的反應立體車庫的運行狀態從而進行合理的控制。當然，模糊控制也有一定的局限性，如：要想改變運算的規則，就必須對程序語句進行改動，不夠靈活等。

3.2.2 模糊神經網絡的方法

立體車庫群控系統由于在運行過程中有大量的不確定性，因而想建立群控立體車庫的模型是比較困難，具體要關系到多個輸入信號，多臺升降機的實時運行狀態，以及要存取的各個車位的狀態等，而模糊神經網絡具備了這個能力，能夠做到實時跟蹤，對各控制變量進行一定的優化，這樣可以做到根據具體的交通情況不同，求解出最短存取車等待時間方案。模糊神經網絡業有一定的局限性，若：初始條件對收斂結果影響較大等。

3.2.3 專家系統的控制方法

專家系統有人機交互、推理控制、專家知識庫、綜合數據庫、解釋器和知識獲取中心等幾個內容組成。該算法通過采集行業專家的思維模式以及相關的專業技能，來確定自己的思維和控制的習慣，在一定約束規則條件下，把信息存儲在專家知識庫中。該方法在一些群控系統中有較早的應用。但專家系統也有一定的局限性，如：要求使用的系統模型簡單，且假設的條件要和實際系統相似等。

3.2.4 遺傳算法的控制方法

該方法是根據生物進化過程研究出來的一種算法，利用對自然選擇以及遺傳的特征進行模擬，得出的一種概率性的搜索優化算法。該方法對條件的限制較少，容易實現系統的實時性和提高系統的穩定性。缺點是：搜索解的速度較低、時間較長，要想獲得較好的結果，須有足夠的遺傳代數。

3.2.5 蟻群算法

蟻群算法是以螞蟻覓食的行為為基礎的智能算法。螞蟻在覓食過程中，都會找到一條從蟻巢到食物源的最短路徑。這種思想與群控的立體車庫在存取車時要尋找一條最短最優的路線一樣，因而一群算法在多升降機和多通道這樣的復雜的立體車庫的控制中應該是一種較合適的方法，可以進一步進行探討。

4 結束語

立體車庫是車庫的發展趨勢和必然結果，根據車庫的特點，文章從減少存取車的等待時間和降低損耗的角度出發，對立體的控制策略和方法進行了初步構想，并希望通過以后的學習和積累，能夠逐漸清晰立體車庫的具體控制，今后能在具體控制算法上有所收獲。

參考文獻

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