基于物聯網技術的小型智能地下立體停車庫

嚴浩華 趙誠 黃禎晨 李洋 王浩

摘 要：為解決傳統停車庫存在的停電時車輛易墜地碰撞、積水損傷車體等問題，設計了一款基于物聯網技術的小型智能地下立體停車庫。該智能停車庫可通過手機APP操控，方便簡單，具有較好的應用前景。

關鍵詞：物聯網;立體停車庫

1 作品簡介

基于物聯網技術的小型智能地下立體停車庫控制模塊分為智能終端和受控停車裝置，即可通過智能手機APP遙控立體停車庫，實現車輛存取。為實現快捷取車，采用電機轉動帶動頂絲固定的16齒同步帶輪轉動，同步帶輪通過同步帶帶動雙槽同步帶輪，經梯形螺母帶動絲桿傳動將旋轉轉化為直線運動的技術方案。該方案既可實現物聯網快捷取停車，又可保證司機出庫的安全。

車庫本身的螺絲螺桿結構具有自鎖功能，若發生緊急停電事故，可使車庫懸停，避免因停電車庫自墜導致車體擦傷或者碰撞變形等事故。

當下暴雨或者其他原因導致排水不暢時，該裝置在地下裝有監測水位的浮子，一旦進水，位于上層的電機將車庫上升，升至地面以上，確保汽車避開損害。

為充分利用有限空間來高效解決停車泊位供給不足和與環境之間的沖突，相對于傳統的平面停車庫和立體停車庫，設計的系統能夠將停車位拓展至地下空間，延伸出兩個停車位，節約土地資源，提高土地利用率，減少路面泊車，弱化道路擁擠情況，節能環保;同時能夠智能化遠程操控，通過手機界面即可智能控制車輛進出及停車位的上升與復位，方便快捷，提高了車庫的管理效率，實現了計算機與物聯網技術的有效融合。此外，在無電情況下可以實現無電自鎖，保證停車安全，減少不必要的麻煩。

2 工作原理

2.1 設計思路

使用STM32單片機通過M6312網絡模塊連接到物聯網平臺，進行數據傳輸，單片機通過各類傳感器實時采集立體停車庫內的狀況傳輸至物聯網平臺進行遠程監控，比如顯示停車庫內的空余車位等。用戶可通過手機APP軟件對立體停車庫進行反向控制，控制立體停車庫上升的層數，停取后控制復原車位，實現智能互聯。

2.2 總體結構

停車庫受控裝置包括上層結構和下層結構。上層結構包括圖1所示的地表綠化層、雙車位和具有支撐和傳動作用的絲桿結構，其中車庫在絲桿作用下懸空，絲桿支撐整個車庫。下層結構包括信號接收器、驅動電機、傳送螺母和采用皮帶做傳送帶的部分，下層結構固定在機架上，如圖2所示。上下層結構通過絲桿和傳動螺母相互配合構成停車庫。

2.3 功能原理

2.3.1 物聯網取車

停車庫未升起狀態的具體結構如圖3所示。

司機只需要在手機上操作即可升起停車裝置，當裝置升至指定位置后停止運動，如圖4所示。圖5為停取第二層停車位的示意圖。當司機想將車停在第二層時則按下對應按鈕即可，工作原理同上。停車完畢，司機出庫確保安全后按下復原按鈕，此時電動機反轉實現裝置復原。

2.3.2 停電制動

文中設計的停車設備可避免車庫上升過程中遇到緊急停電事故造成的危害。立體停車庫的支撐部分為螺桿，如果螺桿不發生滑動則可使車庫懸停，同時螺絲螺桿結構還自帶自鎖功能。來電后系統可正常工作。

2.3.3 防積水淹車

當因為下雨或其他原因導致排水不暢時，通過監測水位的浮子測量水深，一旦超過閾值，便啟動位于上層的電機使整個車庫上升至地面以上，然后應用傳動裝置螺桿螺母機構特有的自鎖功能，將立體停車庫懸停在地面以上，避免汽車被水淹泡的問題。

2.3.4 核心技術

智能終端裝置和遠程預約：本產品采用STM32單片機技術，通過M6312網絡模塊連接到物聯網平臺進行數據傳輸并通過智能手機APP遙控立體停車庫，完成車輛存取。

智能防積水：車庫底部設置有水位傳感器，水位傳感器將水位信息傳入控制模塊。

四柱絲桿同步帶輪結構與調節傳送帶機構：絲桿用于車庫升降，電機為同步輪與皮帶工作提供動力;調節傳送帶機構協調裝置的安裝維護。

3 創新點

（1）生態親和性

本停車庫在并不破壞車庫占用的原有綠化（除了樹木之外的灌木、草叢等植被），而是在地下巧妙設計立體停車庫。使居民小區、商業街、景區景點等地在最大程度上保留綠化設施，方便用戶智能存取車輛。使地表土地資源得到最大化利用，而且最大程度上保留原地的綠化面積，使得原有環境親和自然，給人綠意盎然之感。

（2）機械裝置輕巧

該設計采用皮帶傳動和絲桿傳動，相比于現有的升降橫移類立體停車裝置中的鏈條傳動和鋼絲繩傳動，皮帶具有成本低、容易安裝和檢修方便等優點，且在工作中能緩和啟動時過流對電機壽命的影響，同時皮帶傳動較為平穩，噪音小。絲桿傳動結構簡單，加工方便，成本較低，具備自鎖功能，車庫可以平穩升降。

（3）智能遠程控制

停車系統使用物聯網技術，在用戶與系統之間搭建聯通平臺。用戶存取車輛時，可通過手機界面操作，方便快捷;智能化的防積水系統代替了人工看管，節省了大量人力、物力的投入。

（4）無電自鎖和防積水功能

立體停車庫可以在停電時自鎖，防止停車庫因突然停電在自身重力作用下快速下降造成財產損失;當積水達到閾值時，停車位自動升起，保護車輛。

4 市場前景

（1）汽車保有量上升，停車位缺口巨大，立體停車庫市場空間廣闊

我國汽車保有量升為全球第二位，保有量快速增長帶來停車泊位的剛性需求。截至2017年6月底，全國機動車保有量3.04億輛，其中，6個城市超300萬輛，23個城市超200萬輛，49個城市的汽車保有量超100萬輛。根據國家發改委公布的數據，目前我國大城市小汽車與停車位的平均比例約為 1∶0.8，中小城市約為1∶0.5，與發達國家1∶1.3的停車位比例相比，我國車位比例嚴重偏低，停車位缺口超5 000萬個。

在如此大的需求之下，機械式停車設備新增泊位數和立體車庫銷售規模均呈上升趨勢。

（2）立體車庫主要以住宅配建為主

對應用場景而言，我國立體車庫主要為住宅小區業主使用、公共配套和單位自用，并以占比超過一半的小區停車需求為主，而公共配套和單位自用的用戶占比約20%。本裝置主要用戶群體為小區業主。

（3）技術創新，響應生態政策

目前國內大型停車場不僅占地面積大，造價成本高，且突發停電時不能取車，或存在停車庫遇積水損壞車體等缺陷。本裝置結構簡單、成本低廉，不僅生態環保，更具有無電取車和防積水等功能，較好地解決了小區停車難問題。