基于微處理器系統(tǒng)的智能化小區(qū)立體停車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李天放，直金達(dá)，許旺蓓

基于微處理器系統(tǒng)的智能化小區(qū)立體停車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李天放1，直金達(dá)2，許旺蓓1

（1.天津理工大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，天津 300384；2.北京科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，北京 100083）

微處理器系統(tǒng)在模塊化控制上具有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)小區(qū)停車(chē)的難點(diǎn)與痛點(diǎn)，對(duì)液壓升降式車(chē)庫(kù)的原理進(jìn)行了分析與改進(jìn)。此外利用視覺(jué)識(shí)別、射頻識(shí)別技術(shù)，并輔以針對(duì)小區(qū)特點(diǎn)的存取車(chē)規(guī)劃控制策略，可完成對(duì)小區(qū)車(chē)輛存取的系統(tǒng)化智能化控制。將模塊化控制、升降式車(chē)庫(kù)、智能化控制系統(tǒng)三者的結(jié)合所形成的小區(qū)停車(chē)系統(tǒng)，有著較高的空間利用率、較好的可擴(kuò)展性，能較好地解決停車(chē)難問(wèn)題。

立體車(chē)庫(kù)；智能化；模塊化；小區(qū)停車(chē)；微處理器

近年來(lái)，我國(guó)城市停車(chē)問(wèn)題日益突出，小區(qū)停車(chē)難、停車(chē)亂更是急需解決的問(wèn)題。目前小區(qū)中主要以平面停車(chē)位為主，在小區(qū)內(nèi)部地上或地下空間畫(huà)線停車(chē)，但此類(lèi)停車(chē)方式占地面積較大，小區(qū)面積有限，大多數(shù)小區(qū)平面停車(chē)場(chǎng)均不能滿足住戶的停車(chē)需求[1]。而現(xiàn)有的立體停車(chē)解決方案大多缺少創(chuàng)新性、系統(tǒng)性，且存在著能源利用效率不高、存取車(chē)效率不高、存取車(chē)流程過(guò)于繁瑣等一系列問(wèn)題。

本文設(shè)計(jì)了一種由微處理器系統(tǒng)控制的液壓驅(qū)動(dòng)立體停車(chē)庫(kù)，并經(jīng)由射頻識(shí)別和視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)輔助控制來(lái)實(shí)現(xiàn)智能控制，進(jìn)而可有效解決小區(qū)“停車(chē)難”問(wèn)題。

1 小區(qū)智能停車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)方案概述

1.1 小區(qū)停車(chē)庫(kù)現(xiàn)狀

目前機(jī)械式停車(chē)設(shè)備可分為：升降橫移類(lèi)、垂直循環(huán)類(lèi)、水平循環(huán)類(lèi)、多層循環(huán)類(lèi)、平面移動(dòng)類(lèi)、巷道堆垛類(lèi)、垂直升降類(lèi)、簡(jiǎn)易升降類(lèi)[2]。絕大多數(shù)立體車(chē)庫(kù)由于體積龐大、存取車(chē)效率低、噪聲大、成本高等原因并不適合在小區(qū)中使用。故目前大多數(shù)小區(qū)采用平面停車(chē)場(chǎng)的方式停車(chē)，少部分小區(qū)采用簡(jiǎn)易升降式停車(chē)庫(kù)[3]。

1.2 問(wèn)題描述

簡(jiǎn)易升降式停車(chē)庫(kù)成本低、占地小，適合小區(qū)設(shè)立，但其對(duì)車(chē)位數(shù)的提升效果并不明顯，難以解決小區(qū)“停車(chē)難”問(wèn)題。經(jīng)過(guò)調(diào)研分析，要解決小區(qū)停車(chē)難主要需解決以下幾個(gè)問(wèn)題：

（1）增大空間利用效率。小區(qū)內(nèi)空間寸土寸金，要盡量保證較高的利用率。

（2）提高存取車(chē)效率。小區(qū)內(nèi)車(chē)輛的存取高峰一般集中在固定的時(shí)間點(diǎn)，因而需要保證存取車(chē)效率足夠高，盡量保證能有多車(chē)輛同時(shí)完成存取操作。

（3）降低運(yùn)行成本。能源利用率過(guò)低、人工成本過(guò)高，都是現(xiàn)有停車(chē)系統(tǒng)的痛點(diǎn)所在。

解決小區(qū)停車(chē)難問(wèn)題，便是追求以上三個(gè)問(wèn)題的平衡。現(xiàn)階段也存在著一些可一定程度提升停車(chē)數(shù)量的立體車(chē)庫(kù)設(shè)計(jì)，然而其繁瑣低效的存取車(chē)效率以及較低的能源利用效率導(dǎo)致其很難在生活中得到應(yīng)用。

1.3 技術(shù)矛盾分析

針對(duì)上述問(wèn)題，在兼顧了上文所提到的三個(gè)問(wèn)題的平衡解決的前提下，本文提出的解決方案如下：

（1）設(shè)計(jì)一種建設(shè)、運(yùn)行成本低，存取過(guò)程足夠簡(jiǎn)單的模塊化立體停車(chē)庫(kù)；

（2）以（1）所設(shè)計(jì)的車(chē)庫(kù)模塊為基礎(chǔ)，將車(chē)庫(kù)與車(chē)庫(kù)縱向首尾相連成車(chē)庫(kù)列，再將車(chē)庫(kù)列與車(chē)庫(kù)列并列排放，利用滑輪原理提高車(chē)庫(kù)提升高度，增加車(chē)位；若想進(jìn)一步提高空間利用率，可將車(chē)庫(kù)頂部充當(dāng)行車(chē)道，構(gòu)成地下立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)。

（3）以（2）中的立體車(chē)庫(kù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建智能車(chē)庫(kù)管理系統(tǒng)，使其能夠完成無(wú)人值守的高效存取操作，并在多用戶同時(shí)存取時(shí)為其規(guī)劃行為。

2 停車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

小區(qū)停車(chē)時(shí)，各業(yè)主都有“長(zhǎng)期、穩(wěn)定的停車(chē)位”的需求，因而采用了“專(zhuān)車(chē)專(zhuān)位”的原則來(lái)完成存取車(chē)流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣產(chǎn)品在擴(kuò)大了停車(chē)庫(kù)容量的同時(shí)又解決了存取車(chē)高峰時(shí)段“車(chē)位難尋”的問(wèn)題。車(chē)庫(kù)出入口皆為單向通道，如圖1所示。

圖1 車(chē)庫(kù)整體規(guī)劃俯視圖

該停車(chē)系統(tǒng)無(wú)論放置于地上還是地下，都有優(yōu)勢(shì)：將該系統(tǒng)置于地上，可保證較低的建設(shè)成本，工期較短；若為了進(jìn)一步提高空間利用率，可將車(chē)庫(kù)的外圍框架固定在地下的升降井墻上，當(dāng)有車(chē)主執(zhí)行存取車(chē)操作時(shí)，車(chē)庫(kù)升起，完成存取車(chē)操作后，車(chē)庫(kù)降至地下，車(chē)庫(kù)最頂層可作為路面使用。與此同時(shí)，車(chē)庫(kù)整體在車(chē)庫(kù)列與車(chē)庫(kù)列之間設(shè)置人行道，人行道兩側(cè)安裝有護(hù)欄，護(hù)欄在每個(gè)車(chē)位處安裝有水平移動(dòng)的柵欄門(mén)，方便將車(chē)開(kāi)到載車(chē)板上后，車(chē)主及其他乘客安全地離開(kāi)載車(chē)系統(tǒng)，且盡可能的節(jié)省空間。如圖2所示。

圖2 停車(chē)系統(tǒng)布置方式示意圖

2.1 模塊化升降式車(chē)庫(kù)提升裝置的改進(jìn)

目前市場(chǎng)上簡(jiǎn)易升降式停車(chē)庫(kù)基本為四缸直頂式、2～3層，提升距離3～4 m。為提升單個(gè)車(chē)庫(kù)容量，設(shè)計(jì)單個(gè)停車(chē)庫(kù)容量為三輛，由于車(chē)庫(kù)頂部需充當(dāng)行車(chē)道，故頂部不能停放車(chē)輛，根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸，從車(chē)庫(kù)底部至地面為6008 mm。根據(jù)GB 2349－1980《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件——缸活塞行程系列》[13]中對(duì)于液壓缸活塞行程的要求，如表1所示，若依舊采用四缸直頂式結(jié)構(gòu)需訂制非標(biāo)液壓缸，將花費(fèi)較多成本，故需要對(duì)車(chē)庫(kù)的提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。

表1 液壓缸活塞行程系列表

改進(jìn)方案如下：整體框架固定在升降井墻上，車(chē)庫(kù)廂體兩側(cè)設(shè)置液壓缸，由四缸轉(zhuǎn)為兩缸[4]。油缸固定在框架側(cè)底部上，活塞桿上兩端有裝槽輪的滑輪軸。工作時(shí)，油缸內(nèi)注入壓力油，活塞桿向上伸，活塞缸上的槽輪向上拉動(dòng)板式起重鏈條，起重鏈條拉動(dòng)車(chē)庫(kù)整體上升，根據(jù)功不變?cè)恚簤焊椎呢?fù)載變?yōu)樵瓉?lái)的兩倍，相應(yīng)的行程也增至兩倍。以此類(lèi)推，油缸排出壓力油，活塞桿縮回，車(chē)庫(kù)下降[5]。

液壓缸選擇：因車(chē)庫(kù)底部至地面為6008 mm，故行程≥3004 mm，取＝3100 mm。

油缸柱塞直徑的確定如下。

根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[14]對(duì)壓桿穩(wěn)定性的規(guī)定可知：

從而可以推導(dǎo)出：

式中：為工作安全系數(shù)；n為壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)；F為壓桿穩(wěn)定臨界載荷，N/mm2；為工作載荷，N/mm2；為彈性模量，N/mm2；為壓桿橫截面慣性矩，mm4；為壓桿的長(zhǎng)度系數(shù)；為壓桿長(zhǎng)度，mm；為壓桿直徑，mm。

根據(jù)GB 17907－2010《機(jī)械式停車(chē)設(shè)備安全要求》[12]中對(duì)液壓系統(tǒng)安全系數(shù)的要求，n

取4。總質(zhì)量為：

式中：取9.8m/s2；空為車(chē)庫(kù)本身的重量，kg；車(chē)為一輛整車(chē)重量，kg。

依據(jù)停車(chē)設(shè)備安全要求以及GB 50017-2003[15]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的設(shè)計(jì)要求，取：空＝3261.78 kg，車(chē)＝1500 kg。

根據(jù)GB 17907－2010《機(jī)械式停車(chē)設(shè)備安全要求》[12]中對(duì)各機(jī)構(gòu)的安全要求，取彈性模量＝211 GPa，長(zhǎng)度系數(shù)取1（兩端鉸支），取3100 mm。代入可得：

≥73.2 mm

根據(jù)GB 2349－1980《液壓氣動(dòng)系統(tǒng)及元件——缸活塞行程系列》對(duì)液壓缸尺寸的要求，決定采用80型液壓缸，數(shù)量為2，液壓缸具體參數(shù)如表2所示。

表2 液壓缸活塞行程系列表

市面上常見(jiàn)的升降式停車(chē)庫(kù)以及本文改進(jìn)設(shè)計(jì)后的停車(chē)庫(kù)原理如圖3所示。

改進(jìn)后的車(chē)庫(kù)雖然行程增加，但由于車(chē)庫(kù)原有的每層四點(diǎn)受力變?yōu)榱酥挥械撞績(jī)牲c(diǎn)受力，且車(chē)庫(kù)與車(chē)輛重量較大，會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性問(wèn)題，在上升過(guò)程中車(chē)庫(kù)可能會(huì)與車(chē)庫(kù)側(cè)部發(fā)生刮擦，故在外框架內(nèi)需設(shè)置可沿其上下滑動(dòng)的四個(gè)滑軌，以達(dá)到穩(wěn)定車(chē)庫(kù)運(yùn)動(dòng)的目的。車(chē)庫(kù)底盤(pán)及滑軌滑塊設(shè)置位置[6-7]如圖4所示。

2.2 液壓系統(tǒng)及其控制設(shè)計(jì)

液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

在車(chē)庫(kù)墻壁設(shè)置帶有檢測(cè)孔位置檢測(cè)裝置如圖6所示，光電傳感器發(fā)出的光線通過(guò)檢測(cè)孔時(shí)光強(qiáng)會(huì)發(fā)生變化，從而會(huì)產(chǎn)生光電脈沖，通過(guò)單片機(jī)對(duì)光電脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而計(jì)算出車(chē)庫(kù)的位移量，再通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程可以控制車(chē)庫(kù)升至相應(yīng)位置[9]。

圖3 停車(chē)庫(kù)原理圖

圖5 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

在車(chē)庫(kù)上設(shè)置速度傳感器，將傳感器輸出的信號(hào)傳入到微處理器系統(tǒng)中，再由微處理器系統(tǒng)將控制信號(hào)傳遞給相應(yīng)控制閥，從而形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。控制原理如圖7所示，如果因?yàn)檩d荷不平衡，導(dǎo)致液壓缸上升不一致，可通過(guò)微處理器系統(tǒng)控制上升較快的換向閥斷電，由于單向閥具有背壓功能，會(huì)使上升速度快的油缸減速，從而達(dá)到兩缸同步的目的[9-11]。

圖6 傳感器設(shè)置示意圖

圖7 液壓系統(tǒng)控制原理圖

工作原理如下：

上升時(shí)：液壓泵2工作，換向閥8、10通電，換向閥5斷電。液壓泵2將液壓油的壓力進(jìn)行提升，油液經(jīng)濾油器、單向閥4、換向閥8和10后進(jìn)入液壓缸，驅(qū)動(dòng)車(chē)庫(kù)上升。到位時(shí)，由微處理器系統(tǒng)控制換向閥8、10斷電，由于換向閥內(nèi)置單向閥，故液壓換向閥斷電后車(chē)庫(kù)會(huì)停留在原位置，不會(huì)下降[8]。

下降時(shí)：由于本車(chē)庫(kù)在空載時(shí)質(zhì)量空＝3261.78 kg，至少可產(chǎn)生5.1 MPa壓力，根據(jù)GB 17907－2010《機(jī)械式停車(chē)設(shè)備安全要求》[12]可以達(dá)到使用要求。所以，用車(chē)庫(kù)自身重量驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)下降完全可行。下降時(shí)，由微處理器系統(tǒng)控制換向閥8、10、5和節(jié)流閥6，使油液流回油箱。下降速度由微處理器系統(tǒng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥6來(lái)進(jìn)行控制。此外，當(dāng)換向閥5、8、10通電后，液壓缸亦會(huì)在車(chē)庫(kù)自身的重力作用下獲得向下的加速度。

2.3 存取車(chē)效率校核計(jì)算

以每個(gè)單獨(dú)車(chē)庫(kù)存車(chē)三輛、單個(gè)車(chē)庫(kù)列含有三個(gè)獨(dú)立存車(chē)庫(kù)為例。按照設(shè)計(jì)液壓缸上升速度0.1 m/s、每層車(chē)庫(kù)高2 m計(jì)算，車(chē)庫(kù)上升速度為0.2 m/s。最下層車(chē)庫(kù)升至地面約為30 s，中層約為20 s，頂層約為10 s。車(chē)庫(kù)下降速度可由液壓系統(tǒng)節(jié)流閥設(shè)定，按車(chē)庫(kù)下降速度0.3 m/s計(jì)算，最下層車(chē)庫(kù)降至原位約為20 s，中層約為14 s，頂層約為7 s。以此數(shù)據(jù)計(jì)算，若車(chē)庫(kù)內(nèi)停滿車(chē)輛，或全部車(chē)輛停放至車(chē)庫(kù)內(nèi)最長(zhǎng)需要5～6 min。系統(tǒng)會(huì)記錄每個(gè)車(chē)位車(chē)主的存取時(shí)間，通過(guò)車(chē)庫(kù)一段時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以根據(jù)每個(gè)車(chē)主不同的出行和返回時(shí)間對(duì)車(chē)主的車(chē)位進(jìn)行調(diào)整，將出行時(shí)間相似的車(chē)主車(chē)位分布在不同的車(chē)庫(kù)列，由此可以進(jìn)一步提高車(chē)庫(kù)的存取效率，且?guī)缀醪粫?huì)所有車(chē)主集中在同一時(shí)間存取車(chē)輛，故早晚高峰存取車(chē)的時(shí)間平均可以在3 min以內(nèi)。

3 車(chē)庫(kù)智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)整體控制流程的設(shè)計(jì)

由于整個(gè)停車(chē)系統(tǒng)中，升降式停車(chē)庫(kù)的動(dòng)力源自動(dòng)化控制與識(shí)別系統(tǒng)的算法實(shí)現(xiàn)對(duì)于處理器的運(yùn)算能力要求不同，因而需要針對(duì)不同的模塊，選用不同的方法進(jìn)行控制。整體系統(tǒng)的控制思路流程如圖8所示。

圖8 整體控制流程思路

在整個(gè)智能停車(chē)系統(tǒng)中，車(chē)庫(kù)的液壓動(dòng)力控制、備用電源、車(chē)庫(kù)上的傳感器、車(chē)庫(kù)的顯示屏模塊、刷卡模塊等一系列模塊，由于其需計(jì)算的數(shù)據(jù)量較小、邏輯性較強(qiáng)、對(duì)穩(wěn)定性的要求較高，與此同時(shí)出于成本控制的考慮，可以選用微處理器來(lái)完成對(duì)這些模塊的控制。對(duì)于智能停車(chē)系統(tǒng)所不可或缺的智能身份識(shí)別模塊，希望通過(guò)智能車(chē)牌識(shí)別＋刷卡輔助識(shí)別兩種方式的并存來(lái)實(shí)現(xiàn)。視覺(jué)模塊的數(shù)據(jù)計(jì)算量和處理量要大許多，對(duì)處理器的計(jì)算能力要求也增大了許多，因而采用計(jì)算機(jī)/服務(wù)器作為上位機(jī)，視覺(jué)識(shí)別模塊可將需處理的信息傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)完成車(chē)牌識(shí)別的運(yùn)算與識(shí)別過(guò)程后，判斷是否屬于本小區(qū)業(yè)主的車(chē)牌，進(jìn)而將是否放行的指令發(fā)送給微處理器系統(tǒng)，由微處理器系統(tǒng)執(zhí)行抬桿放行、車(chē)庫(kù)升降等一系列操作。除此之外，在引入了計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)后，也可以更方便地匯總多個(gè)小區(qū)的車(chē)位使用情況，利用各小區(qū)車(chē)輛駛出高峰與駛?cè)敫叻宓臄?shù)據(jù)，可有效地輔助城市進(jìn)行更好的交通規(guī)劃等。

3.2 存取車(chē)流程的優(yōu)化設(shè)計(jì)

當(dāng)車(chē)主將車(chē)開(kāi)到正確車(chē)庫(kù)列前，視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別出車(chē)輛車(chē)牌，并與數(shù)據(jù)庫(kù)中已有車(chē)牌進(jìn)行對(duì)比，完成識(shí)別、判定該車(chē)是否屬于本小區(qū)車(chē)主后，將是否抬桿、是否升降車(chē)庫(kù)以及顯示屏提示信息輸出給微處理器系統(tǒng)，由微處理器系統(tǒng)控制相應(yīng)車(chē)庫(kù)升起，升起完畢后，控制入口欄桿升起，車(chē)輛駛?cè)胲?chē)庫(kù)，入口欄桿放下。而后車(chē)主確認(rèn)停車(chē)完成，離開(kāi)車(chē)庫(kù)，在人行道的刷卡處刷卡，車(chē)庫(kù)下降至地面下，存車(chē)結(jié)束。取車(chē)過(guò)程與之類(lèi)似，車(chē)主在相應(yīng)車(chē)庫(kù)旁側(cè)的刷卡處刷卡，相應(yīng)車(chē)庫(kù)升起，當(dāng)車(chē)輛行至出口時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)識(shí)別車(chē)輛并將欄桿抬起，車(chē)輛駛出后欄桿與車(chē)庫(kù)降下。出于安全和系統(tǒng)的考慮，同一車(chē)庫(kù)列在同一時(shí)間內(nèi)只能存取一輛車(chē)。如圖9、圖10所示。

3.3 車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)的引用

本文在識(shí)別車(chē)主時(shí)，采用了車(chē)牌視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)。車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)包括分別與控制器連接的觸發(fā)設(shè)備、攝像設(shè)備、照明設(shè)備、圖像采集設(shè)備及車(chē)牌號(hào)碼識(shí)別設(shè)備，其原理如圖11（a）所示。升降欄桿的控制電機(jī)與控制器連接，當(dāng)車(chē)輛檢測(cè)部分檢測(cè)到車(chē)輛到達(dá)時(shí)，觸發(fā)圖像采集設(shè)備，采集當(dāng)前的視頻圖像。由上位機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行處理，定位出牌照位置，再將牌照中的字符分割出來(lái)進(jìn)行識(shí)別，然后組成牌照號(hào)碼，并與后臺(tái)所錄入的小區(qū)車(chē)主車(chē)牌信息進(jìn)行比對(duì)。比對(duì)完成后，若是本小區(qū)車(chē)主，則提示放行，并將相應(yīng)信息傳遞給控制器，控制器控制升降欄桿自動(dòng)升降，使得相應(yīng)車(chē)主在駛至相應(yīng)車(chē)庫(kù)列前車(chē)庫(kù)可以自動(dòng)升起，使得業(yè)主能將車(chē)停至其車(chē)庫(kù)內(nèi)，在車(chē)輛駛出后車(chē)庫(kù)可以自動(dòng)降至地下，并且防止無(wú)關(guān)車(chē)輛誤入車(chē)庫(kù)；若非本小區(qū)車(chē)主，則提示非本小區(qū)車(chē)主不得放行，欄桿不升起。針對(duì)該模塊的建模仿真實(shí)驗(yàn)效果如圖11（b）所示。

圖9 存車(chē)流程圖

3.4 射頻識(shí)別技術(shù)的引用

射頻識(shí)別技術(shù)，又稱(chēng)無(wú)線射頻識(shí)別，是一種通信技術(shù)，可通過(guò)無(wú)線電訊號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，無(wú)需識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸。

引入射頻識(shí)別技術(shù)的目的亦是輔助停車(chē)庫(kù)進(jìn)行自動(dòng)化控制，其作用為當(dāng)車(chē)主將車(chē)駛?cè)胂鄳?yīng)車(chē)庫(kù)并確認(rèn)安全后，在側(cè)部刷卡，閱讀器將信號(hào)傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制車(chē)庫(kù)下降，并在車(chē)庫(kù)下降至與地面平齊時(shí)允許下輛車(chē)駛?cè)耄ㄈ缬熊?chē)輛等待）。在車(chē)主需取車(chē)時(shí)，只需在閱讀器前刷卡，在同一車(chē)庫(kù)列無(wú)其他存取車(chē)的情況時(shí)，相應(yīng)車(chē)庫(kù)會(huì)自動(dòng)升起，車(chē)主便可將車(chē)輛駛出車(chē)庫(kù)。

圖10 取車(chē)流程圖

4 結(jié)論

本文將簡(jiǎn)易升降式停車(chē)庫(kù)原有的升降系統(tǒng)通過(guò)增加滑輪來(lái)增加提升距離，提高單個(gè)車(chē)庫(kù)容量。并將多個(gè)簡(jiǎn)易升降式停車(chē)庫(kù)有機(jī)組成一個(gè)系統(tǒng)，極大地減少了行車(chē)道的面積，使土地利用率較之前提升3.5倍以上。通過(guò)制作模型發(fā)現(xiàn)，該方案具有可行性和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，具有以下幾點(diǎn)創(chuàng)新：

（1）車(chē)庫(kù)采取串聯(lián)方式連接在一起，存取車(chē)更加方便，不需要倒車(chē)入庫(kù)或側(cè)方位停車(chē)。

（2）車(chē)庫(kù)頂層充當(dāng)行車(chē)道，車(chē)庫(kù)列更加緊密地連接在一起，無(wú)需為每一個(gè)車(chē)庫(kù)列專(zhuān)門(mén)設(shè)置存取車(chē)通道，相對(duì)于普通停車(chē)場(chǎng)的布局來(lái)講同一層容量更大。

（3）充分利用地下空間，在非存取車(chē)時(shí)，車(chē)庫(kù)內(nèi)部相當(dāng)于一個(gè)密封空間，可以有效降低車(chē)輛被惡劣氣候、人為損壞以及丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

圖11 車(chē)牌視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)原理及效果

（4）操作簡(jiǎn)單便捷。目前市場(chǎng)上已有的小型停車(chē)裝置不論取車(chē)存車(chē)都需要用戶下車(chē)操作兩次，而本作品只需刷一次卡即可。

（5）模塊化設(shè)計(jì)更加貼近實(shí)際，可以根據(jù)不同小區(qū)的不同位置靈活布局。

（6）擴(kuò)展性好，整個(gè)控制系統(tǒng)由微處理器系統(tǒng)控制，后期可加入更多功能。可將存取車(chē)數(shù)據(jù)處理后用于分析城市一些交通狀況，為城市規(guī)劃提供建議。

（7）智能度高。識(shí)別車(chē)輛身份、控制車(chē)庫(kù)起降、安排停車(chē)順序、存取車(chē)等各環(huán)節(jié)皆由系統(tǒng)自行完成，無(wú)需人力控制看守。

（8）多重保障，安全系數(shù)高。動(dòng)力源方面，在設(shè)置液壓起降的基礎(chǔ)上，留有備用電機(jī)方案，由備用電源驅(qū)動(dòng)，防止由供電帶來(lái)的車(chē)主被困風(fēng)險(xiǎn)；讀卡出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，則可通過(guò)控制系統(tǒng)中預(yù)留的按鈕組，由物業(yè)人員手動(dòng)控制指定車(chē)庫(kù)起降；多重動(dòng)力、多重控制邏輯，最大限度地保證車(chē)主的安全和車(chē)庫(kù)的使用。

本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，存取車(chē)便捷，可使普通小區(qū)車(chē)位總量提升三倍以上，性價(jià)比高，后期維護(hù)方便。能夠解決一般小區(qū)“停車(chē)難”問(wèn)題，有良好的市場(chǎng)前景。

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Design of Intelligent Residential Stereo Parking System Based on Microprocessor System

LI Tianfang1，ZHI Jinda2，XU Wangbei1

( 1.School of Mechanical Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China; 2.School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology, Beijing 100083, China )

Microprocessor system has unparalleled advantages in modular control. In this paper, the principle of hydraulic lifting garage is analyzed and improved in view of the difficulties and pain points of parking in residential communities. In addition, the systematic intelligent control of the vehicle access in the residential community are realized by using visual identification, radio frequency identification technology and the planning and control strategy of vehicle access based on the characteristics of the community. The residential parking system formed by modular control, lifting garage and intelligent control system shows high space utilization rate, good scalability, and can better solve the problem of parking.

stereo garage；intelligent control；modularization；residential parking；microprocessor

TP271

A

10.3969/j.issn.1006-0316.2020.12.006

1006－0316 (2020) 12－0036－08

2019－09－24

大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（201810060016）

李天放（1997－），男，遼寧錦州人，主要研究方向?yàn)闄C(jī)電傳動(dòng)與控制，E-mail：ltf2015@foxmail.com；直金達(dá)（1995－），男，北京人，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)；許旺蓓（1986－），女，天津人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械制造。