全自動立體書架式車庫系統的設計

姚昕

摘要：現階段，我國立體車庫管理會處于一種混亂的狀態，且車庫構建結構較為復雜，為了能夠較好地解決這類問題，緩解停車緊張等的現狀，設計出基于絲桿傳動的全自動立體書架式車庫系統，該系統會應用絲桿滑臺以及傳輸平臺存取車輛，這樣會對車庫的結構進行簡化，同時還會讓車庫的運行效率變得更高，不管是改造，還是搬運的難度都會比較小。本文主要就全自動立體書架車庫系統的設計進行分析，使用LabVIEW軟件開發上及上位機管理界面，以其界面為主，實時的顯示出車庫的狀態，便于其進行存取操作，準確定位控制傳送帶，讓車輛可以自動的存取。這類車庫結構的構成較為簡潔，車輛存取的便捷性較強，能夠較為充分的使用這部分設施的有限空間，讓整體停車管理更加趨于智能化。

關鍵詞：全自動;立體書架式車庫;系統設計

引言：結合執行層、應用層以及控制層體系結構，分別就絲桿滑臺以及傳輸平臺進行管控，自動存取車輛，同時把反饋及控制的信息經由wifi無線通信傳輸給上位機監控系統，這樣可以實時的顯示出車庫的管理以及車位狀態，其系統制作的實物模型經過測試發現，其系統運行較為平穩，存取車的精確可靠度較強，能夠充分的使用車庫有限的空間，智能控制管理車庫，緩解車位緊缺、結構復雜的問題，將其推廣在醫院、車站當中，其發展前景尤為廣闊。

1系統整體設計方案

全自動立體車庫的實物模型會以傳統的書柜式整體外觀結構為主，將車位傳輸平臺、存車傳輸平臺等共同組建成為一個整體，其系統大致劃分成為三層設計結構，其中，一層為車庫控制層，在層邊上會安置工控機用于取車以及存車，其并不會對行人的自由行走形成阻礙。二至三層為車位層，由左至右進行編號的設置，結合具體使用環境以及用戶的需求去調整車庫的規格大小。存取車傳輸平臺和車位傳輸平臺，上均裝有傳送帶，通過傳輸平臺之間的相互配合，以實現對控制車輛的人庫和出庫控制。絲桿滑臺通過X軸和Y軸方向的運動，以實現存/取車傳輸平臺的左右、上下移動，且存/取車傳輸平臺分別位于車庫的前后兩側，結構對稱，以方便車輛的存取。本系統方案采用三層控制結構設計，即應用層、控制層和執行層，如圖2所示，以實現對車庫的智能化控制和管理。應用層為PC端設計的上位機管理界面，可方便用戶選擇具體車位和實時查看顯示車庫信息，并通過WiFi方式與控制器通信;控制層分別由Ardui-no和STC89C52RC單片機實現車庫的定位和存/取車人/出庫;執行層1由步進電機控制絲桿滑臺，移動存/取車傳輸平臺至用戶選定車位;執行層2通過光電傳感器檢測，由直流電機控制各傳輸平臺的傳送帶，完成存車人庫和取車出庫操作。

2系統硬件設計

根據書架式立體車庫系統的控制要求，本系統主要由絲桿滑臺控制模塊、傳輸平臺控制模塊和WiFi通信模塊組成，控制器通過WiFi傳輸方式接收和反饋上位機命令;通過各模塊間相互配合，自動完成存/取車傳輸平臺在二維平面內的精準定位和車輛的出庫/人庫操作。本設計中采用8細分方式。相比于一般的PID控制，本設計使用了模型預測控制算法，引人滾動優化，反饋矯正，多步預測等策略。

2.1傳輸平臺控制模塊

由于Arduino控制器資源有限，本模塊采用STC89C52RC低功耗微處理器作為控制芯片，其工作.電壓為3.3～5.5V。其中P0、P1及P2.0～P2.2端口連接光電傳感器，本設計采用QT30CM和E18-D80NK-N光電傳感器。在存/取車傳輸平臺上分別安裝有光電傳感器的發射端，在車位傳輸平臺上的對應兩端分別安裝有光電傳感器的接收端，用于存/取車的定位控制;另外在車位和取車傳輸平臺上還分別安裝有收發--體光電傳感器，用于控制車輛人出庫到位時停止直流電機轉動。本模塊中有存車、車位和取車3個傳輸平臺，分別由8個直流電機控制，分別接在P2.3～P2.7及P3.2～P3.4上，實現存/取車操作。當指定車位的光電傳感器接收端接到信號時，STC89C52RC單片機發出控制信號，控制直流電機工作，帶動存/取車傳輸平臺與車位傳輸平臺同時同向轉動，進行存/取車操作，當收發一體的光電傳感器接收到信號時，車輛停車到位，直流電動機停止，存/取車操作結束。

2.2無線通信模塊

該系統中存車人庫或取出庫的操作，需要通過上位機進行控制和顯示，因此，選擇了成本低、功耗低的ESP8266串口轉WiFi模塊進行無線通信，它能夠實現點對點的數據傳輸。當上位機發出存車或取車命令時，上位機將包含車位信息、存/取車操作信息及車位狀態的數據包（{車位信息;存/取車操作信息;車位狀態信息發送給下位機，下位機接收到數據包后，對其進行解析并得到相應的信息，隨后絲桿滑臺控制模塊根據車位信息，準確定位，執行存/取車的操作，而傳輸平臺控制模塊將執行存/取車操作后的車位信息存儲，并將數據包中的車位狀態進行更新，通過WiFi通訊反饋給.上位機。

3系統軟件設計

3.1下位機軟件設計

本系統主要包括絲桿滑臺和存/取車人出庫兩個控制部分。由于采用Arduino和STC89C52RC兩種控制器，通過WiFi模塊接收上位機發送的存/取車命令，控制絲桿滑臺的移動，同時結合相應的存/取車N出庫模塊，將車輛存人相應的車位或從預定車位取出。當存車傳輸平臺和車位傳輸平臺或取車傳輸平臺和車位傳輸平臺上安裝的光電傳感器對管，實時檢測到對應信號時，兩平臺對位準確，與Arduino控制器并行的STC89C52R控制器控制直流電機帶動傳送帶，將車輛存人預定車庫或從指定車庫取出。

3.2.上位機軟件設計

書架式立體車庫的上位機管理界面采用Lab-VIEW開發。LabVIEW是一種圖形化編程語言，具有開發周期短、可兼容多種開發方式等優點。本設計中開發的上位機管理界面可供用戶選擇車位，下達存車、取車操作命令。

結語：

當前，我國國民經濟水平迅猛的提升，汽車也成為了人們家中一類較為常見的用品，但是原本的車庫使用率較低，停車位會比較緊張，這會對城市的發展形成制約性的影響。目前，我國立體車庫一般會以升降橫移式大型立體車庫以及小型的簡易升降式立體車庫為主，其中巷道堆垛式的大型立體車庫造價會比較高，部署的難度也會比較大，存取車的時間耗費較長，同時其維護難度也會比較高。一般的簡易升降式立體車庫在取車的過程中需要對其底層的車輛進行移動，這就會給車輛的停取行程不便，減小其工作的效率，增大了問題故障的風險系數。并且大部分的立體車庫會使用鏈條牽動的方式，鏈條的鉸鏈一旦受到嚴重的磨損后，就會讓其極具變得越來越大，進而形成脫節的問題，其設施的維護以及安裝要求較為嚴格。所以，設計絲桿傳動全自動立體式車庫的空間利用率會比較高，同時其管理難度也會比較小，能夠較好地解決汽車存取等方面的問題，所以可以將其廣泛的投入到車站等一些人流密集的公共場所。

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