CN106741320B - 一种节能型双层智能自行车停车架 - Google Patents

Abstract

本发明为一种节能型双层智能自行车停车架，该停车架包括：智能身份识别系统、安全防盗系统、双层提升及停车系统、太阳能供电及储电系统。智能身份识别系统用于读取、识别和验证用户有效证件上的信息；安全防盗系统用于通过捕捉振动信号来控制报警信号的发出；双层提升及停车系统，包括：第一层停车及固定装置和设置有升降车架及导向装置的第二层停车及固定装置；太阳能供电及储电系统用于将太阳能转换存储为电能并给双层智能自行车停车架运行供电。该停车架以通过动力装置，钢绳及提升装置，固定滑轮组和电动推杆为导向装置升降车架构成第二层停车及固定装置，可以灵活的实现双层自行车的停放及取用。

Description

一种节能型双层智能自行车停车架

技术领域

本发明涉及一种节能型智能停车架，尤其是双层式的自行车停车架。

背景技术

随着我国市场经济的持续发展，人们的休闲生活观念越来越强，自行车这种低碳环保的绿色交通工具越来越受到人们的青睐；但自行车的停车场所却仍然存在许多不足之处。例如：自行车停车场建设档次低，设施落后，日常管理还不够完善等；从而严重的影响了市容市貌。公布号为CN2719690、CN2734588、CN201205935的实用新型专利公布了几种自行车双层停车架，使得可以在有限的场地上放置较多的自行车。

但上述技术方案存在的不足之处在于：1.泊车时比较麻烦，当自行车的前、后轮位于前、后卡架之间时，由于后卡架不能起到对自行车的左右倾翻卡挡，所以存在一定的危险性；2.自行车处于悬空放置时，表现得十分吃力；3.整体结构复杂而松散，让人对其安全性表示担忧，并且仍不能在很大程度上节省空间；4.整个停车架运行时所需要的电能全部都是由外界电力公司提供的，从某种角度来说其造成了能源的浪费。随着时间的推移，化石能源的稀缺性越来越突显，在化石能源供应日趋紧张的背景下，大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。

太阳能资源是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性以及潜在的经济性等优点。

把太阳能资源的利用技术与简洁实用、节约空间的双层自行车停车架结合起来，解决城市公共场所、小区、各大高校等地方的停车难问题，将可再生能源最大化的利用起来，降低能源的消耗十分有必要。

发明内容

本发明目的在于，提出一种以节约停车空间为基础，最大化利用太阳能可再生资源的节能型双层智能自行车停车架。

实现本发明目的所提供的解决方案如下：

一种节能型双层智能自行车停车架，包括：智能身份识别系统、安全防盗系统、双层提升及停车系统、太阳能供电及储电系统。

智能身份识别系统用于读取、识别和验证用户有效证件上的信息；安全防盗系统用于通过捕捉振动信号来控制报警信号的发出；双层提升及停车系统，包括：第一层停车及固定装置和设置有升降车架及导向装置的第二层停车及固定装置；太阳能供电及储电系统用于将太阳能转换存储为电能并给双层智能自行车停车架运行供电。

上述的智能身份识别系统，包括：数据处理装置，液晶显示屏，读卡器，操作键盘，及扫描器。读卡器上用于停车及取车时对有效证件上的身份信息进行读取和识别；数据处理装置用于存储通过读卡器传递及操作键盘手动输入的身份信息，且能够分配自行车停车架中的空停车位；液晶显示屏用于显示自行车停车信息。

进一步的，安全防盗系统，包括：数据处理装置、振荡感应器、扬声器、信号源、摄像头。

振荡感应器用于捕捉撬动锁车装置过程中所发出的振动信号；

数据处理装置用于对振动信号进行处理后立即做出反应，使安全防盗系统从静止待机状态进入报警状态，或解除报警状态恢复到静止待机状态。

信号源用于在报警状态下发出信号，控制扬声器发出警报声以及摄像头记录实时画面。

进一步的，双层提升及停车系统，包括：设置有防护壳的第一层停车及固定装置，以及设置有升降车架的第二层停车及固定装置；第一层停车及固定装置与第二层停车及固定装置均设置在双层停车框架内，该框架为呈线性分布排列多个竖直支柱为轴的对称框架结构。

其中，第一层停车及固定装置位于双层停车框架底部，包括：设有用于封装锁车装置的防护壳，用于控制锁车的数据处理装置；防护壳壳内设有带螺母步进电机锁车装置；防护壳对称于停车架的竖直支柱设置。

相邻竖直支柱之间的两个防护壳，其之间的距离为6厘米(比一个自行车轮胎的宽度多1厘米左右)。

第二层停车及固定装置位于双层停车框架顶部，包括：用于提升和固定自行车的升降车架3；用于固定升降车架的磁力吸引装置；用于控制升降车架取用及停放的动力提升装置12，钢绳及钢绳外管套；用于改变升降车架运行轨道的导向装置；进一步的，导向装置包括：双层停车框架顶部前端固定第一滑轮，后端固定第二滑轮用于改变钢绳的拉力方向；前端第一步进电机，后端第二步进电机用于改变升降车架轴向的运动；电动推杆用于改变升降车架径向的运动。

进一步的，升降车架为“ㄈ”型结构，包括顶部横梁、底部横梁及设置在顶部横梁、底部横梁一端用于起支撑连接作用及固定车轮的两根竖直立柱。

底部横梁上根据自行车前后轮停放位置设计有前空心槽、后空心槽；能够使自行车的前后轮能够从升降车架底部落下一定距离，脚踏板处的车架结构交点也正好与底部横梁相接触，并且两个空心槽恰好能将自行车的前后轮夹住。

进一步的，在底部横梁上靠近后空心槽两侧处设有两根固定立柱，能够增加自行车后轮被夹住的高度。

升降车架顶部横梁与两根竖直立柱之间连接有钢筋，目的在于减小(或分解)框架结构各节点位置处的力矩。

太阳能供电及储电系统，包括：设置在车架顶端用于将太阳能转换为电能的太阳能光伏电池板以及用于为用户电动车提供临时充电所需充电控制器、蓄电池、交直流逆变器和电动车充电专用插孔。

进一步的，智能身份识别系统、安全防盗系统、双层提升及停车系统中数据处理装置均为同一控制元件。

进一步的，第一层停车及固定装置设有用于控制步进电机锁车装置运行的第一信号输入元件，第二层停车及固定装置设有用于控制动力提升装置顺时针转动(提升待停放自行车)以及逆时针转动(取用车位中已停放的自行车)的第二信号输入元件。

本发明相对于现有技术相比具有显著优点：

1、以步进电机和振荡感应器作为第一层停车位的锁车装置，能够对盗贼撬锁取车过程中产生的振动信号进行捕捉，发出报警信号，从而实现整个停车装置的安全防盗功能。

2、在不影响第一层停车结构性能的基础上，以微型电动机为动力装置，钢绳及升降车架为提升装置，固定滑轮组和电动推杆为导向装置构成第二层停车及固定装置，可以灵活的实现第二层自行车的停放及取用。

3、整个停车架系统所需电能完全由车架顶部太阳能电池板进行光电转换提供，并且多余电量还可以为电瓶车提供临时充电所需。

附图说明

图1是本发明一种节能型双层智能自行车停车架的结构示意图：

图2是图1的智能身份识别系统的俯视图；

图3是图1的升降车架结构示意图；

图4是图3的底部横梁俯视图；

图5是图1的前导向装置局部放大图；

图6是图1的后导向装置局部放大图；

附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1─数据处理装置、2─防护壳、3─升降车架、4─太阳能光伏电池板、5─第二层停车及固定装置、6─磁力吸引装置、7─前导向装置、8─电动推杆、9─钢绳外管套、10─后导向装置、11─蓄电池、12─动力提升装置、13─液晶显示屏、14─操作键盘、15─读卡器、16─扫描器、17─钢筋、18─竖直立柱、19─固定立柱、20─前空心槽、21─后空心槽、22─前端固定第一滑轮、23─前端第一步进电机、24─后端固定第二滑轮、25─后端第二步进电机、26─第一信号输入元件、27─第二信号输入元件。

具体实施方式

本发明提供一种节能型双层智能自行车停车架，一种节能型双层智能自行车停车架，包括：智能身份识别系统、安全防盗系统、双层提升及停车系统、太阳能供电及储电系统。

智能身份识别系统用于读取、识别和验证用户有效证件上的信息；安全防盗系统用于通过捕捉振动信号来控制报警信号的发出；双层提升及停车系统，包括：第一层停车及固定装置和设置有升降车架及导向装置的第二层停车及固定装置；太阳能供电及储电系统用于将太阳能转换存储为电能并给双层智能自行车停车架运行供电。

上述的智能身份识别系统，包括：数据处理装置1，液晶显示屏13，读卡器15，操作键盘14，及扫描器16。读卡器15用于停车及取车时对有效证件上的身份信息进行读取和识别；数据处理装置1用于存储通过读卡器15传递及操作键盘14手动输入的身份信息，且能够分配自行车停车架中的空停车位；液晶显示屏13用于显示自行车停车信息。

进一步的，安全防盗系统，包括：数据处理装置1、振荡感应器、扬声器、信号源、摄像头。

振荡感应器用于捕捉撬动锁车装置过程中所发出的振动信号；

数据处理装置1用于对振动信号进行处理后立即做出反应，使安全防盗系统从静止待机状态进入报警状态，或解除报警状态恢复到静止待机状态。

信号源用于在报警状态下发出信号，控制扬声器发出警报声以及摄像头记录实时画面。

双层提升及停车系统，包括：设置有防护壳2的第一层停车及固定装置，以及设置有升降车架的第二层停车及固定装置5；第一层停车及固定装置与第二层停车及固定装置5均设置在双层停车框架内，该框架为呈线性分布排列多个竖直支柱为轴的对称框架结构。

其中，第一层停车及固定装置位于双层停车框架底部，包括：设有用于封装锁车装置的防护壳2，用于控制锁车的数据处理装置1；防护壳2壳内设有带螺母步进电机锁车装置；防护壳2对称于停车架的竖直支柱设置。

相邻竖直支柱之间的两个防护壳，其之间的距离为6厘米(比一个自行车轮胎的宽度多1厘米左右)。

第二层停车及固定装置5位于双层停车框架顶部，包括：用于提升和固定自行车的升降车架3；用于固定升降车架的磁力吸引装置6；用于控制升降车架3取用及停放的动力提升装置12，钢绳及钢绳外管套9；用于改变升降车架运行轨道的导向装置；进一步的，导向装置包括：前导向装置7、后导向装置10分别为双层停车框架顶部前端固定第一滑轮22，后端固定第二滑轮24用于改变钢绳的拉力方向；前端第一步进电机22，后端第二步进电机23用于改变升降车架轴向的运动；电动推杆8用于改变升降车架3径向的运动。

升降车架为“ㄈ”型结构，包括顶部横梁、底部横梁及设置在顶部横梁、底部横梁一端用于起支撑连接作用及固定车轮的两根竖直立柱。

底部横梁上根据自行车前后轮停放位置设计有前空心槽20、后空心槽21；能够使自行车的前后轮能够从升降车架3底部落下一定距离，脚踏板处的车架结构交点也正好与底部横梁相接触，并且两个空心槽恰好能将自行车的前后轮夹住。

在底部横梁上靠近后空心槽两侧处设有两根固定立柱19，能够增加自行车后轮被夹住的高度。

升降车架3顶部横梁与两根竖直立柱之间连接有钢筋，目的在于减小(或分解)框架结构各节点位置处的力矩。

太阳能供电及储电系统，包括：设置在车架顶端用于将太阳能转换为电能的太阳能光伏电池板4以及用于为用户电动车提供临时充电所需充电控制器、蓄电池11、交直流逆变器和电动车充电专用插孔。

智能身份识别系统、安全防盗系统、双层提升及停车系统中数据处理装置均为同一控制元件。

第一层停车及固定装置设有用于控制步进电机锁车装置运行的第一信号输入元件26，第二层停车及固定装置5设有用于控制动力提升装置顺时针转动(提升待停放自行车)以及逆时针转动(取用车位中已停放的自行车)的第二信号输入元件27。

本发明提供的节能型双层智能自行车停车架具体工作方式：

当用户将自行车停放进第一层停车固定装置后，只需要按(踩)下位于自行车脚踏板附近地面上的一个第一信号输入元件26，

智能身份识别系统中的数据处理装置1接收到信号，并立即做出反应，中央控制器向对应停车位防护壳2内的带螺母步进电机锁车装置发出运作命令，使带螺母步进电机向正方向运行，螺母丝杆从自行车前轮钢圈的空隙中穿过，到达相邻的防护壳内，此时螺母丝杆进入到了安全防盗系统内，将停车位内的自行车锁定。

当用户需要将自行车取走时，待智能身份识别系统对其身份识别、校对完毕后，再次向防护壳2内的带螺母步进电机锁车装置发出运作命令，使带螺母步进电机向负方向运行，螺母丝杆从自行车前轮钢圈的空隙中退出，从而实现对自行车的解锁。第一层停车固定装置的优点在于，用户只需将所需要停放的自行车直接推放到指定的停车位后，按(踩)第一信号输入元件26即可完成对自行车的锁定，而无需进行其它复杂操作；同时，第一信号输入元件26只具有唯一功能，即只能对自行车进行锁定，而不能对其进行解锁。

当第一层的停车位处于饱和状态时，系统将会自动为需要停车的用户分配第二层的停车位。

智能身份识别系统对用户的身份信息识别、读取完毕后，数据处理装置1向防护壳内的动力提升装置12发出信号。此时，动力提升装置12和位于自行车停车架顶部横梁中的电动推杆8同时工作，电动推杆8以程序给定的速度向前匀速伸长一定距离，同时动力提升装置12也以程序给定的速度顺时针匀速旋转，使升降车架3与磁性吸力装置6脱离，并匀速向斜上方运动一定距离。电动推杆8向前伸长到指定位置(也就是升降车架3运动到将要与第二层停车及固定装置5左右错位分离的位置)时，动力提升装置12和电动推杆8停止运行，安装在自行车停车架顶部横梁中的前端步进电机23和后端步进电机25同时工作，匀速向左(右)水平移动一定距离，使升降车架3与第二层停车及固定装置5左右错位分离开来。此时，动力提升装置12开始工作并继续以程序给定的速度顺时针匀速旋转，使处于悬空状态的升降车架3慢慢下落至地面，下落的位置介于第一层停车位中相邻的两辆自行车之间，从而将自行车停车架的空间充分的利用了起来。用户只需将需要停放的自行车推入到落下的升降车架3中的指定位置即可，然后按(踩)下地面上距离自行车脚踏板不远处的一个第二信号输入元件27，智能身份识别系统中的数据处理装置1接收到信号，并立即做出反应，使动力提升装置12以程序给定的速度逆时针匀速旋转，将自行车以及升降车架3缓慢的向上提升。向上运行的整个过程与降落时的步骤刚好相反，使自行车能够稳定的停放在第二层停车及固定装置5以及磁力吸引装置6上。同第一层对自行车进行锁车时一样，第二信号输入元件27只具有唯一功能，即只能控制自行车升降车架3的向上提升，而不能行使其它功能。

由于整个自行车停车架顶棚全是太阳能光伏电池板4，所以当白天来临，阳光照射到整个自行车停车架的顶部时，太阳能光伏电池板4便将太阳所散发出来的辐射热进行光电转换，继而得到电压为24V的直流电，一部分电流直接用于整个自行车停车架的所有系统和装置运行所需，多余的电流则通过充电控制器流入到与地面接触的防护壳2中的蓄电池11里，将电能进行存储。当夜幕降临没有光照条件或者遇到光照条件较弱时，直接由太阳能光伏电池板4转化而成的电能不能使整个自行车停车架处于正常工作状态时，蓄电池11里的电能便流入整个自行车停车架中，为整个系统和装置的运行提供能源。如果所有蓄电池11里的电能都处于饱和状态，这时若有电动车从自行车停车架旁边经过，需要临时为电动车充电，方能到达目的地时，用户便可以将电动车的充电插头插入电动车充电专用插孔中，蓄电池11中的电能流经交直流逆变器，将直流电转换为交流电，从而为电动车提供一部分临时所需的能源。

其中一部分电能为系统供电，另一部分则可以为电动车提供临时的充电所需。太阳能供电及储电系统将为整个停车装置提供所需能源，以保证数据处理装置1能够根据不同的指令宏观调控不同系统的运作，保证安全防盗系统(第一层停车和锁车装置)和双层提升及固定系统的正常运行。

以四川地区为例，四川盆地由于地理位置较低，年均光照量也就相对较少，大约为1000—1400h，年辐射总量3344MJ/㎡—4180MJ/㎡。太阳能光伏电池板以10％的光伏转化效率，在四川地区内的每小时发电量约为300W/㎡—400W/㎡，自行车停车架顶部太阳能光伏电池板面积为16㎡，所以自行车停车架每小时的发电总量约为4800W—6400W。已知一辆自行车重约150N，使用直流电动推杆在50cm范围内运动，平均每推动一辆自行车的电能消耗功率为75W，又因为动力提升装置工作时的额定功率为100W，假设自行车停车架的第二层14个停车位同时处于运作状态，每辆自行车对应一个电动推杆及一台电动机，总的电能消耗功率为2450W，由此看来，自行车停车架顶部的太阳能光伏电池板产生的电量远远满足自行车停车架处于工作状态时的需要。

实施例一

用户在智能身份识别系统的控制面板下对其身份识别、验证完毕后，将自行车停放到第一层停车位的指定位置，按下或踩下绿色闪光按钮，数据处理装置的中央控制器对第一层带螺母步进电机锁车装置发出信号，使带螺母步进电机向正方向运行，螺母丝杆从自行车前轮钢圈的空隙中穿过，到达相邻的防护壳内，同时进入安全防盗系统内，将车位内的自行车进行锁定。当用户需要将停车位里的自行车取走时，待智能身份识别系统对其身份识别、验证完毕后，数据处理装置的中央控制器对第一层带螺母步进电机锁车装置发出信号，使带螺母步进电机向负方向运行，从而实现对自行车的解锁。这时，用户便可以将停车位中的自行车取走，30秒后系统将对车位自动进行上锁。

实施例二

当自行车停车架的第一层停车位处于饱和状态时，用户同样需要待智能身份识别系统对其身份识别、验证完毕后，升降车架在动力提升装置和电动推杆的驱动下，慢慢与磁力吸引装置分离，并逐渐在第二层停车及固定装置上斜向前运动到指定位置。此时，整个电动推杆和升降车架在前端步进电机和后端步进电机同时工作的情况下，与第二层停车及固定装置实现左右错位分离。动力提升装置继续牵引细钢绳运动，将升降车架缓慢地停放在地面指定位置处。用户将自行车推放到升降车架中的指定位置后，按下或踩下绿色闪光按钮，数据处理装置的中央控制器向动力提升装置发出信号，使动力提升装置反转，缓慢而稳定的将自行车连同升降车架一起停放到自行车停车架的第二层停车及固定装置上，实现对自行车的停放及稳固作用。如果用户需要取车时，仍然需要在智能身份识别系统对其身份识别、验证完毕后，重复需要停车时的步骤。待用户将自行车取走的60秒时间后，系统自动将升降车架提升到第二层停车及固定装置上。

Claims (8)

1.一种节能型双层智能自行车停车架，包括：智能身份识别系统、安全防盗系统、双层提升及停车系统、太阳能供电及储电系统；

智能身份识别系统用于读取、识别和验证用户有效证件上的信息；安全防盗系统用于通过捕捉振动信号来控制报警信号的发出；所述的双层提升及停车系统，包括：第一层停车及固定装置和设置有升降车架及导向装置的第二层停车及固定装置；所述的太阳能供电及储电系统用于将太阳能转换存储为电能并给双层智能自行车停车架运行供电；

所述的双层提升及停车系统，包括：设置有防护壳的第一层停车及固定装置，以及设置有升降车架的第二层停车及固定装置；第一层停车及固定装置与第二层停车及固定装置均设置在双层停车框架内，该框架为呈线性分布排列多个竖直支柱为轴的对称框架结构；

其中，第一层停车及固定装置位于双层停车框架底部，包括：设有用于封装锁车装置的防护壳，用于控制锁车的数据处理装置；防护壳壳内设有带螺母步进电机锁车装置；所述的防护壳对称于停车架的竖直支柱设置；

第二层停车及固定装置位于双层停车框架顶部，包括：用于提升和固定自行车的升降车架；用于固定升降车架的磁力吸引装置；用于控制升降车架取用及停放的动力提升装置，钢绳及钢绳外管套；用于改变升降车架运行轨道的导向装置；导向装置包括：双层停车框架顶部前端固定的第一滑轮及后端固定的第二滑轮，用于改变钢绳的拉力方向；前端第一步进电机、后端第二步进电机用于改变升降车架轴向的运动；电动推杆用于改变升降车架径向的运动。

2.根据权利要求1所述的节能型双层智能自行车停车架，其特征在于，所述的智能身份识别系统，包括：数据处理装置，液晶显示屏，读卡器，操作键盘，及扫描器；所述的读卡器上用于停车及取车时对有效证件上的身份信息进行读取和识别；所述的数据处理装置用于存储通过读卡器传递及操作键盘手动输入的身份信息，且能够分配自行车停车架中的空停车位；所述的液晶显示屏用于显示自行车停车信息。

3.根据权利要求1所述的节能型双层智能自行车停车架，其特征在于，所述的安全防盗系统，包括：数据处理装置、振荡感应器、扬声器、信号源、摄像头；

所述的振荡感应器用于捕捉撬动锁车装置过程中所发出的振动信号；

所述的数据处理装置用于对振动信号进行处理并立即做出反应，使安全防盗系统从静止待机状态进入报警状态，或解除报警状态恢复到静止待机状态；

所述的信号源用于在报警状态下发出信号，控制扬声器发出警报声以及摄像头记录实时画面。

4.根据权利要求1所述的节能型双层智能自行车停车架，其特征在于，所述的升降车架为“ㄈ”型结构，包括顶部横梁、底部横梁及设置在顶部横梁、底部横梁一端用于起支撑连接作用及固定车轮的两根竖直立柱；所述的底部横梁上根据自行车前后轮停放位置设计有前空心槽、后空心槽，在底部横梁上靠近后空心槽两侧处设有两根固定立柱，升降车架顶部横梁与两根竖直立柱之间连接有钢筋。

5.根据权利要求1所述的节能型双层智能自行车停车架，其特征在于，相邻竖直支柱之间的两个防护壳，其之间的距离为6厘米。

6.根据权利要求1所述的节能型双层智能自行车停车架，其特征在于，所述的太阳能供电及储电系统，包括：设置在车架顶端用于将太阳能转换为电能的太阳能光伏电池板以及用于为用户电动车提供临时充电所需充电控制器、蓄电池、交直流逆变器和电动车充电专用插孔。

7.根据权利要求1所述的节能型双层智能自行车停车架，其特征在于，智能身份识别系统、安全防盗系统、双层提升及停车系统中采用的数据处理装置均为同一控制元件。

8.根据权利要求1所述的节能型双层智能自行车停车架，其特征在于，所述的第一层停车及固定装置设有用于控制步进电机锁车装置运行的第一信号输入元件，第二层停车及固定装置设有用于控制动力提升装置顺时针转动以及逆时针转动的第二信号输入元件。