CN109881948A - 一种智能立体车库 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能立体车库，包括控制器、触摸屏、车架升降系统、数码管模块、声光传感器、车辆感应模块；所述触摸屏、车架升降系统、数码管模块、声光传感器、车辆感应模块均与控制器连接。该智能立体车库，结合需求选定合适的硬件，采用PLC作为控制中心，实现了停取车精确的运动控制。并通过GPRS技术，完成了在移动终端对车库的远程监控。而且灵活运用PLC、触摸屏和智能工业控制器三者的关系，操作简单，调试和使用方便。整个存取车无需其他工作人员协助，真正实现智能化。

Description

一种智能立体车库

技术领域

本发明属于车库停车设备技术领域，具体是涉及一种智能立体车库。

背景技术

随着经济快速发展，人民生活水平日益提高，收入不断增长。人们都购买了属于自己的汽车，从而使社会上的汽车越来越多，因此就需要大量的停车位。同时土地资源十分紧张，没有大量的土地面积用来建设停车场。因此，常规的平面式的停车场无法满足现阶段社会的需求。设计一款与时俱进、自动化程度与网络化程度高的智能立体停车库具有比较重要的意义。

21世纪初期，自动化技术得到了广泛应用，出现了以自动化技术为基础的立体式停车场。由于它的停车过程都由机械完成，因此，不但解决了停车位置少的问题，还同时解决了驾驶技术不佳的司机停车经常出现状况的问题。立体停车库在一定程度上解决了停车难的问题。

我国智能立体停车场起步较慢，到了90年代后才开始飞速发展。目前，全国在北京、上海和深圳等大城市出现立体停车场。但与国外智能立体停车库技术相比，中国还存在着一定的差距，技术有待提高。因此，提供一种智能立体车库很有必要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种智能立体车库，解决了现有的传统平面式车库停车位置少，驾驶员停车不方便和管理智能化不足的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种智能立体车库，包括控制器、触摸屏、车架升降系统、声光传感器、车辆感应模块；所述触摸屏、车架升降系统、声光传感器、车辆感应模块均与控制器连接；所述车架升降系统包括支撑块和承托板，所述支撑块的数量为两个，两个所述支撑块对称固定安装在承托板的底部两侧，两个所述支撑块的顶部均开设有滑道，所述承托板的下表面两侧对称活动安装有滑轮，所述承托板的下表面两侧边缘处对称固定连接有延伸板，所述延伸板的下表面一侧固定连接有第一齿条，两个所述支撑块的内部均固定连接有第一电机，所述第一电机的一侧固定连接有第一齿轮。

可选的，所述的车辆感应模块为光电接近开关。

可选的，所述的智能立体车库还包括数码管模块，所述数码管模块与控制器连接，用于显示当前停车场空余车位的数量。

可选的，两个所述支撑块的后侧中部固定安装有升降装置，所述升降装置的前侧活动安装有卡接板，所述卡接板的前表面中部开设有卡接槽，所述升降装置的中部开设有升降通道，所述卡接板的后表面中部固定连接有连接柱，所述连接柱的一端贯穿升降通道并固定连接有升降板，所述升降板的两侧对称固定连接有第二齿条，所述升降装置的内部两侧对称固定连接有第二电机和第三电机，所述第二电机和第三电机均贯穿升降装置的后表面并固定连接有第二齿轮，所述支撑块的外侧壁活动安装有多个齿轮组，所述齿轮组包括变向齿轮和支撑齿轮。

可选的，所述承托板内设置有控制室，所述控制室的设置有控制器、车辆感应模块、控制模块、数码管模块、监控模块、计时器、数据存储模块和电源。

可选的，所述控制模块包括有第一电机控制模块、第二电机控制模块、第三电机控制模块和照明模块。

可选的，所述监控模块和计时器的输入端均与控制器连接，所述控制模块和数据存储模块均与控制器连接。

可选的，所述控制器、车辆感应模块、控制模块、数码管模块、监控模块、计时器和数据存储模块均与电源连接。

可选的，所述卡接板与承托板相互对应，所述卡接槽与承托板相互适配。

可选的，所述第二电机和第三电机分别通过两个第二齿轮与升降板的两侧啮合连接，所述第二电机和第三电机的转动方向始终相反。

可选的，所述第一电机、第二电机和第三电机为伺服电机或步进电机。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明的智能立体车库，具备以下有益效果和优点：

(1)该智能立体车库，结合需求，选定合适的硬件，进行合理的电气设计。研究了步进电机进行定位控制的方法。采用PLC作为控制中心，实现了停取车精确的运动控制。

(2)该智能立体车库，通过GPRS技术，完成了在移动终端对车库的远程监控。而且灵活运用PLC、触摸屏和智能工业控制器三者的关系，操作简单、使用方便。

(3)该智能立体车库，进入车库后将车停在固定的车架上，然后停车者在触摸屏点击“存车”后，生成一个取车号码后，系统将自动完成停车；取车时，点击“取车”，输入取车码，系统计费，完成付费后系统自动将车取出，放回车架。整个存取车无需其他工作人员协助，真正实现智能化。

(4)该智能立体车库，承托板的一侧能通过卡接槽与卡接板进行对接，然后通过控制室能驱动第二电机和第三电机进行转动，从而带动卡接板和承托板向上移动，第二电机和第三电机的设置使升降板移动更稳定，同时能带动车辆停放于高层位置，从而充分对车库的空间进行利用。

附图说明

图1为本发明的支撑块结构剖视示意图。

图2为本发明的升降装置结构俯剖示意图。

图3为本发明的升降装置结构侧视示意图。

图4为本发明的支撑块结构侧视示意图。

图5为本发明的系统连接示意图。

图6为本发明的控制模块结构示意图。

图7为本发明的步进电机接线原理图。

图8为本发明的数码管电路接线图。

图9为本发明的声光传感器和LED灯接线原理图。

图10为本发明的接近开关与PLC接线图。

图11为本发明的车库指示灯接线原理图。

图12为本发明的PLC原理接线图。

图13为本发明的主程序流程图。

图14为本发明的离开停车位程序图。

图15为本发明的入库出库程序图。

图16为本发明的回停车位程序图。

图17为本发明的车位位置参数程序图。

图18为本发明的取车回停车位程序图。

图19为本发明的生成取车码程序图。

图20为本发明的写入取车码程序图。

图21为本发明的计费程序图。

图22为本发明的数码管显示程序图。

图23为本发明的车架升起程序图。

图24为本发明的车架下降程序图。

图25为本发明的系统整体框图。

图26为本发明的触摸屏与PLC连接示意图。

图27为本发明的控制器与三菱FX485BD接线图。

图28为本发明的减速电机控制原理接线图。

图29为本发明的功能选择界面示意图。

图30为本发明的取车码输入界示意图。

图31为本发明的参数设置界面示意图。

图中：1、支撑块；2、承托板；3、滑道；4、滑轮；5、延伸板；6、第一齿条；7、第一电机；8、第一齿轮；9、升降装置；10、卡接板；11、升降通道；12、连接柱；13、卡接槽；14、升降板；15、第二齿条；16、第二电机；17、第二齿轮；18、齿轮组；19、变向齿轮；20、支撑齿轮；21、控制室；22、中央处理器；23、车辆感应模块；24、控制模块；25、显示屏；26、监控模块；27、计时器；28、数据存储模块；29、照明模块；30、电源；31、第一电机控制模块；32、第二电机控制模块；33、指令感应模块；34、空车位提示模块；35、取车码打印模块；36、第三电机；37、第三电机控制模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多组”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-7所示，一种智能立体车库，包括控制器、触摸屏、车架升降系统、显示屏、声光传感器、车辆感应模块；所述触摸屏、车架升降系统、显示屏、声光传感器、车辆感应模块均与控制器连接；所述车架升降系统包括支撑块1和承托板2，该立体车库为全自动立体车库，车辆进入车库后停留在承托板2的上表面，通过控制室21的设置，能对车辆进行定位，在车辆位置停放好时，通过控制第一电机7与第一齿条6的配合能带动承托板2和车辆进行水平移动，实现车辆自动化移动至停车位，支撑块1的数量为两个，两个支撑块1对称固定安装在承托板2的底部两侧，两个支撑块1的顶部均开设有滑道3，承托板2的下表面两侧对称活动安装有滑轮4，承托板2的下表面两侧边缘处对称固定连接有延伸板5，延伸板5的下表面一侧固定连接有第一齿条6，两个支撑块1的内部均固定连接有第一电机7，第一电机7的一侧固定连接有第一齿轮8。

所述两个支撑块1的后侧中部固定安装有升降装置9，升降装置9的前侧活动安装有卡接板10，卡接板10的前表面中部开设有卡接槽13，升降装置9 的中部开设有升降通道11，卡接板10的后表面中部固定连接有连接柱12，连接柱12的一端贯穿升降通道11并固定连接有升降板14，升降板14的两侧对称固定连接有第二齿条15，升降装置9的内部两侧对称固定连接有第二电机16和第三电机36，第二电机16和第三电机36均贯穿升降装置9的后表面并固定连接有第二齿轮17，支撑块1的外侧壁活动安装有多个齿轮组18，齿轮组18包括变向齿轮19和支撑齿轮20。

所述承托板2内设置有控制室21，承托板2的一侧能通过卡接槽13与卡接板10进行对接，然后通过控制室21能驱动第二电机16和第三电机36进行转动，从而带动卡接板10和承托板2向上移动，第二电机16和第三电机 36的设置使升降板14移动更稳定，同时能带动车辆停放于高层位置，从而充分对车库的空间进行利用，控制室21的内部包括有中央处理器22、车辆感应模块23、控制模块24、显示屏25、监控模块26、计时器27、数据存储模块 28和电源30。

所述控制模块24包括有第一电机控制模块31、第二电机控制模块32、第三电机控制模块37和照明模块29，通过第一电机控制模块31、第二电机控制模块32和第三电机控制模块37分别带动第一电机7、第二电机16和第三电机36进行转动，通过照明模块29能在视线不好的时候对承托板2进行照明。

所述显示屏25内包括有指令感应模块33、空车位提示模块34和取车码打印模块35。

所述车辆感应模块23、监控模块26和计时器27的输入端均与中央处理器22的输入端电连接，控制模块24和数据存储模块28的输入端均与中央处理器22的输出端电连接。

所述中央处理器22与显示屏25双向电连接，中央处理器22、车辆感应模块23、控制模块24、显示屏25、监控模块26、计时器27和数据存储模块 28的输入端均与电源30的输出端电连接。

所述卡接板10与承托板2相互对应，卡接槽13与承托板2相互适配，通过卡接槽13使承托板2与卡接板10对接。

所述第二电机16和第三电机36分别通过两个第二齿轮17与升降板14 的两侧啮合连接，第二电机16和第三电机36的转动方向始终相反，第一电机7、第二电机16和第三电机36均为步进电机。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

所述控制器为PLC三菱FX3U是第三代可编程控制器，其性能在FX2N的基础上有了较大的提高。

通过对触摸屏编程，可以控制显示PLC内部的开关量、数字量。触摸屏选用步科MT4414。触摸屏与PLC连接示意图如图27所示。

智能工业控制器可以把PLC中的各种数字量、开关量发送至互联网云端，即可实现互联网控制。如图28所示为智能工业控制器与三菱FX485BD接线图。

减速电机和丝杆的特性组成车架升降系统。减速电机控制原理接线图如图29所示。

步进电机使用的是57步进电机，使用驱动器使之变成6400个脉冲旋转一圈，提高控制精确度。三台步进电机接线原理图如图8所示。

为了显示当前停车场空余车位的数量，采用数码管模块进行显示。数码管电路接线如图9所示。

利用声光传感器的特性实现在光照不足的情况下，有车辆或者人员进入车库的时候，自动打开照明。声光传感器和LED灯接线原理图如图10所示。

为了检测车库是否有车，通过光电接近开关进行检测车位上是否有车。接近开关与PLC接线图如图11所示。

为了能更好的指示车库当前状态，添加了红绿指示灯，绿灯亮起代表车库有车位，红灯亮起代表无车位。车库指示灯电路接线原理图如图12所示。

根据I/O输出输入分配表，可以绘制PLC原理接线图，如图13所示。

系统主程序分为停车取车两部分。在停车的时候，系统先判断当前所有空车位中，哪个空车位离停车点近，系统将会将该空车位的位置参数写入执行程序中。主程序流程图如图14所示。

每一个位置的停车动作程序唯独只有运动位置程序参数不一样，其他都一样，因此可以共用一个动作程序，需要停到哪个位置就把哪个位置的参数写入程序中。停车离开停车位程序如图15所示，入库出库程序如图16所示，回停车位程序如图17所示，车位位置参数程序如图18所示。

取车动作程序与停车动作程序十分相似，取车程序主要是把离开停车位和入库出库程序逻辑改变一下。取车回停车位程序如图19所示。

系统根据停车时间生成3组共12位取车码，由于是根据时间生成的，确保了唯一性。生成取车码程序如图20所示。

写入取车码后，判断取车码是否正确，正确将车取出，反之则提示错误。写入取车码程序如图21所示。

系统根据停车时间总长进行计费，停车时长小于等于t1，费用是a1元；停车时长大于t1小时小于等于t2小时，费用为a2元；停车时长大于t3，费用20元。计费程序如图22所示。停车计费也可以采取其他模式进行计费，例如按此收费，或者是按停车时长，但是上不封顶的模式进行计费。

数码管显示的数字代表车库空余车位的数量。数码管显示程序如图23所示。

为实现能在同一停车地点多次进行停取车，添加了车架升降系统，其车架升起程序如图24所示，车架降程序如图25所示。

为了更为方便停车取车，在人机界面中，功能选择界面停车和取车的按钮与PLC中M15和M17变量相连接，当按下对应按钮时，对应的动作程序初始化，同时进入到下一界面。功能选择界面如图30所示。

在取车码输入界面，取车码可以直接从触摸屏上直接写入PLC对应的数据寄存器，系统将会自行判断取车码，如果正确进入到下个界面，错误的话就弹出错窗口，提示重新输入。取车码输入界面如图 31所示。在参数设置界面，可以实时更改PLC内部车位的位置参数，方便调试。

智能工业控制器程序设计：工程建立完成，编辑所需要监视的变量，然后编译下载到工业控制器中，工业控制器安装开通流量的SIM卡，即可通过登录云网页监控系统当前状态了。图25和图26分别为智能立体车库网络监视界面和控制界面。

分别向PLC、触摸屏、智能工业控制器导入智能立体车库程序，待各个设备进入运行状态，开始调试。停车时停车机械装置能准确将车停到指定车库内；取车时不仅可以准确将车从车位上取车，还可以判断验证码是否正确。数码管、LED指示灯都能按预期设想工作。

最后，登录网络监视界面，首先查看之前的所有停取车进出的信息是否有记录，然后查看监视停车场当前状态是否与实际的一致，最后通过网络监控系统取出任意一台车。经验证，以上所有要求系统均能达到预计效果。

综上所述，该智能立体车库，使用时，管理员将控制室21内的设备进行通电，然后在驾驶员进入车库后，接收到触摸屏和智能工业控制器的指令后，控制三轴步进定位装置完成车辆的存取；同时启动减速电机驱动升降架上下运动，完成车架添加；声光传感器检测到有车驶入车库同时光线不足时，打开LED灯进行照明；接近开关检测车位是否有车，通过数码管显示空余车位数量。系统整体框图如图26所示。

根据空车位位置提示移动至对应的承托板2的顶部，通过车辆感应模块 23控制车的位置，在车辆停放好后，通过控制室21内的第一电机控制模块 31带动承托板2横向移动，通过第一齿轮8与齿轮组18的联动，使延伸板5 持续水平向后滑动，接着通过卡接槽13使承托板2的一侧与卡接板10进行对接，然后通过第二电机控制模块32带动升降板14向上移动，将车辆停放至停车位，通过车库的自动化停车系统，极大方便了驾驶人的出行。

本发明结合需求，选定合适的硬件，进行合理的电气设计。研究了步进电机进行定位控制的方法。采用PLC作为控制中心，实现了停取车精确的运动控制。并通过GPRS技术，完成了在移动终端对车库的远程监控。而且灵活运用PLC、触摸屏和智能工业控制器三者的关系，操作简单，调试和使用方便的进行停取车服务。

进入车库后将车停在固定的车架上，然后停车的人在触摸屏点击“存车”后，有一个取车号码，系统将自动完成停车；取车时，点击“取车”，输入取车码，系统计费，完成付费，系统自动将车取出，放回车架。整个存取车是无需其他工作人员，真正实现智能化。

需要说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种智能立体车库，包括控制器、触摸屏、车架升降系统、数码管模块、声光传感器、车辆感应模块；所述触摸屏、车架升降系统、数码管模块、声光传感器、车辆感应模块均与控制器连接；其特征在于，所述车架升降系统包括支撑块(1)和承托板(2)，所述支撑块(1)的数量为两个，两个所述支撑块(1)对称固定安装在承托板(2)的底部两侧，两个所述支撑块(1)的顶部均开设有滑道(3)，所述承托板(2)的下表面两侧对称活动安装有滑轮(4)，所述承托板(2)的下表面两侧边缘处对称固定连接有延伸板(5)，所述延伸板(5)的下表面一侧固定连接有第一齿条(6)，两个所述支撑块(1)的内部均固定连接有第一电机(7)，所述第一电机(7)的一侧固定连接有第一齿轮(8)。

2.根据权利要求1所述的一种智能立体车库，其特征在于：所述的车辆感应模块为光电接近开关。

3.根据权利要求1或2所述的一种智能立体车库，其特征在于：所述显示屏内包括有指令感应模块(33)、空车位提示模块(34)和取车码打印模块(35)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种智能立体车库，其特征在于：还包括监控模块(26)和计时器(27)；所述监控模块(26)和计时器(27)均与控制器连接。

5.根据权利要求1所述的一种智能立体车库，其特征在于：还包括控制模块(24)和数据存储模块(28)；所述控制模块(24)和数据存储模块(28)均与控制器连接。

6.根据权利要求1所述的一种智能立体车库，其特征在于：两个所述支撑块(1)的后侧中部固定安装有升降装置(9)，所述升降装置(9)的前侧活动安装有卡接板(10)，所述卡接板(10)的前表面中部开设有卡接槽(13)，所述升降装置(9)的中部开设有升降通道(11)，所述卡接板(10)的后表面中部固定连接有连接柱(12)，所述连接柱(12)的一端贯穿升降通道(11)并固定连接有升降板(14)，所述升降板(14)的两侧对称固定连接有第二齿条(15)，所述升降装置(9)的内部两侧对称固定连接有第二电机(16)和第三电机(36)。

7.根据权利要求5或6所述的一种智能立体车库，其特征在于：所述卡接板(10)与承托板(2)相互对应，所述卡接槽(13)与承托板(2)相互适配。