張志田，劉良斌

（湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣系，湖南長沙，410208）

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手機(jī)遙控智能立體車庫的設(shè)計(jì)與研究

張志田，劉良斌

（湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣系，湖南長沙，410208）

［摘要］近幾年出現(xiàn)的立體車庫雖然一定程度上解決了部分車主的停車難得問題，但也暴露出一定的局限性。針對傳統(tǒng)的立體車庫存在的低層立體車庫占地面積大、高層立體車庫停取車位少、取車等待時(shí)間長的問題，本文提出了將高層立體車庫與普通車庫相結(jié)合的方式，結(jié)合兩者的優(yōu)勢。并采用手機(jī)APP進(jìn)行預(yù)約取車，降低了用戶的停車等待時(shí)長，提高了車主的用戶體驗(yàn)。

［關(guān)鍵詞］立體車庫；預(yù)約取車；手機(jī)；等待時(shí)間

Design and Research on Intelligent Three-dimensional Garage Based on the Mobile Phone Remote Control

ZHANG Zhi-tian，LIU Liang-bin
(Hunan Industry Polytechnic, Changsha410208, Hunan)

［Abstract］In recent years, the three-dimensional garage has solved the owner parking difficult problem to a certain extent, but also exposed some limitations. Aiming at solving problems that the low-level stereo garage covers a big area, and the high-level three-dimensional garage has few parking spaces, and it takes owners a long time to take cars, this paper proposes the method of combining high-level three-dimensional garage with ordinary garage to integrate their advantages. Owners can make an appointment to take cars by using mobile phone APP software, which reduces users’waiting time and improves owners’user experience.

［Key words］three-dimensional garage; take the car by appointment; mobile phones; waiting time.

1引言

隨著我過經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，越來越多的家庭擁有了私家車，私家車的出現(xiàn)，提高了人民的生活水平，人民的出行也更加便利與舒適。與此同時(shí)，也提高了人民的生活品質(zhì)。但是，數(shù)量龐大的私家車需要大量的停車場，特別是在大中型城市的城區(qū)，經(jīng)常會出現(xiàn)：雖然可以迅速到達(dá)目的地，但是需要花費(fèi)兩、三倍的時(shí)間來尋找停車位。部分地段寸土寸金，由于成本問題，在規(guī)劃過程中，只預(yù)留了少量車位，車主只能將車停在較遠(yuǎn)的位置。這些現(xiàn)象大大降低了人民的生活品質(zhì)，也降低了便捷交通工具為大家?guī)淼男腋８?。從新加坡、日本等許多經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家的成功經(jīng)驗(yàn)可以看出，建立立體停車庫不失為解決城市停車難的理想手段，而且必將成為一個(gè)獨(dú)具特色的陽光產(chǎn)業(yè)[1]。

近些年出現(xiàn)了一種新型的停車場：立體車庫。它的出現(xiàn)一定程度上改善了車位緊張場所的停車現(xiàn)狀，是一種安全、高利用率的停車方式，但現(xiàn)有的立體停車場仍然存在一定的局限性。特別是在取車方面，由于部分車輛被放置于高層，車主在取車的過程中，進(jìn)行刷卡后，需要在立體車庫外進(jìn)行等待，而且平均的等待時(shí)間在5分鐘以上，才能取到車。無形中增加了車主的取車時(shí)間，同時(shí)也降低了私家車主的用戶體驗(yàn)。

一般而言，立體車庫是配套高層建筑使用的，車主如若需要離開，均需要乘坐電梯上下樓，從高層下至一樓，一般需要經(jīng)過5至10分鐘的等待和乘坐時(shí)間。在這漫長的乘電梯時(shí)間中，車主無法提前控制立體車庫，將自己需要取走的車輛移至待駛出位置。在車主來到立體車庫處，刷卡取車時(shí)，仍需要立體車庫一定的移車時(shí)間，浪費(fèi)了車主的時(shí)間[2-4]。

常見的每層停兩輛車的高層立體車庫取車處只有一個(gè)，由于高層立體車庫中，車輛的存放量非常多，有很大的概率，車主在取車時(shí)，有很多人排隊(duì)，一定程度上增加了取車人的等待時(shí)長。

低層立體車庫能讓多人同時(shí)存/取車，但層數(shù)一般不會超過三層，單位面積土地的利用率不高，特別是在中心城區(qū)，不能有效利用有限的土地[5]。

2系統(tǒng)組成介紹

立體車庫控制器由三部分組成：PLC、刷卡設(shè)備、無線通信模塊。

其中，PLC負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)的處理，由于系統(tǒng)較為復(fù)雜，I/O口點(diǎn)數(shù)較多，故采用西門子S7-315PLC外掛多個(gè)EM277模塊的方式實(shí)現(xiàn)；每一個(gè)EM277通信模塊下掛一個(gè)S7-200系列PLC，用來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程端口的控制；S7-200PLC選擇CPU226，該CPU 226緊湊型單元，DC電源，24 DI DC/16 DO DC，16/24 KB代碼/10 KB數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)對高層立體車庫每層的兩個(gè)車位的完全控制。刷卡設(shè)備采用IC卡刷卡器；無線通訊模塊采用ESP8260WIFI串口模塊實(shí)現(xiàn)。刷卡設(shè)備和無線通訊模塊均通過RS485的方式與315CPU進(jìn)行通訊，通訊協(xié)議采用西門子PLC通用的MODBUS通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)。

3車庫設(shè)計(jì)

本文針對高層立體車庫取車位少、低層立體車庫占用面積大的問題，提出了一種將兩者結(jié)合的方案：立體車庫主體為每層可存放兩輛車輛的高層建筑，底層為一個(gè)圓形的停車庫，如圖1所示，圓形停車庫可以存放8輛車。這樣的方案增加了取車位的數(shù)量。

圖1車庫示意圖

車輛駛?cè)?-8號中的任意停車位后，車庫控制器會控制最先進(jìn)入車位的車輛，將其轉(zhuǎn)移至車庫的中心，并進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)至與立體車庫平行的位置。此時(shí)，立體車庫的吊車會將車輛提升至存車層，并放置好。

4控制系統(tǒng)組成

控制系統(tǒng)組成的組成如圖2所示，在傳統(tǒng)的車庫控制器上增加一個(gè)ESP8260WIFI串口模塊，該模塊可以將制器的串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為2.4G無線信號，并通過無線中繼（AP），將該信號傳入樓道中。當(dāng)車主需要取車時(shí)，首先打開手機(jī)APP，連接車庫的控制WIFI信號，輸入提車時(shí)得到的驗(yàn)證碼，按下軟件中的預(yù)取車按鍵，即可告知車庫控制器取車需求，車庫控制器會自動(dòng)將車移送至車庫的底層，方便車主取車。

圖2控制系統(tǒng)圖

5軟件設(shè)計(jì)

當(dāng)用戶有取車需求時(shí)，用戶通過手機(jī)將預(yù)約取車信號發(fā)送至立體車庫控制器中。立體車庫控制器：首先會計(jì)算立體車庫中低層的車輛數(shù)，并進(jìn)行判斷底層是否有空閑車位。如果有空閑車位，立體車庫控制器會驅(qū)動(dòng)硬件部分，將對應(yīng)的車輛轉(zhuǎn)移至底層的中央位置；如果底層沒有空閑車位則轉(zhuǎn)移位于底層，但需要存放的車輛或最先預(yù)約取車的車輛存至立體車庫的高層位置，之后再將被取車輛移至底層中央位置。車輛在立體車庫的底層被旋轉(zhuǎn)至車頭朝外，方便用戶取車。車輛被轉(zhuǎn)移至合適的車位處。用戶通過刷卡進(jìn)行驗(yàn)證身份后，即可取車離開。

手機(jī)APP軟件流程圖如圖3所示：

圖3 APP軟件流程圖

6取車流程

取車方式有兩種：一種為傳統(tǒng)方式的取車，另一種方式為手機(jī)預(yù)約取車的方式。

刷卡取車：采用刷卡取車的模式，當(dāng)車主進(jìn)行取車刷卡后，吊車將車輛從存儲位置轉(zhuǎn)移至最底層的中央，然后中央轉(zhuǎn)盤會將車輛進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，移至刷卡的車位處。

圖4取車流程圖

手機(jī)預(yù)約取車：該方式是針對目前立體車庫存在的取車時(shí)間長的問題，本文提出的一種通過手機(jī)APP預(yù)約取車的改進(jìn)方法。需要取車的車主在辦公樓中處理完工作后，一般均需要通過電梯從高層坐電梯下樓。等電梯和乘坐電梯的時(shí)間一般大于5分鐘，而立體車庫平均取車時(shí)間約為5-10分鐘。車主在等電梯和乘坐電梯的過程中，通過手機(jī)APP，向立體車庫發(fā)出取車預(yù)約信息，立體車庫在空閑的時(shí)間里，可以將車主的車輛移送至低層的取車位，并將車輛的放置位置通過手機(jī)APP反饋給車主，以方便車主取車。

取車流程圖如圖4所示。

設(shè)TA為A流程的等待時(shí)間、TB為B流程的等待時(shí)間、TD為車主等待電梯所用時(shí)間、TC為乘電梯所用時(shí)間、TY為立體車庫將車移至取車位所用時(shí)間。則有以下公式：

TA=TD+TC+TY；（1）TB=MAX{TD+TC,TY}；（2）

由(1)、(2)易得：

TA≥TB；（3）

從上圖可以看到，B圖中，等電梯和乘電梯的時(shí)間與立體車庫移車的時(shí)間重合了，通過（1）、（2）、（3）式，易得：雖然具體等待時(shí)間需要根據(jù)立體車庫移車時(shí)間和車主的等電梯、乘電梯的時(shí)間中長著來決定。但是，B流程的用時(shí)必然會小于或等于A流程的用時(shí)情況。即采用手機(jī)APP預(yù)約取車的方式較傳統(tǒng)的刷卡取車的方式用時(shí)更短。

7結(jié)語

針對立體車庫，特別是高層立體車庫取車等待時(shí)間長的問題，本文提出了一種新型的車庫設(shè)計(jì)方案，該方案通過利用車主下樓的閑暇時(shí)間，將車主車輛提前移至取車位置，減少了車主在使用傳統(tǒng)立體車庫時(shí)的等待時(shí)間，提高了用戶體驗(yàn)，也有利于立體車庫的推廣。經(jīng)過多年的發(fā)展，立體車庫技術(shù)也變得越來越成熟，但該技術(shù)作為一種新興的改善車輛存放技術(shù)，仍有很多問題需要解決。相信在不遠(yuǎn)的將來，立體車庫會慢慢被人們所接受，并一定程度地解決中心城區(qū)停車難的問題。

[參考文獻(xiàn)]

[1]姚松麗.基于立體車庫實(shí)驗(yàn)裝置的智能化改造[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2011,（12）:28-30.

[2]張桂香,耿長清.基于PLC的升降橫移式立體車庫自動(dòng)控制[J].自動(dòng)化儀表,2013,（07）:35-37.

[3]郭林偉,張翔.巷道堆垛式立體車庫高效停取車方案的研討[J].機(jī)電技術(shù),2013,（05）:123-125.

[4]張宋文.PLC在立體車庫控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2015,（11）:176-178.

[5]任曉鋒.全自動(dòng)立體車庫控制系統(tǒng)的研究與構(gòu)建[D].陜西科技大學(xué),2014.

［作者簡介］張志田（1973-），男，湖南長沙人，湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向：電氣控制。

［基金項(xiàng)目］湖南省教育廳科研課題“基于PLC控制立體車庫裝置的研究”（項(xiàng)目編號14C0371）

［收稿日期］2015-10-1

［中圖分類號］TP273

［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A

［文章編號］1671-5004（2016）01-0014-03