现代大型立体车库自动控制和监测系统设计1

工程硕士专业学位论文 设计 工程硕士专业学位论文 设计 题题 目目 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 作作 者者 XXX 完成日期完成日期 2011 年 10 月 培养单位培养单位 四 川 大 学 指导教师指导教师 XXX 指导教师指导教师 工程领域工程领域 软 件 工 程 授予学位日期授予学位日期 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 软件工程 领域 研究生 姓名 指导老师 姓名 随着我国经济的迅猛发展 汽车保有量越来越大 停车难成为了城市发展 的一个瓶颈 而立体车库的出现 是解决这一难题的有效途径 立体车库在国 内外都得到了较快的发展 出现了多种类型的立体车库 同时 立体车库控制 系统也从简单到复杂 从功能单一到智能化 本文设计并实现了一种用于垂直提升式立体车库的智能控制系统 其特点 是可以在无人值守的情况下进行全自动控制 系统使用了 PLC 作为下位机 工控机作为上位机的卞从模式 设计了 PLC 的运动控制规则 实现了 PLC 的 动作控制程序和与上位机的通信程序 利用 VB 语言和 ACCESS 数据库设计实 现了上位机怜理控制程序 能够接收用户信息 根据车位状态形成下位机动作 控制命令字并通过通信程序发送命令字和接收下位机应答信息 开发了数据怜 理程序 进行修改车位状态 记录用户信息 用户信息查询和修改 记费查询 和生成报表 该系统与国内现有产品相比 克服了当前现有系统的不足 具有自动化程 度高 可靠性 抗干扰性强的特点 可满足城市立体车库建设的需要 是对当 前研究智能化立体车库的设计方案的优化 有利于降低设计成本 提高车库作 业效率 进而有利于智能化立体车库的推广使用 促进智能立体车库随汽车行 业的同步发展 具有较大的现实经济效益和应用前景 关键词 关键词 立体车库 测控系统 visual basic 6 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 Modern large scale three dimensional garage automatic control and monitoring system design Graduate Student zhourunfa Adviser zhourunfa Abstract Abstract As China s rapid economic development increasing car ownership parking is difficult to become a bottleneck in the development of the city The three dimensional appearance of the garage is an effective way to solve this problem Parking at home and abroad have been rapid development a variety of types of parking Also parking control systems from simple to complex from single function to intelligence This paper designed and implemented a vertical lifting type parking for the intelligent control system which is characterized in the case of unattended for automatic control System uses a PLC as the next machine industrial machine as the host computer from pattern Bian PLC motion control design rules to achieve a PLC motion control programs and procedures for communication with the host computer ACCESS database using VB language design and implementation the PC pity management control program can receive user information according to the parking state of the formation of the next crew movement control command word and through the communication program to send the command word and receive the next bit machine response information developed data pity management procedures to modify parking status record user information query and modify user information billing inquiries and generate reports The system is compared with the existing domestic products to overcome the current shortcomings of existing systems with a high degree of automation reliability strong anti interference characteristics to meet the needs of the city parking building is the study of intelligence on the current three dimensional garage design optimization help to reduce design costs and improve operational efficiency garage parking and thus help promote the use of intelligence to promote the 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 intelligent parking with the simultaneous development of the automotive industry with great prospects for practical application of economic and KeyKey WordsWords Tridimensional Garage Monitoring and Control System visual basic 6 0 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 目目 录录 第一章第一章 绪论绪论 3 3 1 1 课题背景 3 1 2 立体车库发展 3 1 2 1 国外现状 3 1 2 1 国内现状 4 1 3 课题研究意义 5 1 4 本文的组织结构 5 第二章第二章 系统设计的需求分析系统设计的需求分析 6 6 2 1 发展立体车库的必要性 6 2 2 立体车库分类及特点 7 2 4 立体车库的市场需求 12 2 5 本章小结 14 第三章第三章 立体车库系统构成立体车库系统构成 1515 3 1 电气系统 15 3 2 机械系统 17 3 3 收费管理系统 18 3 4 收费管理系统 18 3 5 出入库控制系统 20 3 6 实时监测系统 24 3 7 本章小结 25 第四章第四章 立体车库的可靠性与安全性立体车库的可靠性与安全性 2626 4 1 概述 26 4 2 立体车库的安全因素 26 4 3 立体车库的可靠性与安全性 29 4 4 本章小结 34 第五章第五章 系统的描述与实现系统的描述与实现 3535 5 1 系统的描述 35 5 1 1 硬件配置 35 5 1 2 软件配置 36 5 1 2 系统各模块以及功能分析 37 5 2 系统功能界面的实现 40 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 5 2 1 系统的进入与退出 40 5 2 2 监控系统 41 5 2 3 系统操作员管理 45 5 2 4 用户制卡信息管理 46 5 2 5 车库主管手册 47 5 2 6 车位情况管理 53 5 2 7 车位情况管理 53 5 2 8 模式选择和参数设置 55 5 2 9 通讯日志与事件日志 56 5 2 9 出入库操作 59 第六章第六章 结论与展望结论与展望 6161 参考文献参考文献 6363 声声 明明 6565 致致 谢谢 6666 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 第一章第一章 绪论绪论 1 1 课题背景 随着经济的快速发展 人民的物质生活水平得到了很大的提高 汽车不仅 可以做为代步工具 还可以遮风挡雨 运送物资 提高工作效率 正因为它给 人们带来的这种种便利 使得它进入了千家万户的生活 尤其是近几年 汽车 的增长速度更为迅猛 随着汽车数量日益剧增 停车问题日益严重 尤其是居 民小区 大型公共消费场所等 寸土寸金 解决停车问题 已势在必行 据调查显示 合理的城市车位与车辆的比例应该为 1 2 1 然而目前 我 国城市机动车辆的保有量与停车位之比大约为 5 l 也就是说停车位的满足率 只有 20 左右 现在我国的停车多采用传统的地下车库 地下车库在一定程 度上缓解了停车压力 但由于要留出足够的行车通道 平均一辆车就要占据 4O 平米的面积 这对于需求的程度 是远远不够的 我们必须发展一种新型 车库 立体车库 才能更为充分的利用空间 节省土地资源 有效地解决停 车问题 1 2 立体车库发展 1 2 1 国外现状 立体车库这种新型车库 50 多年前 在国外就开始发展 先后出现了解 决家庭停车问题的双层停车设备 在住宅空地上建起的 2 4 层升降横移停车库 在城市中心 商住区中建造的停车楼和停车塔 充分利用广场 建筑物的地下 空间而建设的地下车库 从 70 年代末起 汽车随着世界经济高速发展而逐渐 普及 汽车保有量的不断增加 使得一些地少人多 车多的国家 地区 还有 一些发达国家开始了在立体式停车技术领域的研究开发和制造应用 目前 美 国 德国 日本等的发达国家在停车技术领域的研究处在世界领先水平 韩国 和我国的港 澳 台地区的停车业也通过引进 移植制造 取得了蓬勃发展 使本地区的停车难问题得到了较好地解决 并开始向外输出技术和产品出口 最早应用机械式车库的国家之一 日本 在上世纪 60 年代初就致力于 能最大限度利用空间的机械式停车设备的开发 并将其应用于生活 在当时 日本全国汽车保有量大约为 500 万辆 垂直循环式停车设备被大量采用 80 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 年代初 日本开始把这种产品及技术向亚洲地区的韩国 中国及台湾地区出口 韩国机械车库技术是日本机械停车技术的派生 从 20 世纪 70 年代中期其机械 停车产业开始起步 80 年代经过引进日本的技术并消化生产和本土化 90 年 代开始自己供应和使用 由于这几个阶段得到政府的大力支持 各种机械停车 设备得到了普遍开发和利用 近几年其增长速度都达到了 30 左右 韩国停车 设备行业目前已进入稳步发展阶段 1 2 1 国内现状 当前 机械式立体停车产业在我国许多大城市如北京 上海 深圳已开始 大力发展 从 80 年代中期开始 我国机械式立体车库得到了早期的研究开发 90 年 代初 开始引进和生产停车设备 在北京 上海 广州 深圳等地开始使用 参照日本等国的行业标准而制定的我国行业标准也于近几年出台 目前停车设 备生产厂已发展到几百家 各种类型的停车设备都有生产 有些停车设备已开 始向外出口 具有综合性能的机械式立体车库是一种建筑 不仅包含了机械停 车设备 其规划建设涉及到建筑结构 交通疏导 通风排水 供电照明 通讯 监视 环境保护 收费管理 安全消防 区域整体景观等各学科领域 就停 车设备本身而言 其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征 需要 多专业 多学科的复合型人才积极参与 把我国停车产业移入各领域的成熟技 术和国外停车技术 开发出节能 经济 高效 安全 省地的产品 满足国内 外市场的需求 在我国的停车产业发展中还存在一些问题 如缺少具有一定规模的企业 生产能力不足 市场竞争无序 个别企业为抢占市场 采取低价竞争 没有统 一的技术标准 多数产品是仿效或引进国外技术制造 技术水平低 缺少科研 设计单位的参与 技术创新能力严重不足 政策不配套 对停车产业发展和管 理严重滞后等 解决上述问题 需要我们在管理和技术 政策市场多方面做出 努力 政策方面应参照发达国家的有关政策法规 结合我国的国情 规划确定 出公共停车位和专用停车位的合理数量 实现多元化投资主体 确定停车收费 标准和车库的管理属性 给予相应的优惠政策给投资者和经营者 使其有利可 图 市场方面应建立机械立体车库行业的运行机制 运用价格杠杆 调高占路 停车收费标准 消除路边停车现象 真正的还路于民 实施政策调控和政府监 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 督 鼓励按市场规则经营车库 使停车行业得到有序地发展 1 3 课题研究意义 当前 已进入品牌化竞争时代发展的房地产业 采用立体停车方式 不仅 可以提高整个小区 主体建筑的智能化程度和楼盘档次 而且可以吸引更多的 消费人群 立体停车库所产生的社会效益及经济效益均高于其他方式停车设备 尤其是对于特大城市繁华商业用地 其意义更为显著 它可以较彻底地解决城 市繁华路段用地紧缺 交通拥堵 停车难等问题 在一定程度上 突破了商业 发展的一个瓶颈 代表着缓解商业繁华路段停车难的发展方向 1 4 本文的组织结构 本论文的主要组织结构如下 第一章 绪论 介绍了设备管理及其测控的背景 同时对课题的研究方法 及框架进行简要的说明 第二章 系统需求概述 介绍了发展立体车库的必要性 立体车库分类及 特点 立体车库的竞争优势 立体车库的市场需求 第三章 立体车库系统的构成 立体车库系统分为 电气系统 机械系统 收费管理系统 车位管理系统 出入库管理系统 监控系统 分别阐述了各系 统的功能和概述 第四章 安全可靠性描述 针对立体车库机械系统的部分装置的安全运行 进行了阐述 为立体车库的正常运行提供了保障 第五章 系统的描述与实现 在需求及设计前提下 对本系统各个模块进 行实现 第六章 结论与展望 对本论文及系统的设计进行总结并进行展望 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 第二章 系统设计的需求分析 2 1 发展立体车库的必要性 无论在土地面积还是在人口数量上 中国均是世界第一的发展中国家 而立体车库作为一个新兴的产品 对于大多数国家来说 发展时间较短 立体 车库用户的需求一直保持着长期而稳定的发展趋势 汽车是立体车库最直接的 服务对象 所以以汽车产量来衡量立体车库的需求量 是最直接 最易理解与 为人接受的分析方法 立足中国 放眼全球 过去 6 年经济增长的数据虽不曾 呈现戏剧性的飞升 但整体稳定发展 虽然在金融危机的影响下 导致 2008 年和 2009 年的数据稍有滑落 但产量基数仍然非常可观 汽车的产量也在稳 中增长 基于我国的国情 很多因素直接决定了立体车库发展的必要性 这些 因素包括 1 汽车保有量 随着汽车保有量的不断提高 大中城市车位规划相对 滞后 停车位缺口很大 据息 截至 2010 年 9 月底 我国汽车保有量 19 万多 辆 如果按照每辆车匹配 1 4 个泊位的国际标准来计算 那么目前国内汽车停 车位总需要量约 1 2 亿个 停车泊位严重不足不仅限制了汽车工业的发展 而 且造成大中城市停车难 乱停车 由于露天停车还造成车辆失窃严重 现有停 车位已远远不能满足需求 2 停车难问题突出 医院停车位的紧张甚至造成就医时间的推迟 政 府 事业机关停车位紧缺影响办公环境 小区 商业区 写字楼建设的快速增 长带动周边人流增多 停车位 一位难求 3 城市土地资源缺乏 建设地面停车场需要大面积的土地 土地资源 的有限性又限制了地面停车场建设的发展 在需求泊位数量一定的情况下 建 设立体车库可以缩小土地的占用面积 提高土地的利用率 最大效率地利用城 市土地 4 城市交通拥堵现象严重 没有资料统计过堵车所造成的经济损失 但我们来算一下 只计燃油 每一辆车如果按一小时 1L 来算 仅高峰时期在 主干道拥堵的这 300 万辆汽车的燃油量 其经济损失就超过 2000 万 城市道路资源是有限的 它越来越不能满足车流量的增长 停车场直接 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 起到一个蓄纳的作用 但间接发挥了调节的作用 路面上违规停放的车辆少了 交通流就会顺畅 有限的道路资源便得以充分利用 路修得再宽 车辆跑得再 快 终归要停下来 停车场问题已经成为道路畅通工程建设的一个重要方面 5 汽车尾气污染 通常来说 在车辆不多的情况下 大气在自净能力 上能化解车辆排出的毒素 但现在车满为患 汽车的尾气排出的一氧化碳 一 氧化氮 碳氢化合物 光化学烟雾等污染物 直接影响到城市环境及人们的身 体健康 为改善城市环境提高城市的空气质量 减少汽车尾气是重中之重 为 减少汽车在城市中的流量可以利用城市公交系统 在城外建立大型立体停车场 或是根据需要在城内建立集中地立体停车库 因为减少了城内汽车的流量就会 减少汽车每年的行驶里程 从而降低耗油量 以减少污染提高空气质量 综上所述 汽车保有量的不断攀升 现有的车位数量已经远不能满足实 际需求 又由于汽车的增加会直接造成交通拥堵 空气污染和建设用地的增加 等负面影响 有鉴于此 建造立体车库十分必要 迫在眉睫 2 2 立体车库分类及特点 目前 立体车库主要有以下几种形式 升降横移式 垂直循环式 简易升 降式 垂直升降式 平面移动式 巷道堆垛式等 1 升降横移式 图 2 2 1 升降横移式车库 整机特点 有效利用空间 提高空间利用率达数倍 存取车快捷便利 独特跨梁设计 车辆出入无障碍 采用 PLC 控制 自动化程度高 环保节能 低噪音 人机界面好 多种操作方式可选配 操作简便 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 2 垂直循环式 图 2 2 2 垂直循环式车库 整机特点 省地 在 58m2 的地方建起大型垂直循环类机械停车库 可容纳 34 辆轿 车或 24 两面包车 方便 使用 PLC 自动调车 一次按键即可完成存取车 迅速 调车时间短 取车快速 灵活 可设置在地面上或半地上半地下 可独立或附设在建筑物内 还可 多台组合 经济 可省去购置土地的大量费用 有利于合理规划和优化设计 省电 一般不需要强制通风 无大面积照明 耗电量仅为普通地下车库的 35 3 简易升降式 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 图 2 2 3 简易升降式 整机特点 一个车位泊两台车 最适宜多车型家庭用 构造简单实用 无需特殊地面基础要求 适合装置于工厂 别墅 住宅停 车场 可任意迁移 搬迁安装容易或根据地面情况 独立及多台设备 备有专用锁匙开关 防止外人开动设备 车板防下滑保险装置 4 垂直升降式 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 图 2 2 4 垂直升降式 整机特点 占地少 容车量大 高层设计最高能够达到平均一辆车仅占一平方米的空 间 可同时提供多车位进出口 等待时间短 智能化程度高 可预约存取车及空车位导向 绿色环保车库 利用车库外形的空隙空间可以进行绿化 使车库变成 一个立体的绿化体 有利于美化城市和环境 智能化控制 操作简单方便 5 平面移动式 图 2 2 5 平面移动式 整机特点 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 每层的车台和升降机分别动作 提高了车辆的出入库速度 可自由利 用地下空间 停车规模可达到数千台 部分区域发生故障时 不影响其他区域的正常运行 因此使用更加方 便 采用以车辆驾驶员为中心的设计方法 提高了舒适性 采取多重保险措施 安全性能卓越 通过计算机和触屏界面进行综合 管理 可全面监视设备的运行状况 并且操作简单 6 巷道堆垛式 图 2 2 6 巷道堆垛式 整机特点 可设置于地上或地下 充分利用有效空间 载车板的升降和行走同 时运行 存取车方便快捷 全封闭式管理 安全可靠 保障人 车安全 通过升降机 行走台车及横移装置输送载车板实现存取车操作 整个 过程全自动完成 固定式升降机 各层行走台车的配置形式 可实现多个人同时存取车 立体停车库解决了传统停车库车位不够用的问题 无论在实用性 先进性 新 颖性还是在安全性 节能性 经济性等方面都具有相当强的市场竞争优势 实用性 PLC 编码程控 三 四台车一个出入门 结构简单 工艺简单 安装 简单 操作简单 维修简单 简单而功能齐全 具有商品使用性能最良好的感 觉 先进性 四十项专业技术集成 独有的管与管四四制配合 管与管八八制 配合构成的功能性主体结构和机 光 电 液压 PLC 程序控制的组成的整体 结构 业内领先 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 新颖性 具有与传统车库相同的使用功能 装潢装饰与周边建筑环境溶为 一体 保温 防风 防光 防雨 防盗 存放必要的随车工具 安全性 定位导向承载运行结构与主体结构一体 结构性运行全程阻 止倾斜坠落功能 结构性控制全程运行平衡功能 无滑轮 无牵引链 直接驱动 升降运行液压换向自锁控制 是当前停车行业独有功能性结 构 保证了停车的安全性 节能性 建造立体停车库 场 每个停车泊位平均占用 6 8 平方米 耗 电 0 5 1 1KW 室内建造不需改造建筑物结构 即可施工安装 使用户的日 常使用成本开支降低 适应性 小区周边 建筑物之间 前后 绿地 空地 厂区内外 广场 道路两侧 地下 地上车库 建筑物楼层等均可建造 根据实地情况免费提供 效果图和初步设计 经济性 产品的销售价格在大多数消费者的心理承受能力之内 与现市场 的各类传统停车设备产品比较是简单而功能齐全 具有商品使用性能最良好的 经济性产品 该立体停车设备液压驱动 功能齐全 运行平稳 噪音低 部件组合 安 装方便 材料成本与制造成本低于其它各类型停车设备 是立体停车设备发展 的方向 立体车库有传统车库无法超越的优势 当然 不同类型的立体车库也有各 自的优势 在设计和选择库型时 要考虑库容量 停放车辆规格 存车时间 车位周转率 管理收费方式 土地价格 土地面积 设备投资及回报 停放地 环境等方面 进行综合考虑 2 4 立体车库的市场需求 供需需求 随着中国城市化进程加快 经济的腾飞 汽车越来越快的走进工薪阶层家 庭 而越来越紧缺的土地资源 停车难已成为城市中亟待解决的问题 发展建 设立体车库是必然出路 我国机械立体车库虽经历了十多年的发展 但仍处于 初级的水平 是最原始的发展阶段 它的设计水平 功能实现还有待于开发和 完善 为此对立体车库设计方案优化具有重大的现实意义 其潜在的市场经济 效益也是巨大的 从潜在需求角度来讲 可以断言 中国将是世界上最大的立 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 体车库需求市场 从供给角度来讲 中国作为最大的立体车库需求市场 其需 求量直接刺激了国内供给商家的技术革新 结合本土化优势 生产力迅速提升 也可以与国外寡头垄断企业竞争 各自占据一方市场 从我国过去几年的汽车 产量与相应的立体车库增加量可以看出 立体车库泊位的供给远远小于汽车泊 位的需求 在如此大的市场潜力诱惑下 因为机械立体车库没有硬性的政策扶 持 加之不是高收益 快回报的投资项目 机械立体车库生产力水平仍落后于 汽车产业的生产力水平 因此在未来相当长一段时间内 其供方市场远不能满 足需求市场 技术需求 立体车库市场的发展 需要更高的技术要求 除了本身的智能性 安全性 自动化要继续提高之外 还应根据具体的建设环境 如场地面积 空间高度及 地下设施等 来设计具体的立体车库方案 以实现更大的存车倍数 兼顾设备 可能性与施工可能性 简化维保环节 尽可能简单易行化 只有在技术领域去 革新 降低产业成本 才能在保障商户利润的同时 实现产业利润最大化 政策需求 有无停车位 问题已成为大中城市经济发展的热点问题 立体车库的兴 建 不仅能缓解交通状况适应城市高节奏快速发展的需要 更能减少土地的占 用面积缓解目前城市中道路空间狭小的矛盾 此外 立体车库也可纳入市政建 设规画 带动一大批第三产业的兴起 可谓利大于弊 同时更为大规模城市化 发展提供有利的条件 基于立体车库为社会所做出的贡献 政府部门应给予了更多关注 在土地 使用 规划管理 城市环境 交通运行等方面制定相应政策来促进产业发展 中华人民共和国土地管理法 第三条 十分珍惜 合理利用土地和切实保 护耕地是我国的基本国策 各级人民政府应当采取措施 全面规划 严格管理 保护 开发土地资源 制止非法占用土地的行为 及第七条 在保护和开发土 地资源 合理利用土地以及进行有关的科学研究等方面成绩显著的单位和个人 由人民政府给予奖励 都在倡导节约土地资源 此外 新加坡建筑物配建停 车场标准 日本停车需求产生率规划标准 美国分区规划要求各类建筑提 供的泊位 等国外城市的配建标准及资料也有相关规定 当然 立体车库也带来一些不利影响 其变频设备 发动机等也会制造 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 噪音 因此需要环保部门出台相应政策 规范产品的质量 另外 高空作业必 然存在危险 因此也需要在操作安全等方面出台相应政策 2 5 本章小结 随着城市规模的扩大 城市人口 车辆日渐增多 市区尤其是中心商业 区 停车难 的问题已成为制约城市发展的一大难题 为了尽量减少土地占用 面积 能最大限度地提高土地面积的利用率 停车设施势必向空间发展 立体 车库的占地面积小 空间利用率高 投资省 操作简便等特点 有效地解决了 停车难的问题 这种模式必将被广泛应用 立体车库主要有升降横移式 垂 直循环式 简易升降式 垂直升降式 平面移动式 巷道堆垛式 每种形 式的车库又有各自的特点 又有各自适合的安装环境 发展立体车库不仅 有市场的需求 又对建造单位有技术上的要求 如果政府能够出台相应的 政策来支持并规范这一行业 势必 促进其快速有序的 发展 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 第三章 立体车库系统构成 在城市化进程中 智能化大厦和小区是现代大型建筑的主流 因此自动化 立体停车设备或车库的自动控制系统将成为智能化大厦和小区建设的一个重要 组成部分 安全可靠 使用方便 操作简单 迅速 维护量小 为用户提供一 个安全 简易的使用环境 这是自动化立体停车设备的基本特点 车库库容量 车辆停放的时间 车辆存放高 低峰情况 停车设备的一切运行状况 车辆存 放交费情况等信息均通过网络传送到智能化控制中心 通过智能化控制中心的 运算处理 与各分部管理办公室和广播系统相连 达到提前发布相关控制 管 理信息 从而实现全部智能化管理 大厦和小区的智能化控制中心还可与社会 相关职能部门联网 将有关信息通过社会相关职能部门发布出去或收集进来 扩大车库的社会利用率和经济效益 这将是自动化车库的发展方向 立体车库自动化控制系统主要包含以下七个子系统 电气系统 机械系统 收费管理系统 车位显示系统 出入库控制系统 实时监测系统 安全运行系 统 这些子系统 除电气系统外的 个子系统 均由中央控制室 电气系统 统一控制 可为客户实现规划停车管理形式 发布车库库存容量 控制车流等 方案 3 1 电气系统 整个车库设计由一台 PLC 对车库进行统一的管理和监控 通过 PLC 控制载 车板纵横传动装置以完成对车辆的存取操作 各车位内车辆的调入调出由 PLC 根据当前各车位的车辆存放情况 按照相应的调度策略调度车辆进出 立体车库的自动存取车控制系统包括强电与弱电两套系统 强电系统包 括载车板电机控制线路 控制电机正反转接触器 到位限位及载车板的上下行 程限位 弱电系统主要包括各种信号的采集 报警与控制输出 PLC 输出信号 给接触器线圈 控制接触器的接通与关断 车库采用车位检测装置代替人工找 位 用升降装置输送汽车到位 系统在面板处设有急停开关 当发生意外时 按下急停开关 电气系统工作原理 操作者要通过控制系统信息交流的平台 界面 把操作 信息传送给控制系统 经系统处理后 系统把可识别的控制信息通过辅助设备 驱动执行结构 来完成车库现场的运作 其系统控制原理框图如图 3 1 1 所示 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 图 3 1 1 车库系统控制原理框图 国内外现有的立体车库 它们的系统控制形式大都采用可编程控制器 PLC 控制 PLC 的优点是可靠性 抗干扰能力强 特别是应用在智能化要求程度高 多车尾 大容量的现代化立体车库中 PLC 的可靠性 抗干扰能力强 图 3 1 2 PLC 的硬件系统结构框图 在各种形式的立体车库中 控制系统中主控单元的主要控制对象首先是 车库内的平移电机和升降电机 控制系统就是使它们在不同的时间内实现正 反转 其次是车库内的各种辅助装置 如指示灯及其各种安全设施等 为了保 证载车板能平移到预定位置以及载车板能上升或下降到指定位置 采用了行程 开关 为了判断载车板上有无车辆 采用了光电开关 一般小型车库选用按钮 操作 界面清楚 易于操作 但对于大型车库来说要用上位机来进行对其控制 同时在车库中还采用了一些传感器如烟温传感器以及安全预警装置 因本系统 只有开关量输入而无模拟量输入 凭可编程序控制器本身的抗干扰能力和隔离 变压器就能满足要求 因此可不必再另外增加其它抗干扰措施 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 3 2 机械系统 立体车库机械系统的工作流程示意如下 1 根据指示灯指示 显示车库运行状态 设置 个指示灯 红灯 黄灯和绿灯 红色指示灯指示有人正在进行操 作 请稍候 黄色指示灯指示有故障发生 车库不能工作 绿色指示灯指示目 前无人操作 可进行操作 2 存车操作 司机驾驶车辆到车库入口 在入口处安装有非接触式读卡机 司机取出 自己的 IC 卡 在非接触式读卡机前感应区域刷下卡 感应过程完毕 栅栏自 动升起 车辆驶入车库 车辆驶入后 栅栏自动关闭 刷卡的同时 控制器读 取车位号 车库单元门自动打开 对应车位的载车盘自动移动到人车交接的位 置 司机将车开到载车盘上 停车到位 拉手刹 下车走出车库 同时称重传 感器被触动 载车盘将车移动进入相应的车位 司机在出口处再刷一下 IC 卡 车库单元门自动关闭 完成存车操作 3 取车操作 司机进入车库时 在入口处的非接触式读卡机前感应区域刷一下自己的 IC 卡 控制器自动读取车位号 车库单元门自动打开 车库内对应的载车盘 将车自动移动到人车交接的位置 司机打开车门 上车 松手刹 开车出来 同时称重传感器被触动 司机在车库出口处的自动读卡机前感应区域再刷一下 自己的 IC 卡 感应完毕 读卡机接受信息 上位控制机自动记录 扣费 栅 栏自动升起 司机开车出场 出场后 栅栏自动关闭 同时 控制器自动读取 车位号 对应的车库单元门自动关闭 取车操作完毕 车库在运行过程中 有完备的自我保护装置 车辆超长检测 车辆停车 不到位检测 以及人员误入检测等信号对车辆及人员的安全起着决定性的作用 一系列光电开关 接近开关 行程开关等对载车盘准确运行到位起着决定性的 作用 独特的防坠落装置 断绳报警装置 超速保护装置对车辆的安全起到保 护作用 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 3 3 收费管理系统 收费管理系统采用非接触式 IC 卡 IC 卡有接触式和非接触式两种 接触 式的 IC 卡通过机械触点从读写器获取能量和交换数据 非接触式 IC 卡通过线 圈射频感应从读写器获取能量和交换数据 接触式 IC 卡具有存储量大 保密 功能强等特点 但这类卡读写操作速度较慢 操作也不方便 每次读写时必须 把卡正确地插入到读写器的口槽才能完成数据交换 另外 读写器的触点和卡 片上 IC 卡的触脚暴露在外 容易损坏和搞脏而造成接触不良 非接触式 IC 卡 是根据射频电磁感应原理产生的 它的读写操作只需将卡片在读写器附近一定 的距离之内就能实现数据交换 无需任何接触 使用中非常方便 快捷 而且 还不易损坏 因此 我们选择非接触式 IC 卡 非接触式 IC 卡成功的将射频识 别技术和 IC 卡技术结合起来 结束了无源 卡中无电源 和免接触这一难题 卡 片在一定距离范围 通常为 5 10mm 靠近读写器表面 通过无线电波的传递来 完成数据的读写操作 1 非接触性 IC 卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作 二者之间的通讯频为 13 56MHZ 非接触性 IC 卡本身是无源卡 当读写器 对卡进行读写操作是 读写器发出的信号由两部分叠加组成 一部分是电源信 号 该信号由卡接收后 与本身的 L C 产生一个瞬间能量来供给芯片工作 另 一部分则是指令和数据信号 指挥芯片完成数据的读取 修改 储存等 并返 回信号给读写器 完成一次读写操作 读写器则一般由单片机 专用智能模块 和天线组成 并配有与 PC 的通讯接口 打印口 I O 口等 以便应用于不同 的领域 2 非接触性 IC 卡内部分区 非接触性 IC 卡内部分为两部分 系统区 CDF 用户区 ADF 系统区 由卡片制造商和系统开发商及发卡机构使用 用户区 用于存放持卡人的有关数据信息 在车库出入口处各设非接触式读卡器 感应线圈及道闸 用户在车库出入 口处刷卡后 系统自动判别该卡是否有效 若有效 则道闸自动开启 通过感 应线圈后 自动栅栏自动关闭 若无效 则道闸不开启 同时声光报警 3 4 车位管理系统 系统组成 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 1 车流量检测系统 车流量检测系统用于检测停车场出入口和各停车区域出入口的进出车辆 数 通过数据采集器和节点控制器将数据实时发送到主控器 由主控器通过运 算及时更新各个入口引导屏的空车位数 指引客户停车 图 3 4 1 车流检测装置 2 车位检测系统 车位检测系统实时检测车位上是否有车辆停放 通过数据采集器和节点控制 器将数据实时发送到主控器和管理电脑 由主控器及时更新各个交叉路口引导 屏的空车位数 指引用户停车 图 3 4 2 车位检测装置 3 信息显示系统 信息显示系统动态实时显示停车场车位数的变化 主入口引导屏显示整 个车场空车位数 区位引导屏显示该区域的空车位数 交叉路口引导屏显示行 车方向上的空车位数 驾车人士在进入停车场时根据主入口的引导屏 可立刻了解想去的停 车区域有没有空车位 在到达停车区域后根据车位指示灯可以非常方便的找到 停车位 无需再茫然的来回找停车位 大大减少了停车时间 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 图 3 4 3 车位显示 4 控制系统 整个引导系统的核心 完成所有数据的采集 传输 控制 计算车位数 的变化 实时更新各个引导屏的车位数 并将数据实时上传到管理电脑 在显 示系统上直观反映车位使用情况 3 5 出入库控制系统 车辆出入库管理系统工作流程图如图 3 5 1 所示 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 图 3 5 1 出入库管理系统工作流程 道闸在关闭位置 自动手动 触动称重 传感器 1 触动称重传感 器 2 按下触摸屏打开 控制 检测到正确 的 IC 卡信 号 道闸打 开 否 车辆出库 车辆进库 经过光电传感器 1 再经过 2 寄存器加 1 触动称重传感器 2 经过光电传感器 2 再经过 1 寄存器减 1 触动称重 传感器 1 车辆出入库 经过两个光电传 感器 寄存器相 应加减 1 否 按下触摸屏关闭 控制 道闸关闭 结束 否 开始 道闸打 开 否 否 道闸打 开 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 出入库控制系统一般由小型可编程控制器 PLC 控制 包括卡号识别与移动 载车盘两个过程 用户进入车库时 在门口刷卡进入 读卡机自动把数据传送 到 PLC 控制系统 PLC 系统通过判断卡号 自动把对应的载车盘移动到人车交 接的位置 开启车库门 缩短存取车的时间 存车时 司机按照指示灯信号指 引入库 只有当车辆停放在安全位置后 停车正常指示灯才会亮启 同时称重 传感器被触动 存取车完成后 车库门自动关闭 移动载车盘时 系统严格按 照各种检测信号的状态进行移动 检测信号包括超长检测 到位检测 极限位 置检测 人员误入检测 急停信号检测等 若有载车盘运行不到位或车辆长度 超出车库允许的长度 所有载车盘将不进行动作 若检测到急停信号 将停止 一切动作 直至急停信号消失 以上信号均为硬件信号 除此之外 还可从控 制软件中设置保护信号 比如时间保护 以保证因硬件损坏而导致信号失灵时 保证主体设备及车辆的安全 立体车库的出入库控制自动存取车控制系统包括 弱电与强电两套系统 弱电系统主要包括各种信号的采集 报警与控制输出 强电系统包括载车盘电机控制线路 1 弱电系统 1 检测信号 车库检测信号是控制程序执行的重要依据 控制程序根据检测到的信号顺 序执行 控制输出 对每个上下式载车盘 其运行状态只有上升 下降动作 载车盘停放位置 只有上位或下位 所以都有以下检测信号 载车盘上认趾 载车盘上极限 载 车盘下认趾 载车盘下极限 在载车盘上位 均设有安全挂钩 挂钩也为两种 状态 即挂钩通电打开和断电闭合 并通过一个特定的行程开关来获取挂钩状 态信息 载车盘向上运行过程中 检测到上认趾信号 则自动停止运行 如果 上认趾开关被损坏 系统未检测到信号 载车盘会继续向上运行 当运行到上 极限开关处时 上极限信号就会切断电机电源 使电机停电 无法继续运行 起着双重保险的作用 载车盘向下运行过程中 首先打开对应的挂钩 系统检 测到挂钩打开的信号后 系统开始下降 如果挂钩未打开 载车盘不会下降 下降过程中 当检测到下认趾信号时 自动停止运行 如果下认趾开关被损坏 系统未检测到信号 载车盘会继续向下运行 当运行到下极限开关处时 下极 限信号就会切断电机电源 使电机停电 无法继续运行 同样也起着双重保险 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 的作用 PLC 还设有延时保护 在载车盘开始运行的同时 PLC 开始计时 当 计时时间到 而载车盘未运行到位时 载车盘停止运行 同时系统报警 另外 若两道认址开关均被损坏 载车盘运行到位而无信号返回时 载车盘会继续向 上或下运行 从而发生不可预料的事故 但通过 PLC 的时间保护 则可对载车 盘的运行起到第三层保护的作用 对每个平移式载车盘 其运行状态只有左 右移动动作 载车盘停放位置 只有左位或右位 所以有以下检测信号 4 在 D 位 4 在 E 位 5 在 E 位 5 在 F 位 12 在 M 位 12 在 N 位 13 在 N 位 13 在 O 位 4 号载车盘右移时 检测到 E 位信号 则停止运行 左移时 检测到 D 位信号 则停止运行 5 号 载车盘右移时 检测到 F 位信号 则停止运行 5 号载车盘左移时 检测到 E 位信号 则停止运行 12 号载车盘左移时 检测到 M 位信号 则停止运行 右移时 检测到 N 位信号 则停止运行 13 号载车盘左移时 检测到 N 位信 号 则停止运行 右移时 检测到 O 位信号 则停止运行 有些类型的立体车库为前后双列停放车辆 后排车的出入就得依赖前排的 过桥车 此时 就必须考虑对过桥车的控制 它将是后排车出入的关键 过桥 车有三个运行位置 即左 中 右 所以有三个检测信号 过桥车在 D 过桥 车在 E 过桥车在 F 另外 每个车位设有车辆超长检测 当系统检测到超长信号时 所有载车 盘均不能动作 以保护车辆的安全 车库入口处设有人员误入检测 防止人员 在载车盘运行过程中误入 发生意外 也有在车库入口处设有升降门或栏杆 起着防止人员误入的作用 但升降门或栏杆的开启关闭受系统运行状态联锁控 制 2 急停信号 系统必须把急停开关设在明显处 当发生意外时 按下急停开关 切断所 有电机的电源 使载车盘无法继续运行 以保护人员 用户车辆及设备的安全 3 输出控制信号 系统输出控制信号包括控制电机运行方向信号 控制电机运行信号 控制 电磁铁得 失电信号 控制灯光报警信号 控制车库照明信号 2 强电系统 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 强电部分包括控制电动机正反转接触器 控制电动机运行接触器 PLC 输 出信号给接触器线圈 控制接触器的接通与关断 以电动机控制道闸为例 电 动机的正反转控制道闸的开关 电气图如下 图 3 5 2 电动机正反转电气原理图 电动机的正反转是通过继电器 KM1 与 KM2 实现的 KM1 线包控制电动机正 传 道闸打开 KM2 线包控制电动机反转 道闸关闭 3 6 实时监测系统 实时监测系统是指在中央控制室进行监视控制车库现场的运行状况 它具 有运动检测 车牌识别 网络连接 各种类型的报警系统实现连动等功能 可 以实现无人看守 视频监控功能 在车库各出入口 值班室和车库内主要区段安装定焦摄像 机 在大范围车位区安装球形云台 以便实现对车库全方位的实时监控 如果 在车库光照条件不好的情况下 可选用黑白摄像机 运动检测功能 可以在夜间设置车库的运动检测区域 当检测区有移动目 标时 运动检测功能发出报警信号 提醒值班人员 四川大学工程硕士学位论文 现代大型立体车库自动控制和监测系统设计 车牌识别功能 它能够设置车库参照车辆的车牌 车型 当参照车辆进入 车库监视区域 系统自动对比参照车辆图像 有异常情况 发出报警信号 并 自动切换和记录相关图像 报警连动功能 可以连动各类报警主机 如启动继电器发出声光报警通知 安保人员自动放下道闸拦截车辆出入 数字录像功能 可以连续记录一个同在车库所发生事件 可以同步回放多 个图像 可选择任意图像进行整体放大和局部放大 记录 回放 备份可同步 进行各种信息 3 7 本章小结 自动化立体停车设备的基本特点是安全可靠 使用方便 操作简单 迅 速 因此在设计立体车库时 必须把这些特点考虑在内 立体车库是一个整体 系统 它可以分为电气系统 机械系统 收费管理系统 车位显示系统 出入 库控制系统 实时监测系