手機遙控智能立體車庫的設計與研究

張志田，劉良斌

（湖南工業職業技術學院電氣系，湖南長沙，410208）

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手機遙控智能立體車庫的設計與研究

張志田，劉良斌

（湖南工業職業技術學院電氣系，湖南長沙，410208）

［摘要］近幾年出現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、取車等待時間長的問題，本文提出了將高層立體車庫與普通車庫相結合的方式，結合兩者的優勢。并采用手機APP進行預約取車，降低了用戶的停車等待時長，提高了車主的用戶體驗。

［關鍵詞］立體車庫；預約取車；手機；等待時間

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

隨著我過經濟水平的發展，越來越多的家庭擁有了私家車，私家車的出現，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，也提高了人民的生活品質。但是，數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，經常會出現：雖然可以迅速到達目的地，但是需要花費兩、三倍的時間來尋找停車位。部分地段寸土寸金，由于成本問題，在規劃過程中，只預留了少量車位，車主只能將車停在較遠的位置。這些現象大大降低了人民的生活品質，也降低了便捷交通工具為大家帶來的幸福感。從新加坡、日本等許多經濟發達國家的成功經驗可以看出，建立立體停車庫不失為解決城市停車難的理想手段，而且必將成為一個獨具特色的陽光產業[1]。

近些年出現了一種新型的停車場：立體車庫。它的出現一定程度上改善了車位緊張場所的停車現狀，是一種安全、高利用率的停車方式，但現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，進行刷卡后，需要在立體車庫外進行等待，而且平均的等待時間在5分鐘以上，才能取到車。無形中增加了車主的取車時間，同時也降低了私家車主的用戶體驗。

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，一般需要經過5至10分鐘的等待和乘坐時間。在這漫長的乘電梯時間中，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，仍需要立體車庫一定的移車時間，浪費了車主的時間[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，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，有很多人排隊，一定程度上增加了取車人的等待時長。

低層立體車庫能讓多人同時存/取車，但層數一般不會超過三層，單位面積土地的利用率不高，特別是在中心城區，不能有效利用有限的土地[5]。

2系統組成介紹

立體車庫控制器由三部分組成：PLC、刷卡設備、無線通信模塊。

其中，PLC負責對數據的處理，由于系統較為復雜，I/O口點數較多，故采用西門子S7-315PLC外掛多個EM277模塊的方式實現；每一個EM277通信模塊下掛一個S7-200系列PLC，用來實現遠程端口的控制；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數據，可以實現對高層立體車庫每層的兩個車位的完全控制。刷卡設備采用IC卡刷卡器；無線通訊模塊采用ESP8260WIFI串口模塊實現。刷卡設備和無線通訊模塊均通過RS485的方式與315CPU進行通訊，通訊協議采用西門子PLC通用的MODBUS通信協議實現。

3車庫設計

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量。

圖1車庫示意圖

車輛駛入1-8號中的任意停車位后，車庫控制器會控制最先進入車位的車輛，將其轉移至車庫的中心，并進行旋轉，旋轉至與立體車庫平行的位置。此時，立體車庫的吊車會將車輛提升至存車層，并放置好。

4控制系統組成

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

圖2控制系統圖

5軟件設計

當用戶有取車需求時，用戶通過手機將預約取車信號發送至立體車庫控制器中。立體車庫控制器：首先會計算立體車庫中低層的車輛數，并進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動硬件部分，將對應的車輛轉移至底層的中央位置；如果底層沒有空閑車位則轉移位于底層，但需要存放的車輛或最先預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至車頭朝外，方便用戶取車。車輛被轉移至合適的車位處。用戶通過刷卡進行驗證身份后，即可取車離開。

手機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：一種為傳統方式的取車，另一種方式為手機預約取車的方式。

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

圖4取車流程圖

手機預約取車：該方式是針對目前立體車庫存在的取車時間長的問題，本文提出的一種通過手機APP預約取車的改進方法。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間一般大于5分鐘，而立體車庫平均取車時間約為5-10分鐘。車主在等電梯和乘坐電梯的過程中，通過手機APP，向立體車庫發出取車預約信息，立體車庫在空閑的時間里，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APP反饋給車主，以方便車主取車。

取車流程圖如圖4所示。

設TA為A流程的等待時間、TB為B流程的等待時間、TD為車主等待電梯所用時間、TC為乘電梯所用時間、TY為立體車庫將車移至取車位所用時間。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間與立體車庫移車的時間重合了，通過（1）、（2）、（3）式，易得：雖然具體等待時間需要根據立體車庫移車時間和車主的等電梯、乘電梯的時間中長著來決定。但是，B流程的用時必然會小于或等于A流程的用時情況。即采用手機APP預約取車的方式較傳統的刷卡取車的方式用時更短。

7結語

針對立體車庫，特別是高層立體車庫取車等待時間長的問題，本文提出了一種新型的車庫設計方案，該方案通過利用車主下樓的閑暇時間，將車主車輛提前移至取車位置，減少了車主在使用傳統立體車庫時的等待時間，提高了用戶體驗，也有利于立體車庫的推廣。經過多年的發展，立體車庫技術也變得越來越成熟，但該技術作為一種新興的改善車輛存放技術，仍有很多問題需要解決。相信在不遠的將來，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停車難的問題。

[參考文獻]

[1]姚松麗.基于立體車庫實驗裝置的智能化改造[J].實驗室研究與探索,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控制[J].自動化儀表,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].機電技術,2013,（05）:123-125.

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

[5]任曉鋒.全自動立體車庫控制系統的研究與構建[D].陜西科技大學,2014.

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

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

［收稿日期］2015-10-1

［中圖分類號］TP273

［文獻標識碼］A

［文章編號］1671-5004（2016）01-0014-03