手机遥控智能立体车库的设计与研究

张志田，刘良斌

（湖南工业职业技术学院电气系，湖南长沙，410208）



手机遥控智能立体车库的设计与研究

张志田，刘良斌

（湖南工业职业技术学院电气系，湖南长沙，410208）

［摘要］近几年出现的立体车库虽然一定程度上解决了部分车主的停车难得问题，但也暴露出一定的局限性。针对传统的立体车库存在的低层立体车库占地面积大、高层立体车库停取车位少、取车等待时间长的问题，本文提出了将高层立体车库与普通车库相结合的方式，结合两者的优势。并采用手机APP进行预约取车，降低了用户的停车等待时长，提高了车主的用户体验。

［关键词］立体车库；预约取车；手机；等待时间

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

随着我过经济水平的发展，越来越多的家庭拥有了私家车，私家车的出现，提高了人民的生活水平，人民的出行也更加便利与舒适。与此同时，也提高了人民的生活品质。但是，数量庞大的私家车需要大量的停车场，特别是在大中型城市的城区，经常会出现：虽然可以迅速到达目的地，但是需要花费两、三倍的时间来寻找停车位。部分地段寸土寸金，由于成本问题，在规划过程中，只预留了少量车位，车主只能将车停在较远的位置。这些现象大大降低了人民的生活品质，也降低了便捷交通工具为大家带来的幸福感。从新加坡、日本等许多经济发达国家的成功经验可以看出，建立立体停车库不失为解决城市停车难的理想手段，而且必将成为一个独具特色的阳光产业[1]。

近些年出现了一种新型的停车场：立体车库。它的出现一定程度上改善了车位紧张场所的停车现状，是一种安全、高利用率的停车方式，但现有的立体停车场仍然存在一定的局限性。特别是在取车方面，由于部分车辆被放置于高层，车主在取车的过程中，进行刷卡后，需要在立体车库外进行等待，而且平均的等待时间在5分钟以上，才能取到车。无形中增加了车主的取车时间，同时也降低了私家车主的用户体验。

一般而言，立体车库是配套高层建筑使用的，车主如若需要离开，均需要乘坐电梯上下楼，从高层下至一楼，一般需要经过5至10分钟的等待和乘坐时间。在这漫长的乘电梯时间中，车主无法提前控制立体车库，将自己需要取走的车辆移至待驶出位置。在车主来到立体车库处，刷卡取车时，仍需要立体车库一定的移车时间，浪费了车主的时间[2-4]。

常见的每层停两辆车的高层立体车库取车处只有一个，由于高层立体车库中，车辆的存放量非常多，有很大的概率，车主在取车时，有很多人排队，一定程度上增加了取车人的等待时长。

低层立体车库能让多人同时存/取车，但层数一般不会超过三层，单位面积土地的利用率不高，特别是在中心城区，不能有效利用有限的土地[5]。

2系统组成介绍

立体车库控制器由三部分组成：PLC、刷卡设备、无线通信模块。

其中，PLC负责对数据的处理，由于系统较为复杂，I/O口点数较多，故采用西门子S7-315PLC外挂多个EM277模块的方式实现；每一个EM277通信模块下挂一个S7-200系列PLC，用来实现远程端口的控制；S7-200PLC选择CPU226，该CPU 226紧凑型单元，DC电源，24 DI DC/16 DO DC，16/24 KB代码/10 KB数据，可以实现对高层立体车库每层的两个车位的完全控制。刷卡设备采用IC卡刷卡器；无线通讯模块采用ESP8260WIFI串口模块实现。刷卡设备和无线通讯模块均通过RS485的方式与315CPU进行通讯，通讯协议采用西门子PLC通用的MODBUS通信协议实现。

3车库设计

本文针对高层立体车库取车位少、低层立体车库占用面积大的问题，提出了一种将两者结合的方案：立体车库主体为每层可存放两辆车辆的高层建筑，底层为一个圆形的停车库，如图1所示，圆形停车库可以存放8辆车。这样的方案增加了取车位的数量。

图1车库示意图

车辆驶入1-8号中的任意停车位后，车库控制器会控制最先进入车位的车辆，将其转移至车库的中心，并进行旋转，旋转至与立体车库平行的位置。此时，立体车库的吊车会将车辆提升至存车层，并放置好。

4控制系统组成

控制系统组成的组成如图2所示，在传统的车库控制器上增加一个ESP8260WIFI串口模块，该模块可以将制器的串口数据转换为2.4G无线信号，并通过无线中继（AP），将该信号传入楼道中。当车主需要取车时，首先打开手机APP，连接车库的控制WIFI信号，输入提车时得到的验证码，按下软件中的预取车按键，即可告知车库控制器取车需求，车库控制器会自动将车移送至车库的底层，方便车主取车。

图2控制系统图

5软件设计

当用户有取车需求时，用户通过手机将预约取车信号发送至立体车库控制器中。立体车库控制器：首先会计算立体车库中低层的车辆数，并进行判断底层是否有空闲车位。如果有空闲车位，立体车库控制器会驱动硬件部分，将对应的车辆转移至底层的中央位置；如果底层没有空闲车位则转移位于底层，但需要存放的车辆或最先预约取车的车辆存至立体车库的高层位置，之后再将被取车辆移至底层中央位置。车辆在立体车库的底层被旋转至车头朝外，方便用户取车。车辆被转移至合适的车位处。用户通过刷卡进行验证身份后，即可取车离开。

手机APP软件流程图如图3所示：

图3 APP软件流程图

6取车流程

取车方式有两种：一种为传统方式的取车，另一种方式为手机预约取车的方式。

刷卡取车：采用刷卡取车的模式，当车主进行取车刷卡后，吊车将车辆从存储位置转移至最底层的中央，然后中央转盘会将车辆进行旋转，移至刷卡的车位处。

图4取车流程图

手机预约取车：该方式是针对目前立体车库存在的取车时间长的问题，本文提出的一种通过手机APP预约取车的改进方法。需要取车的车主在办公楼中处理完工作后，一般均需要通过电梯从高层坐电梯下楼。等电梯和乘坐电梯的时间一般大于5分钟，而立体车库平均取车时间约为5-10分钟。车主在等电梯和乘坐电梯的过程中，通过手机APP，向立体车库发出取车预约信息，立体车库在空闲的时间里，可以将车主的车辆移送至低层的取车位，并将车辆的放置位置通过手机APP反馈给车主，以方便车主取车。

取车流程图如图4所示。

设TA为A流程的等待时间、TB为B流程的等待时间、TD为车主等待电梯所用时间、TC为乘电梯所用时间、TY为立体车库将车移至取车位所用时间。则有以下公式：

TA=TD+TC+TY；（1）TB=MAX{TD+TC,TY}；（2）

由(1)、(2)易得：

TA≥TB；（3）

从上图可以看到，B图中，等电梯和乘电梯的时间与立体车库移车的时间重合了，通过（1）、（2）、（3）式，易得：虽然具体等待时间需要根据立体车库移车时间和车主的等电梯、乘电梯的时间中长着来决定。但是，B流程的用时必然会小于或等于A流程的用时情况。即采用手机APP预约取车的方式较传统的刷卡取车的方式用时更短。

7结语

针对立体车库，特别是高层立体车库取车等待时间长的问题，本文提出了一种新型的车库设计方案，该方案通过利用车主下楼的闲暇时间，将车主车辆提前移至取车位置，减少了车主在使用传统立体车库时的等待时间，提高了用户体验，也有利于立体车库的推广。经过多年的发展，立体车库技术也变得越来越成熟，但该技术作为一种新兴的改善车辆存放技术，仍有很多问题需要解决。相信在不远的将来，立体车库会慢慢被人们所接受，并一定程度地解决中心城区停车难的问题。

[参考文献]

[1]姚松丽.基于立体车库实验装置的智能化改造[J].实验室研究与探索,2011,（12）:28-30.

[2]张桂香,耿长清.基于PLC的升降横移式立体车库自动控制[J].自动化仪表,2013,（07）:35-37.

[3]郭林伟,张翔.巷道堆垛式立体车库高效停取车方案的研讨[J].机电技术,2013,（05）:123-125.

[4]张宋文.PLC在立体车库控制系统中的应用[J].电子技术与软件工程,2015,（11）:176-178.

[5]任晓锋.全自动立体车库控制系统的研究与构建[D].陕西科技大学,2014.

［作者简介］张志田（1973-），男，湖南长沙人，湖南工业职业技术学院副教授，研究方向：电气控制。

［基金项目］湖南省教育厅科研课题“基于PLC控制立体车库装置的研究”（项目编号14C0371）

［收稿日期］2015-10-1

［中图分类号］TP273

［文献标识码］A

［文章编号］1671-5004（2016）01-0014-03