一种双层折叠立体停车系统的设计

立体车库论文范文第五篇：一种双层折叠立体停车系统的设计

　　摘要：随着我国经济越来越发达，拥有私家车的人越来越多，尤其是在晚上的小区还有繁华的娱乐场所，车辆的停放给人们带来了越来越多的困扰。根据此种情况，设计了双层折叠停车系统，它是集美观、方便、智能于一体的停车系统。下位机采用欧姆龙PLC,对车位的停放进行控制；为实现更加智能的功能，也利于功能扩展，上位机采用STM32F407;由于停车的范围比较广，所以采用了局域网对系统进行集中控制，故障集中处理。

　　关键词：立体车库；嵌入式控制；物联网；

　　作者简介：陈小琼（1992-），女，河南漯河人，硕士研究生，研究方向：嵌入式与智能控制。；

　　1 总体设计和功能设计

　　1.1 总体设计

　　本设计由于应用场合是小区或人员密集场所，噪声太大会影响人们的正常活动，所以采用了液压设计。液压设计有以下5个更适合本设计应用场景的特点：（1）调速范围大，可实现无极调速，且调速简单；（2）使用溢流阀作为安全阀，可实现过载保护；（3）液压转动装置重量轻、结构紧凑，惯性和冲击性小；（4）操作控制简单方便，易于实现自动化控制，如电液联合控制配合使用能实现复杂顺序控制自动化运行；（5）噪声小、工作平稳。又因为液压转动属柔性转动，安装位置可因地制宜，方便灵活[1],所以选择液压设计。

　　1.2 安全设计

　　为了保证人和车的安全，安全设计有以下4个特点：（1）为防止车的意外下落，安装电磁铁挂钩；（2）为预防人车误入，导致人员伤亡，采用光电开关；（3）报警设备，一旦出现意外故障，立刻报警并停止工作，及时阻止伤害和意外进一步扩大；（4）有急停设置，如若出现问题，立即急停，保护设备和人员安全。

　　1.3 功能设计

　　采用ARM作为整个立体停车系统的主控制器[2],欧姆龙PLC对存取车进行控制。设计用户App,发出预存车命令，通过GPRS通信传送到ARM系统，ARM系统查找空车位并传送给用户，用户到达后在App上按下存车命令，发送存车命令给ARM,ARM发送命令给欧姆龙PLC,PLC控制车位进行存车，同时开始计时。存车完毕后，欧姆龙PLC返回存车完毕命令给ARM,同时ARM对此车位的状态进行存储并返回，用户存车完成。取车时用户发出取车命令，App显示费用，用户支付完成发送命令给ARM,ARM发出命令控制欧姆龙PLC进行取车操作，取车完毕后，PLC返回此车位状态给ARM进行存储。这样一套完整并且实用的智能立体停车系统，可以保证存取车过程的自动化和安全性。同时，为加强整个立体停车系统的智能化管理，LCD显示屏应显示车牌号码，这样无论是对于收费还是管理都非常简便。为了停车方便，还设计有刷卡支付功能，即车开到停车位，刷卡显示停车位，按确定键，输入到欧姆龙PLC进行停车，与此同时上位机开始计时，停车结束开始收费，再次刷卡进行取车，停车结束。

　　2 硬件设计

　　器件选型：下位机采用欧姆龙PLC,因为该PLC点数多，通信功能好，价格实惠，实用性更强。本文采用的是CP1E;上位机选择的是STM32F407ZG106,因为STM32高性能、低成本、低功耗，32位处理器，内核是Context-M3,时钟频率是72 Hz.为提高系统的可靠性，全部I/O口做隔离处理，并对电源信号进行滤波。立体车库控制器采用模块化的设计思路，使各功能相对独立，便于开发和调试，通过接口对模块进行集成[3].

　　3 软件设计

　　设计出来的软件要能在工控屏上显示公司名称，工控屏既可以手动操作，也可以自动操作，还可以强制操作。手动和强制操作主要是为了在有故障时方便急停和进行维修。

　　存取车过程中PLC工作过程：PLC首先接收到要停放的车位信息，根据下位机的PLC程序，该车位自动运行到一层，把车停到该车位，停车完成；App上直接按取车或直接刷卡支付，支付完成，给PLC发出信号进行取车，PLC根据程序自动运行，车出库。此时该车位变成空车位，把该车位的状态反馈给上位机进行统计。为了美观上层车位自动回去，车板同时旋转到反面，利于行人和车辆的行走和下层车位的停放。

　　考虑到美观的因素，本设计车位的反面是一个绿化广告，如图1所示。

　　ARM用RS485与PLC进行通信：因为RS485可以双向通信，而且通信距离、通信速度、可扩展性都比RS232好，所以通信方式选择RS485.

　　用STM32编写程序时，主要实现对对应区域的对应车位是否有车停放的状态的存储，有车停放的状态记为1,没有车停放的状态记为0.当用户发出预存车指令时，ARM通过循环查找状态为0的停车位返回给SEVER从而传给App用户。用户发出存车指令时，SEVER通过ARM再与PLC通信，驱动PLC自动进行存车，与此同时，SEVER的计时程序开始运行。当用户发出预取车指令时，SEVER设置计时程序结束。取车完毕，把状态存入ARM中。

　　设计的App有个人电话号码，对应的车牌号，预存车、存车、取车和付费以及急停和求助等功能，可以根据个人信息直接进行取车，无需找车；可以手机操作，无需等待，实现智能自动化操作。开发App时选用APICloud"云端一体"的移动开发平台，使用Web语言中的HTML5做App的相应功能开发，如推送、客服、LBS、登录、识别等，都变成一个个功能模块，由APICloud自身或不同的云服务公司提供，积累在APICloud的聚合API中形成i OS和Android跨平台应用。

　　上位机显示附近空余车位，可以预约，停车时要按"确定"键，取车时也要按"确定"键，付费刷卡完成才能进行取车。对于存取车过程，屏上可直接显示状态，譬如车辆正在停车、正在取车。如小区或娱乐场所等可以设置存取车优先原则，争取使存取车时间最短。立体车库的存取车策略一般分为存车优先策略、取车优先策略、原地待命策略、交叉存取策略。对以上策略建立模型，仿真分析，最后认为原地等待策略更适合该车库[4].本设计的原则是优先停放第二层。

　　图1 效果展示图

　　软件设计框架图如图2所示。

　　图2 设计框架图

　　4 区块链

　　因为数据量比较庞大，可以进行分组分片管理，运用区块链云服务等技术进行数据的综合管理。ARM与SEVER通过GPRS进行通信，之所以选用GPRS通信是因为模块采用的是高性能工业级无线模块及嵌入式处理器；以实时操作系统作为软件支撑平台，内嵌自主知识产权的TCP/IP协议，为用户提供高速、稳定可靠、永远在线的透明数据传输通道。

　　GPRS模块和STM32是通过串行口进行通信的，通信协议是AT命令集。除了串口发送和串口接收之外，还有一些硬件握手信号，如DTR、CTS、DCD等。DCD信号可以检测CPRS是处于数据传送状态还是处于AT命令传送状态，DTR信号用来通知GPRS模块传送工作已经结束。运用GPRS通信首先要对GPRS进行一系列的设置：设置通信波特率，设置接入网关，设置移动终端的类别；其次要测试GPRS服务是否开通。其中软件编写时有串口驱动层、GPRS模块驱动层、PPP协议层、IP协议层、UDP协议层与应用层。

　　SEVER接到App的指令，查询所有的ARM,看哪里有空车位，返回给SEVER,SEVER再返回给App用户；同时SEVER负责计时和计费。当数据比较多时SEVER可以控制多个ARM,每个ARM又可以控制几台PLC,并直接把费用上传到App,用户付款成功，发送指令给SEVER,SEVER发出指令进行取车操作。

　　5 结语

　　该停车系统集美观、方便、智能于一体，极大地满足了人们的停车需求，能够解决生活中停车不方便的问题，有很大的市场应用价值。未来的停车系统将在此基础上进一步智能化，更加舒适便捷。

　　参考文献

　　[1]李湘伟。 - 种基于PLC控制的双层升降横移式立体停车库的设计[J].机床与液压， 2019,47（10）：64-66.

　　[2]薛裕峰，册，黄雪颖，等可联网立体车库智能控制系统设计[J].扬州大学学报（自然科学版） , 2019,22（1）。23-27.

　　[3]邹建平，谢庆均，史焕然，等基于STM32的立体车库自动控制技术研究[J]南京工程学院学报（自然科学版） , 2020,18（2）：55-58.

　　[4]周柳娜。立体车库智能控制系统研究[J].电子测试， 2020（17）：26-27.