葛宜元+溫曉鑫+周遠航+付鏡+黃達+于彬+賀奇+楊麗紅+周思路+張偉偉+武賽嬌

摘要隨著環(huán)境問題的日益嚴重，國際原油價格不斷上漲，外出使用汽車作為交通工具的成本上漲，自行車作為低碳環(huán)保交通工具愈來愈受人們歡迎，而大量自行車的停放就成為了首要問題。針對這一問題，將自行車的停放架進行改造，使自行車的停放趨于自動化、立體化、智能化和美觀化。雙層自行車能節(jié)省大量的可使用空間，提供更多的汽車停車位，并且它還有著使用價格低廉、人性化設計、操作輕便等優(yōu)點，可使其空間資源利用最大化。停放架分為底層與高層兩部分，通過動力系統(tǒng)、傳動裝置、滑槽、滾輪、鋼索實現(xiàn)自行車高層的停放；利用自行車固定架固定座、前后擋架、停車槽腔對停放好的自行車進行限位固定；采用基于GSM的防盜報警系統(tǒng)及時發(fā)送報警信息。

關鍵詞雙層停車架自動化立體化智能化GSM的防盜報警系統(tǒng)

Frame design of intelligent double bicycle park

Ge Yiyuan, Wen Xiaoxin,Zhou Yuanhang, Fu Jing,Huang Da, Yu Bin, He Qi，

Yang Lihong, Zhou Silu，Zhang，Weiwei, Wu Saijiao

(College of Mechanical Engineering, Jiamusi University, Jamusi154007, China)

Abstract: With the increasingly serious environmental problems, the international crude oil prices continued to rise, the outside using cars as transportation costs rise, the bicycle as low carbontransport is becoming more and more popular, and a large number of bicycle park has become a primary issue. To solve this problem, the frame of bicycle park transformation, the bicyclepark becomes automatic, three-dimensional, intelligent and beautiful. Double bike park frame can save a lot of available space, providing more car parking space, and it also has a low price,the use of humanized design, convenient operation and other advantages, can maximize the use of space resources. Park frame is divided into two parts the bottom and top, through the power system, transmission device, the chute, roller, park bicycle top cable implementation; using bicycle fixation seat, retainer, before and after parking slot cavity on Park good bike to limit fixed; the anti-theft alarm system based on GSM in time to send the alarm information.

Key words:double bicycle park frame;automation;three-dimensional;intelligence;anti-theft alarm system

基金項目：佳木斯大學大學生科技創(chuàng)新項目（XSD2013-142）；佳木斯大學科技創(chuàng)新團隊建設計劃項目資助（Cxtd-2013-01）。

0引言

21世紀，伴隨著社會飛速發(fā)展的同時，環(huán)境的保護是不可忽視的問題，其中空氣的污染尤為嚴重，日益增長的私家車數(shù)量是空氣污染的罪魁禍首之一。在油價不斷上漲的今天，很多人都選擇騎自行車上班，不僅節(jié)約、環(huán)保、而且在交通擁堵的時候可以減少不必要的時間浪費。智能雙層自行車停車架的設計也越來越受廣大人民群眾歡迎，同時也是社會發(fā)展進步、保護環(huán)境的一種最有效的方法。智能雙層自行車停車架與其他普通的停車架不同，它能讓若干個自行車在此停放，并且有著智能、高安全性、高效自鎖自行車的設備，而一般的自行車停車架只能用人工自帶的鎖來鎖車子。而且當沒有停車的時候可以讓人們在這里坐著休息減少地面資源的擁堵現(xiàn)象。因此提倡綠色出行，倡導群眾選擇自行車作為交通工具極為必要。而提供一個良好的停車環(huán)境是首要前提[1]。如何解決自行車停放問題，減小停放空間、盜竊頻率，及如何減少惡劣天氣對自行車外表的損壞和停放的美觀性，這是目前所要探究的。我國是自行車大國，很多選擇自行車出行的人可能都遇到過這種問題——由于停放規(guī)劃不完善，自行車亂擺亂放情況嚴重。

世界上一些發(fā)達國家，如美國、日本、意大利等，對自行車停放架的研究已經(jīng)相當成熟，不僅有效地解決了城市自行車的問題，也美化了城市環(huán)境。在丹麥、荷蘭和德國，自行車是人們出行的首選。我國在20世紀70年代地方政府就開始規(guī)劃、建設、資助自行車的設施，自行車停放架的構建已經(jīng)處于世界先進水平。在人口稠密的大都市，寸土寸金，停車架空間化、立體化的發(fā)展不可或缺，極具前景。

1停車架的整體結構設計

智能式雙層自行車停放架分為上下兩個部分，下部分與地面相接觸主要由一個與地面相固定的滑槽和一個垂直地面的固定支架組成，其中在固定支架和滑槽中間安裝有擋架，主要防止自行車與車架之間的相對移動?；圩袔в幸粋€固定的停車槽腔，腔的前端口是對外開口的，在開口部位安裝滾輪以便車以最快的速度進入停車槽內(nèi)。上層主要由傾斜地面45°且能通過電機帶動自由移動的機架(機架包括滑槽、限位凸緣、擋架）和平行于地面且能水平移動機架組成。水平移動機架包括擋架、停車槽固定座、停車槽組成，其中停車槽固定在停車固定座內(nèi)且與停車固定座在電機作用下有相對運動關系。自行車停放架的整體結構如圖1所示。

1.車架固定腳 2.限位凸緣 3.滑槽 4.擋架 5.停車槽固定座 6.停車槽 7.擋架

圖1自行車停放架的整體結構圖2傳動機構的設計

為實現(xiàn)高層車輛的停放，采用葉片泵及兩套滑輪組來實現(xiàn)自行車提升，具有結構緊湊、流量均勻、啟動制動平穩(wěn)、控制準確、可無極調(diào)速及噪聲小的特點。其結構如圖2所示。

1.濾油器 2.液壓泵 3.溢流閥 4.手動換向閥 5.單向閥 6.順序閥 7.液壓馬達 8.制動缸

圖2動力系統(tǒng)結構高層自行車的停放要靠液壓馬達的轉動來實現(xiàn)。液壓馬達雙向轉動采用伺服法控制[2]。系統(tǒng)回路中設有順序閥，只有當壓力油進入油缸的右腔才打開順序閥，接通回油管路，這樣可防止起升機構失壓時導致重物的自由下落。僅設有順序閥，無法防止因液壓馬達內(nèi)泄漏而引起的緩慢下滑，為此在液壓馬達的驅(qū)動軸上安裝制動器，當系統(tǒng)運轉時，液壓缸在液壓油的推動作用下，制動器液壓缸致使彈簧將液壓閥閘塊松開；液壓缸停止轉動時，制動器彈簧拉動閥塊使閘塊封死，實現(xiàn)制動。而系統(tǒng)啟動時在短時間內(nèi)會失控下滑，故另設單向節(jié)流閥，當起升重物時節(jié)流閥不起作用，重物下降時，它防止重物急速下降。兩套滑輪組，一套滑輪組安放在活塞桿的頭部，定滑輪組置于車架后端，槽腔前端開口部分置一滾輪，兩套滑輪間相互以鋼絲繩用平行穿繞法連接，鋼絲一端系于與液壓馬達相連的滾線筒，另一端固定于停車槽腔，當馬達順時針轉動時，鋼絲卷入滾線筒，鋼絲拉動停車槽腔，停車槽腔下的滾輪沿著滑槽座內(nèi)的軌道滾動到車架末端停止，自行車停放完成。

3智能防盜及取用系統(tǒng)設計

3.1 智能防盜系統(tǒng)設計

自行車停放好后，車架上的鎖車部件將車與車架鎖在一起，車主啟動防盜模式，防盜報警系統(tǒng)由紅外傳感器、數(shù)字模擬轉換器、微處理器、GSM系統(tǒng)、警報系統(tǒng)、移動電話的業(yè)主和其他組件組成。信號采集系統(tǒng)中的傳感器檢測模塊便處于工作狀態(tài)，傳感器放置在鎖車部分，一旦有人碰觸，防盜系統(tǒng)便被觸發(fā)[3]。傳感器控制系統(tǒng)進行綜合分析判斷后，一方面通過信號轉換發(fā)出警報聲；另一方面通過通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的使用將發(fā)送短信到主人的手機，通知車輛被外部入侵或被盜竊。其流程圖如圖3所示。其工作原理為：傳感器采集周邊的信號，然后將收集的信號傳送到數(shù)模轉換器，數(shù)模轉換器將信號處理之后傳遞至微處理器，經(jīng)過微處理器判斷之后，若判斷為干擾信號，則將此信號傳遞至報警器發(fā)出警報;同時將此信號傳遞至GSM系統(tǒng)，以發(fā)送短信的方式發(fā)送信息到車主的手機上[4]；若判斷為不是干擾信號，就將此信號傳遞至傳感器，由傳感器繼續(xù)收集周邊的信號。

圖3智能防盜流程圖3.2存取車流程

停放裝置上端安裝有IC卡讀寫器，IC卡是在塑料卡片上嵌置集成電路構成的，它不僅可以存儲信息，而且可以處理大量的信息。由于輕小便于攜帶而越來越受到人們的青睞。

當需要停車時，只需觸摸一卡通觸摸智能卡觸摸器，該智能器會出現(xiàn)相應的指令，點擊存車命令，系統(tǒng)將會自動進入下一個界面，在該頁面上選擇需要停車的庫位并按確定后，系統(tǒng)將會提示輸入準確的停車信息，確定無誤后選擇確定命令系統(tǒng)將會完成存車過程。存車時選擇好相應的庫位后，系統(tǒng)將會把存車的信息傳送給PLC，此時車庫大門將會自動打開，滑槽將從45°的滑槽固定架上移動到與地面相平水準且保持一定的安全距離，只需將車移動到滑槽的限位凸緣處并由托板雙翼固定，系統(tǒng)將通過傳感器執(zhí)行下一命令，工作臺處的電機

將進入工作狀態(tài)，通過馬達的旋轉帶動滑槽移動，自行車將會隨滑槽托板的移動而移動，速度相對較快，當進入傾斜固定滑槽內(nèi)時，工作臺轉換為低速上升狀態(tài)，達到指定主平層行程開關時主電機制動，同時固定滑槽架也沿逆時針緩慢旋轉達到高層水平位置，此時，通過滑槽載起自行車上臺，把整個自行車車身托起，車隨托板一起移動，庫位槽內(nèi)系統(tǒng)通過傳感器執(zhí)行卸車固定操作，此時小車被架在庫位上。

取車時，將一卡通貼近觸摸器，先前已保留的存車信息將會傳遞到PLC系統(tǒng)，通過相應的指令，工作臺選擇相應庫位。此時，托板托起自行車并用雙翼夾住。通過帶傳動，托板隨滑槽一起做勻加速運動，達到下降限位開關時速度減慢，固定滑槽和滑槽托板同時下降至一層，開始平層，平層完畢后，自行車車庫大門打開，完成相應的操作后工作人員關閉車庫大門[4]。人機界面上相應庫位信息自動刪除。移動定位工作臺，升降平臺歸位，管理者在滑槽上取下自行車，經(jīng)過一段時間后，滑槽自動回到上一層，取車過程完成。

3.3歷史數(shù)據(jù)庫

歷史數(shù)據(jù)庫主要顯示、保存存取車的基本信息，如存車的數(shù)量、存車取車日期及中途存車時間的長短。數(shù)據(jù)庫分為存車和取車兩個關聯(lián)數(shù)據(jù)庫以保證存取信息完整不丟失[5]。為了對歷史數(shù)據(jù)實時查詢處理，便于及時處理信息的管理，提供了一個詳細的用戶和管理員訪問日志并且保留相應的完整的存取信息，有效地保證使用者的合法利益和管理者信譽度。

4結論

（1）雙層自行車停放架具有結構簡單、成本低廉、使用靈活、存取方便、省時省力、防盜等特點。

（2）雙層自行車停放架采用智能控制系統(tǒng)，使用時只須刷卡付錢，節(jié)約了人力資源。

（3）雙層自行車停放架采用的上層傳動機構可以使人們更省力的將自行車放到上層停車架。

參考文獻：

[1]王化盛，陳泉源，沈菌峻.淺談膠南市以自行車為主的綠色出行及旅游發(fā)展[J].大眾文藝，2013（1）：276-278.

[2]李許崗.重載鍛造操作機夾鉗旋轉系統(tǒng)的模糊控制[D].長沙：中南大學，2012：2-5.

[3]孫智濤,王振臣，焦敏.基于ARM的汽車防盜系統(tǒng)的設計[J].電子器件，2009，32（1）：122-124.

[4]吳振陸，付學堯.基于GSM網(wǎng)絡及RFID技術的汽車防盜系統(tǒng)設計[J].裝備制造技術，2010（5）：97-99.

[5]張華強，王陶，蘇曉良.基于HMI和PLC的立體車庫自動控制系統(tǒng)[J].電氣傳動，2005，35（8）：50-53.

（05）

3智能防盜及取用系統(tǒng)設計

3.1 智能防盜系統(tǒng)設計

自行車停放好后，車架上的鎖車部件將車與車架鎖在一起，車主啟動防盜模式，防盜報警系統(tǒng)由紅外傳感器、數(shù)字模擬轉換器、微處理器、GSM系統(tǒng)、警報系統(tǒng)、移動電話的業(yè)主和其他組件組成。信號采集系統(tǒng)中的傳感器檢測模塊便處于工作狀態(tài)，傳感器放置在鎖車部分，一旦有人碰觸，防盜系統(tǒng)便被觸發(fā)[3]。傳感器控制系統(tǒng)進行綜合分析判斷后，一方面通過信號轉換發(fā)出警報聲；另一方面通過通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的使用將發(fā)送短信到主人的手機，通知車輛被外部入侵或被盜竊。其流程圖如圖3所示。其工作原理為：傳感器采集周邊的信號，然后將收集的信號傳送到數(shù)模轉換器，數(shù)模轉換器將信號處理之后傳遞至微處理器，經(jīng)過微處理器判斷之后，若判斷為干擾信號，則將此信號傳遞至報警器發(fā)出警報;同時將此信號傳遞至GSM系統(tǒng)，以發(fā)送短信的方式發(fā)送信息到車主的手機上[4]；若判斷為不是干擾信號，就將此信號傳遞至傳感器，由傳感器繼續(xù)收集周邊的信號。

圖3智能防盜流程圖3.2存取車流程

停放裝置上端安裝有IC卡讀寫器，IC卡是在塑料卡片上嵌置集成電路構成的，它不僅可以存儲信息，而且可以處理大量的信息。由于輕小便于攜帶而越來越受到人們的青睞。

當需要停車時，只需觸摸一卡通觸摸智能卡觸摸器，該智能器會出現(xiàn)相應的指令，點擊存車命令，系統(tǒng)將會自動進入下一個界面，在該頁面上選擇需要停車的庫位并按確定后，系統(tǒng)將會提示輸入準確的停車信息，確定無誤后選擇確定命令系統(tǒng)將會完成存車過程。存車時選擇好相應的庫位后，系統(tǒng)將會把存車的信息傳送給PLC，此時車庫大門將會自動打開，滑槽將從45°的滑槽固定架上移動到與地面相平水準且保持一定的安全距離，只需將車移動到滑槽的限位凸緣處并由托板雙翼固定，系統(tǒng)將通過傳感器執(zhí)行下一命令，工作臺處的電機

將進入工作狀態(tài)，通過馬達的旋轉帶動滑槽移動，自行車將會隨滑槽托板的移動而移動，速度相對較快，當進入傾斜固定滑槽內(nèi)時，工作臺轉換為低速上升狀態(tài)，達到指定主平層行程開關時主電機制動，同時固定滑槽架也沿逆時針緩慢旋轉達到高層水平位置，此時，通過滑槽載起自行車上臺，把整個自行車車身托起，車隨托板一起移動，庫位槽內(nèi)系統(tǒng)通過傳感器執(zhí)行卸車固定操作，此時小車被架在庫位上。

取車時，將一卡通貼近觸摸器，先前已保留的存車信息將會傳遞到PLC系統(tǒng)，通過相應的指令，工作臺選擇相應庫位。此時，托板托起自行車并用雙翼夾住。通過帶傳動，托板隨滑槽一起做勻加速運動，達到下降限位開關時速度減慢，固定滑槽和滑槽托板同時下降至一層，開始平層，平層完畢后，自行車車庫大門打開，完成相應的操作后工作人員關閉車庫大門[4]。人機界面上相應庫位信息自動刪除。移動定位工作臺，升降平臺歸位，管理者在滑槽上取下自行車，經(jīng)過一段時間后，滑槽自動回到上一層，取車過程完成。

3.3歷史數(shù)據(jù)庫

歷史數(shù)據(jù)庫主要顯示、保存存取車的基本信息，如存車的數(shù)量、存車取車日期及中途存車時間的長短。數(shù)據(jù)庫分為存車和取車兩個關聯(lián)數(shù)據(jù)庫以保證存取信息完整不丟失[5]。為了對歷史數(shù)據(jù)實時查詢處理，便于及時處理信息的管理，提供了一個詳細的用戶和管理員訪問日志并且保留相應的完整的存取信息，有效地保證使用者的合法利益和管理者信譽度。

4結論

（1）雙層自行車停放架具有結構簡單、成本低廉、使用靈活、存取方便、省時省力、防盜等特點。

（2）雙層自行車停放架采用智能控制系統(tǒng)，使用時只須刷卡付錢，節(jié)約了人力資源。

（3）雙層自行車停放架采用的上層傳動機構可以使人們更省力的將自行車放到上層停車架。

參考文獻：

[1]王化盛，陳泉源，沈菌峻.淺談膠南市以自行車為主的綠色出行及旅游發(fā)展[J].大眾文藝，2013（1）：276-278.

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[4]吳振陸，付學堯.基于GSM網(wǎng)絡及RFID技術的汽車防盜系統(tǒng)設計[J].裝備制造技術，2010（5）：97-99.

[5]張華強，王陶，蘇曉良.基于HMI和PLC的立體車庫自動控制系統(tǒng)[J].電氣傳動，2005，35（8）：50-53.

（05）

3智能防盜及取用系統(tǒng)設計

3.1 智能防盜系統(tǒng)設計

自行車停放好后，車架上的鎖車部件將車與車架鎖在一起，車主啟動防盜模式，防盜報警系統(tǒng)由紅外傳感器、數(shù)字模擬轉換器、微處理器、GSM系統(tǒng)、警報系統(tǒng)、移動電話的業(yè)主和其他組件組成。信號采集系統(tǒng)中的傳感器檢測模塊便處于工作狀態(tài)，傳感器放置在鎖車部分，一旦有人碰觸，防盜系統(tǒng)便被觸發(fā)[3]。傳感器控制系統(tǒng)進行綜合分析判斷后，一方面通過信號轉換發(fā)出警報聲；另一方面通過通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的使用將發(fā)送短信到主人的手機，通知車輛被外部入侵或被盜竊。其流程圖如圖3所示。其工作原理為：傳感器采集周邊的信號，然后將收集的信號傳送到數(shù)模轉換器，數(shù)模轉換器將信號處理之后傳遞至微處理器，經(jīng)過微處理器判斷之后，若判斷為干擾信號，則將此信號傳遞至報警器發(fā)出警報;同時將此信號傳遞至GSM系統(tǒng)，以發(fā)送短信的方式發(fā)送信息到車主的手機上[4]；若判斷為不是干擾信號，就將此信號傳遞至傳感器，由傳感器繼續(xù)收集周邊的信號。

圖3智能防盜流程圖3.2存取車流程

停放裝置上端安裝有IC卡讀寫器，IC卡是在塑料卡片上嵌置集成電路構成的，它不僅可以存儲信息，而且可以處理大量的信息。由于輕小便于攜帶而越來越受到人們的青睞。

當需要停車時，只需觸摸一卡通觸摸智能卡觸摸器，該智能器會出現(xiàn)相應的指令，點擊存車命令，系統(tǒng)將會自動進入下一個界面，在該頁面上選擇需要停車的庫位并按確定后，系統(tǒng)將會提示輸入準確的停車信息，確定無誤后選擇確定命令系統(tǒng)將會完成存車過程。存車時選擇好相應的庫位后，系統(tǒng)將會把存車的信息傳送給PLC，此時車庫大門將會自動打開，滑槽將從45°的滑槽固定架上移動到與地面相平水準且保持一定的安全距離，只需將車移動到滑槽的限位凸緣處并由托板雙翼固定，系統(tǒng)將通過傳感器執(zhí)行下一命令，工作臺處的電機

將進入工作狀態(tài)，通過馬達的旋轉帶動滑槽移動，自行車將會隨滑槽托板的移動而移動，速度相對較快，當進入傾斜固定滑槽內(nèi)時，工作臺轉換為低速上升狀態(tài)，達到指定主平層行程開關時主電機制動，同時固定滑槽架也沿逆時針緩慢旋轉達到高層水平位置，此時，通過滑槽載起自行車上臺，把整個自行車車身托起，車隨托板一起移動，庫位槽內(nèi)系統(tǒng)通過傳感器執(zhí)行卸車固定操作，此時小車被架在庫位上。

取車時，將一卡通貼近觸摸器，先前已保留的存車信息將會傳遞到PLC系統(tǒng)，通過相應的指令，工作臺選擇相應庫位。此時，托板托起自行車并用雙翼夾住。通過帶傳動，托板隨滑槽一起做勻加速運動，達到下降限位開關時速度減慢，固定滑槽和滑槽托板同時下降至一層，開始平層，平層完畢后，自行車車庫大門打開，完成相應的操作后工作人員關閉車庫大門[4]。人機界面上相應庫位信息自動刪除。移動定位工作臺，升降平臺歸位，管理者在滑槽上取下自行車，經(jīng)過一段時間后，滑槽自動回到上一層，取車過程完成。

3.3歷史數(shù)據(jù)庫

歷史數(shù)據(jù)庫主要顯示、保存存取車的基本信息，如存車的數(shù)量、存車取車日期及中途存車時間的長短。數(shù)據(jù)庫分為存車和取車兩個關聯(lián)數(shù)據(jù)庫以保證存取信息完整不丟失[5]。為了對歷史數(shù)據(jù)實時查詢處理，便于及時處理信息的管理，提供了一個詳細的用戶和管理員訪問日志并且保留相應的完整的存取信息，有效地保證使用者的合法利益和管理者信譽度。

4結論

（1）雙層自行車停放架具有結構簡單、成本低廉、使用靈活、存取方便、省時省力、防盜等特點。

（2）雙層自行車停放架采用智能控制系統(tǒng)，使用時只須刷卡付錢，節(jié)約了人力資源。

（3）雙層自行車停放架采用的上層傳動機構可以使人們更省力的將自行車放到上層停車架。

參考文獻：

[1]王化盛，陳泉源，沈菌峻.淺談膠南市以自行車為主的綠色出行及旅游發(fā)展[J].大眾文藝，2013（1）：276-278.

[2]李許崗.重載鍛造操作機夾鉗旋轉系統(tǒng)的模糊控制[D].長沙：中南大學，2012：2-5.

[3]孫智濤,王振臣，焦敏.基于ARM的汽車防盜系統(tǒng)的設計[J].電子器件，2009，32（1）：122-124.

[4]吳振陸，付學堯.基于GSM網(wǎng)絡及RFID技術的汽車防盜系統(tǒng)設計[J].裝備制造技術，2010（5）：97-99.

[5]張華強，王陶，蘇曉良.基于HMI和PLC的立體車庫自動控制系統(tǒng)[J].電氣傳動，2005，35（8）：50-53.

（05）