徐繼禹 黃美星 劉佳奇 劉健純

摘要：本設(shè)計(jì)以51系列單片機(jī)為核心控制單元，結(jié)合RFID射頻識別技術(shù)、傳感器技術(shù)及無線通信技術(shù)，建立了一套基于嵌入式技術(shù)的高效利用車庫空間自動擺放及空車位查詢的升降橫移式立體車庫系統(tǒng)。試驗(yàn)證明，該系統(tǒng)具有功能豐富，高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的實(shí)用參考價值。

關(guān)鍵詞：立體車庫;嵌入式;全自動

引言

隨著我國城市經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，擁有私家車的家庭越來越多，而與此相對應(yīng)的是城市停車狀況的尷尬。城市的機(jī)動車擁有量的增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了停車基礎(chǔ)設(shè)施的增長速度，這一現(xiàn)狀對于渴望“車者有其位”的車主來說，形勢不容樂觀。立體車庫是解決停車難問題的有效途徑之一，在功能上可以取代傳統(tǒng)停車車庫，而且立體車庫與傳統(tǒng)車庫相比，它的存取效率以及管理水平可以避免傳統(tǒng)車庫帶來的為取車而排隊(duì)等待，為尋找車位而徘徊許久等問題，為車主提供更加舒心、便捷的服務(wù)。對提高工業(yè)的自動化水平，具有很重要的實(shí)踐意義。

1 立體車庫的基本結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的露天停車場是對有限土地資源的嚴(yán)重浪費(fèi);另一方面，汽車占道停放又造成城市交通擁堵，通過對不同類型立體車庫的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，綜合各立體車庫的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了升降橫移式立體車庫結(jié)構(gòu)。該設(shè)計(jì)對地的適應(yīng)性較強(qiáng)，規(guī)模可大可小，主要由控制系統(tǒng)及車庫執(zhí)行兩部分組成，來實(shí)現(xiàn)自動存車、取車等過程。

2 系統(tǒng)工作原理

本設(shè)計(jì)是一套基于嵌入式技術(shù)的高校利用車庫空間自動擺放及空車位查詢的升降橫移式立體車庫。當(dāng)車主想要停車時，只需要把車停在停車場的入口，然后從容地下車，立體車庫系統(tǒng)會檢測當(dāng)前空閑車位，并將愛車送入車位。當(dāng)車主來取車時，只需要輕松的按下按鈕，車就會由車庫送出，停在車主面前。立體車庫的設(shè)計(jì)免去了一切駕車工作、休閑、旅游的煩惱，讓人們安心停車，舒心取車。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本思路

立體車庫是一套全自動的存取車系統(tǒng)。即通過RFID射頻識別技術(shù)及無線傳感器網(wǎng)絡(luò)將整個立體車庫覆蓋，收集小區(qū)用戶車輛信息及停車位是否空閑的信息，最終形成一個系統(tǒng)。小區(qū)用戶可以在進(jìn)入停車場之前，通過RFID射頻識別系統(tǒng)讀取車輛信息直接將車停在車庫入口，立體車庫將會通過步進(jìn)電機(jī)及直流電機(jī)系統(tǒng)控制的升降臺和橫移臺自動將車輛停放在用戶獨(dú)有的空閑的立體車庫中。若為非小區(qū)車輛可以憑從門衛(wèi)處領(lǐng)到的臨時射頻卡進(jìn)入停車場，在一個顯示界面獲得空車位的信息后選擇要停放的空車位，不必像以前一樣進(jìn)入停車場再慢慢尋找空車位也不用愁沒車位可停。

4 芯片的選型

立體車庫的每一個車位都需要設(shè)置無線信號的收發(fā)裝置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋。因此采用NRF905無線模塊組網(wǎng)，其具有的功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)可以使立體車庫的每一個車位節(jié)點(diǎn)都得到有效控制，對其組網(wǎng)又實(shí)現(xiàn)了傳輸效率的極大利用。

主控芯片采用51系列單片機(jī)，51系列處理器是一種極高性能的高速處理芯片，低電壓、超低功耗，以及超快的中斷控制單元，可以對每一個車位節(jié)點(diǎn)各項(xiàng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)全面的控制。

此外，還集成了對車輛進(jìn)行搬運(yùn)的運(yùn)載車輛的控制，也就是對直流、步進(jìn)電機(jī)的控制。利用步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)運(yùn)載車的升降以及橫向移動，其過載性能較好，在非超載情況下，能夠不受負(fù)載大小的影響。為了達(dá)到對車輛位置的精確搬運(yùn)，每個車位節(jié)點(diǎn)附近都裝上了紅外感應(yīng)傳感器來監(jiān)測車輛的位置。

5 具體實(shí)施方案

根據(jù)以上設(shè)計(jì)方案，可完全實(shí)現(xiàn)升降橫移式立體車庫的基本控制功能。

設(shè)計(jì)立體車庫演示系統(tǒng)分為兩層，實(shí)際開發(fā)可以根據(jù)需要做成多層，原理類似。當(dāng)車輛到達(dá)時，利用RFID射頻識別系統(tǒng)所采集的用戶信息數(shù)據(jù)通過無線模塊發(fā)送到立體車庫控制端的無線接收模塊上，系統(tǒng)會根據(jù)現(xiàn)有車位情況判斷將車輛存放在哪個位置。立體車庫控制端的無線接收模塊和主控制板將用戶信息接收并與數(shù)據(jù)庫匹配再傳遞給立體車庫的步進(jìn)電機(jī)及直流電機(jī)驅(qū)動模塊，以此控制車庫升降及橫移平臺運(yùn)動，將車精準(zhǔn)的存放在空閑的車位上。

如果這一層沒有空閑的車位，系統(tǒng)將自動啟動升降裝置將車輛搬運(yùn)到二層或者三層，實(shí)現(xiàn)存車過程。取車過程即是存車過程的反過程，用戶只需在出口等待自己的愛車即可。通過傳感器，將采集到的車位信息通過RF無線通信方式發(fā)送到停車場入口前的LCD顯示屏上，以便用戶查詢及操作，更直接的控制立體車庫的存車及取車過程。

6 適用范圍及推廣前景

本產(chǎn)品適用于商業(yè)、機(jī)關(guān)、住宅小區(qū)等配套停車場使用。與傳統(tǒng)車庫相比，升降橫移式立體車庫節(jié)省了土地的使用面積，建設(shè)的周期也相對較短，降低了投入成本，擴(kuò)大了車庫的社會利用率和經(jīng)濟(jì)效益。另外，立體車庫存取車迅速，等候時間短，大大方便了人們的出行。在商業(yè)區(qū)推廣使用后，車庫可以組建成自動收費(fèi)式停車設(shè)備，雖然需要一定的前期投入，但是考慮長遠(yuǎn)的利益來說，基于嵌入式技術(shù)的升降橫移式立體車庫必將為建設(shè)者帶來更大的收益，也讓顧客能夠舒心停車、安心取車。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀擁軍.立體車庫的結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用與發(fā)展[J].建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，04.

[2]蔣金周，顧蓉蓉.升降橫移式立體車庫自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].南通職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，02.

[3]龔海峰.升降橫移式立體停車庫及控制系統(tǒng)的研究[D].蘭州理工大學(xué)，2003.

作者簡介：徐繼禹（2001），男，滿族，吉林省長春市人，學(xué)生，本科，學(xué)校：長春大學(xué)，研究方向：金融工程