一种智能立体停车库系统及控制方法与流程

本发明属于停车库技术领域，具体涉及一种能够减少管理员数量，可远程预约车位及取车、反向寻车、在线缴费的智能立体停车库系统及控制方法。

背景技术：

随着城镇化的发展，城市人口不断增多和空闲土地不断减少，使得停车位越来越稀少，在同等土地上能够停更多车的需求使得立体停车库应运而生。立体停车库，是用来最大量存取储放车辆的机械或机械设备系统。针对专业车场管理公司，立体车库是提高停车场容量、增加停车费收入的有效手段。目前阶段，立体车库主要是作为城市密集型公共交通的一种有益补充，为公共交通的真空地带提供优质的泊车服务，如大型活动场所、大型停车场、大型住宅区、休闲场所、大学校园等。但是，传统的立体停车库需要通过管理员来人工完成车辆的存取，这样不但导致管理员的工作量巨大，而且车辆用户需要花费较长的时间等待管理员完成车辆的存取调度，同时车库营运商需要对立体车库配备多名管理员，增加了运营商的人工成本。其次，传统人工存取车辆导致车主无法及时了解车位相关信息，需要花费较多时间寻找有空余车位的停车场或在停车场中寻找所停车辆的位置，造成停车难、取车时难以寻找定位等问题，而且还容易导致交通堵塞。现有技术中，也有采用在停车场分布蓝牙微定位模块，而在汽车上布置专用的蓝牙智能终端，通过蓝牙智能终端与蓝牙微定位模块相匹配来达到智能停车、取车和缴费的目的；但在汽车上布置专用的蓝牙智能终端，不仅成本高，而且普通车辆在具有蓝牙微定位模块的智能立体停车场中也只能按畅通停取车及缴费，智能立体停车场只能作为普通停车场使用，没有发挥应有的智能作用。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种能够减少管理员数量，可远程预约车位及取车、反向寻车、在线缴费的智能立体停车库系统；第二目的在于提供一种基于第一目的智能立体停车库系统的控制方法。

本发明的第一目的是这样实现的：包括用户控制终端、车库管理服务器、web服务器、用户智能终端，所述智能立体停车库至少包括两个模块化车库单元，所述模块化车库单元包括用户控制终端、照相机、车载板、车载板检测单元、升降装置、单元控制装置，所述用户控制终端与车库管理服务器通过网络信号连接，所述用户控制终端分别与照相机、单元控制装置信号连接，所述单元控制装置分别与车载板检测单元、升降装置电性连接，所述车库管理服务器与web服务器通过网络信号连接，所述用户智能终端通过网络与web服务器信号连接；

所述用户控制终端包括车牌识别与绑定单元、车位调度单元、定时单元、车辆存取单元，所述车牌识别与绑定单元用于控制照相机对进入本模块化车库单元的车辆车牌进行识别并与车载板绑定后上报车库管理服务器，所述车位调度单元根据车库管理服务器发送的用户预约取车命令对本模块化车库单元的车位进行调度，所述定时单元用于对本模块化车库单元已占用的车位定时并上报车库管理服务器，所述车辆存取单元用于根据用户提供的车牌号或车位号进行本模块化车库单元的车辆存入或取出；

所述车库管理服务器用于对整个停车库的所有车位状态进行监控和记录，以及解析web服务器发送来的控制命令并将相应命令分发至特定模块化车库单元、解析web服务器发送来的数据获取命令并完成相应数据的统计后发送至web服务器、对用户车辆在进入停车库时进行车位引导；

所述web服务器用于完成用户智能终端的后端处理任务，以及响应车库运营商对停车库运行状态的统计查询；

所述用户智能终端用于用户对停车库车位的查询及提前保留、控制立体停车库对指定已存入的车辆调度至地面一层、反向寻车、电子缴费；

所述单元控制装置用于控制车载板检测单元对车位有无车辆进行检测扫描并将检测结果上报用户控制终端、对本模块化车库单元的车库安全检测传感器进行扫描并将检测结果上报用户控制终端及报警、对升降装置进行控制并上报用户控制终端车载板的位置信息。

本发明的第二目的是这样实现的：包括用户控制、车库管理、web服务、用户智能终端控制、模块化车库单元控制步骤，所述智能立体停车库至少包括两个模块化车库单元，所述模块化车库单元包括用户控制终端、照相机、车载板、车载板检测单元、升降装置、单元控制装置，具体步骤包括：

b、用户控制：包括车牌识别与绑定、车位调度、定时、车辆存取分步骤，具体包括：

a.1：车牌识别与绑定：通过用户控制终端控制照相机对进入本模块化车库单元的车辆车牌进行识别并与车载板绑定后上报车库管理步骤；

a.2、车位调度：通过用户控制终端根据车库管理步骤发送的用户预约取车命令对本模块化车库单元的车位进行调度；

a.3：定时：通过用户控制终端对本模块化车库单元已占用的车位定时并上报车库管理步骤；

a.4、车辆存取：通过用户控制终端根据用户提供的车牌号或车位号进行本模块化车库单元的车辆存入或取出；

b、车库管理：对整个停车库的所有车位状态进行监控和记录，以及解析web服务步骤发送来的控制命令并将相应命令分发至特定模块化车库单元、解析web服务步骤发送来的数据获取命令并完成相应数据的统计后发送至web服务步骤、对用户车辆在进入停车库时进行车位引导；

c、web服务：完成用户智能终端控制步骤的后端处理任务，以及响应车库运营商对停车库运行状态的统计查询；

d、用户智能终端控制：用户通过用户智能终端经web服务步骤，对停车库车位进行查询及预约保留、控制立体停车库对指定已存入的车辆调度至地面一层、反向寻车、电子缴费；

e、模块化车库单元控制：通过单元控制装置控制车载板检测单元对停车位有无车辆进行检测扫描并上报检测结果给用户控制步骤、对本模块化车库单元的车库安全检测传感器进行扫描上报检测结果给用户控制步骤及报警、对升降装置进行控制并上报车载板的位置信息给用户控制步骤。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、可有效减少车库管理员的数量，降低运营商的成本。如原来240车位的立体停车库需要6名管理员三班倒管理，使用本发明智能立体停车库后管理员减少为3名；

2、用户可以通过手机、电脑、平板等智能终端实现反向寻车，解决用户在车库找车的时间。

3、用户可以通过手机等智能终端提前预约车位和预约取车，解决用户盲目寻找停车场及等待管理员进行车位吊放的时间。

4、用户可以通过手机等智能终端电子缴费，解决用户在停车场出口停车缴费的等待时间。

因此，本发明能够有效减少管理员数量，可远程预约车位及预约取车、反向寻车、在线缴费。

附图说明

图1为本发明之原理结构示意图；

图2为本发明之智能立体停车库网络拓扑结构示意图；

图中：1-用户控制终端，2-车库管理服务器，3-web服务器，4-用户智能终端，5-单元控制装置，6-管理员控制终端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如图1和2所示，本发明智能立体停车库系统，包括用户控制终端1、车库管理服务器2、web服务器3、用户智能终端4，所述智能立体停车库至少包括两个模块化车库单元，所述模块化车库单元包括用户控制终端1、照相机、车载板、车载板检测单元、升降装置、单元控制装置5，所述用户控制终端1与车库管理服务器2通过网络信号连接，所述用户控制终端1分别与照相机、单元控制装置5信号连接，所述单元控制装置5分别与车载板检测单元、升降装置电性连接，所述车库管理服务器2与web服务器3通过网络信号连接，所述用户智能终端4通过网络与web服务器3信号连接；

所述用户控制终端1包括车牌识别与绑定单元、车位调度单元、定时单元、车辆存取单元，所述车牌识别与绑定单元用于控制照相机对进入本模块化车库单元的车辆车牌进行识别并与车载板绑定后上报车库管理服务器2，所述车位调度单元根据车库管理服务器2发送的用户预约取车命令对本模块化车库单元的车位进行调度，所述定时单元用于对本模块化车库单元已占用的车位定时并上报车库管理服务器2，所述车辆存取单元用于根据用户提供的车牌号或车位号进行本模块化车库单元的车辆存入或取出；

所述车库管理服务器2用于对整个停车库的所有车位状态进行监控和记录，以及解析web服务器发送来的控制命令并将相应命令分发至特定模块化车库单元、解析web服务器发送来的数据获取命令并完成相应数据的统计后发送至web服务器、对用户车辆在进入停车库时进行车位引导；

所述web服务器3用于完成用户智能终端4的后端处理任务，以及响应车库运营商对停车库运行状态的统计查询；

所述用户智能终端4用于用户对停车库车位的查询及提前保留、控制立体停车库对指定已存入的车辆调度至地面一层、反向寻车、电子缴费；

所述单元控制装置5用于控制车载板检测单元对车位有无车辆进行检测扫描并将检测结果上报用户控制终端1、对本模块化车库单元的车库安全检测传感器进行扫描并将检测结果上报用户控制终端1及报警、对升降装置进行控制并上报用户控制终端1车载板的位置信息。

优选的，所述模块化车库单元还包括用户控制终端1故障时应急车位调度的管理员控制终端6，所述管理员控制终端6与车库管理服务器2、单元控制装置5信号连接，所述管理员控制终端6用于根据管理员提供的车牌号或车位号进行本模块化车库单元的车辆存入或取出，以及对车载板的状态及位置信息进行查询并上报车库管理服务器2。

优选的，所述管理员控制终端6设置有输入按键并轮询扫描其按键输入io，当指定按键按下时使用车位调度算法计算指定车载板调度至地面一层操作序列并至单元控制装置5完成调度操作；所述管理员控制终端6以一定的周期发送查询报文至单元控制装置5对车载板检测单元的状态及车载板位置信息进行查询并将查询结果发送至车库管理服务器2。

优选的，所述车牌识别与绑定单元以一定的周期发送查询报文至单元控制装置5对车载板检测单元状态及车载板位置信息进行查询，从而分析出车载板位置，当处于地面一层的车载板检测单元检测出有车辆进入时，所述车牌识别与绑定单元触发照相机对指定车位的车辆车牌进行识别并与车载板编号进行绑定，然后上报车库管理服务器2。

优选的，所述车辆存取单元以用户控制终端1提供的用户操作界面为输入设备，当用户在操作界面输入车载板编号或车牌编号后，所述车辆存取单元使用车位调度算法计算指定车载板调度至地面一层的操作序列并发送至单元控制装置5完成调度操作，最后发送车载板状态及车牌编号至车库管理服务器2。

优选的，所述用户智能终端4的反向寻车是用户智能终端4发出反向寻车指令，web服务器3收到指令后通过文件访问形式对停车库地图操作，根据停车库地图计算出反向寻车规划的路径并发送至用户智能终端4，所述用户智能终端4以图片形式显示停车库地图并在地图上以线条形式显示反向寻车路径。

优选的，所述智能立体停车库分散设置有多个不同的二维码，所述用户智能终端4通过扫描获取二维码编码，然后发送二维码编码至web服务器3，所述web服务器3返回二维码位置信息，所述用户智能终端4在停车库地图上显示当前二维码位置。

优选的，所述车载板检测单元和车库安全检测传感器为光电传感器。

优选的，所述用户智能终端4包括手机、电脑、平板、智能手表。

如图1和2所示，本发明智能立体停车库系统的控制方法，包括用户控制、车库管理、web服务、用户智能终端控制、模块化车库单元控制步骤，所述智能立体停车库至少包括两个模块化车库单元，所述模块化车库单元包括用户控制终端、照相机、车载板、车载板检测单元、升降装置、单元控制装置，具体步骤包括：

c、用户控制：包括车牌识别与绑定、车位调度、定时、车辆存取分步骤，具体包括：

a.1：车牌识别与绑定：通过用户控制终端控制照相机对进入本模块化车库单元的车辆车牌进行识别并与车载板绑定后上报车库管理步骤；

a.2、车位调度：通过用户控制终端根据车库管理步骤发送的用户预约取车命令对本模块化车库单元的车位进行调度；

a.3：定时：通过用户控制终端对本模块化车库单元已占用的车位定时并上报车库管理步骤；

a.4、车辆存取：通过用户控制终端根据用户提供的车牌号或车位号进行本模块化车库单元的车辆存入或取出；

b、车库管理：对整个停车库的所有车位状态进行监控和记录，以及解析web服务步骤发送来的控制命令并将相应命令分发至特定模块化车库单元、解析web服务步骤发送来的数据获取命令并完成相应数据的统计后发送至web服务步骤、对用户车辆在进入停车库时进行车位引导；

c、web服务：完成用户智能终端控制步骤的后端处理任务，以及响应车库运营商对停车库运行状态的统计查询；

d、用户智能终端控制：用户通过用户智能终端经web服务步骤，对停车库车位进行查询及预约保留、控制立体停车库对指定已存入的车辆调度至地面一层、反向寻车、电子缴费；

e、模块化车库单元控制：通过单元控制装置控制车载板检测单元对停车位有无车辆进行检测扫描并上报检测结果给用户控制步骤、对本模块化车库单元的车库安全检测传感器进行扫描上报检测结果给用户控制步骤及报警、对升降装置进行控制并上报车载板的位置信息给用户控制步骤。

优选的，本发明还包括管理员控制步骤，所述模块化车库单元还包括管理员控制终端，所述管理员控制步骤是在用户控制终端失效后通过管理员控制终端对模块化车库单元进行应急车位调度，所述管理员控制步骤根据管理员提供的车牌号或车位号进行本模块化车库单元的车辆存入或取出，以及对车载板的状态及位置信息进行查询并上报车库管理步骤。

优选的，所述管理员控制步骤通过轮询扫描其按键输入io，当指定按键按下时使用车位调度算法计算指定车载板调度至地面一层操作序列，然后发送操作序列至模块化车库单元控制步骤完成调度操作；所述管理员控制步骤还以一定的周期发送查询报文至模块化车库单元控制步骤对车载板检测单元的状态及车载板位置信息进行查询，然后将查询结果发送至车库管理步骤。

优选的，所述车库管理步骤接收web服务步骤发送的预约车位请求，首先判断停车库是否有剩余车位，如果有剩余车位，对车位总数上进行减一处理，然后对请求进行定时，当定时到达后指定车牌的汽车没有进入停车库，对车位总数进行加一处理并通过通讯代理通知web服务步骤；

所述车库管理服务步骤接收到web服务步骤发送的预约取车请求，首先解析出车牌对应的模块化车库单元的模块化车库单元，然后发送预约取车请求给用户控制步骤完成车载板的调度。

优选的，所述车牌识别与绑定分步骤是以一定的周期发送查询报文至单元控制装置对车载板检测单元状态及车载板位置信息进行查询，从而分析出车载板位置，当处于地面一层的车载板检测单元检测出有车辆进入时，触发照相机对指定车位的车辆车牌进行识别并与车载板编号进行绑定后上报给车库管理步骤。

优选的，所述车辆存取分步骤是以用户控制步骤提供的用户操作界面，当用户在操作界面输入车载板编号或车牌编号就能完成将指定车载板调度至地面一层的操作请求，在获取到操作请求后使用车位调度算法计算指定车载板调度至地面一层的操作序列，然后发送操作序列至模块化车库单元控制步骤完成车辆存入或取出调度操作，最后将发送车载板状态及车牌编号至车库管理步骤。

实施例

如图1和2所示，智能立体车库共有240个车位，智能立体停车库系统以每8个车位为一个模块化车库单元。每个模块化车库单元配备一个车牌识别照相机对地面一层的三个车辆进入口进行车辆车牌识别，每个模块化车库单元配备一个用户控制终端1和一个管理员控制终端6，管理员控制终端6配备管理员操作钥匙，只有管理员可以对管理员终端进行操作。用户控制终端1和管理员控制终端2通过rs485接口与模块化车库单元的plc控制器(即单元控制装置5)进行通讯，完成对plc控制器命令输出和状态获取。车牌识别照相机通过网线与用户控制终端1进行通讯。整个智能立体车库配备一个车库管理服务器2，车库管理服务器2与模块化车库单元通过网线连接形成一个局域网。

web服务器3部署于阿里云服务器，车库管理服务器2使用互联网与web服务器3进行数据交互，车库管理服务器2作为唯一的智能立体车库数据输入输出接口。

用户手机端4应用程序使用微信小程序实现，微信小程序通过互联网与web服务器2进行数据交互。

智能立体停车库系统的控制方法步骤如下：

s100：用户控制终端1使用基于arm的树莓派控制板，用户控制终端1的软件使用linux+qt方式实现；

s110：用户控制终端1应用程序通过rs485以1s的周期发送查询报文至plc控制器5，对车载板光电传感器状态及车载板位置信息进行查询，从而分析出车载板位置，当处于地面一层的车载板光电传感器检测出有车辆进入时，应用程序通过udp网络通讯报文触发照相机对指定车位车牌识别，如果识别成功则照相机返回车牌数据，应用程序对车载板编号和车牌数据进行绑定后上报车库管理服务器2；

s120：用户控制终端1根据用户手机4(即用户智能终端)进行车位预约并通过互联网与web服务器3连接，经解析向车库管理服务器2发送用户预约取车命令，用户控制终端1对本模块化车库单元的车位进行调度；

s130：用户控制终端1对进入本模块化车库单元并经车载板编号和车牌数据绑定的车辆占用的车位进行定时并上报车库管理服务器2；

s140：用户控制终端1设置触摸屏，应用程序在触摸屏上通过qt界面为用户提供操作界面，当用户在操作界面点击车载板编号或车牌编号就能完成将指定车载板调度至地面一层的操作请求，应用程序在获取到操作请求后使用车位调度算法计算指定车位调度至地面一层操作序列，通过rs485通讯接口发送操作序列至plc控制器5完成车辆存入或取出调度操作；

s200：车库管理服务器2的软件使用c#+sqlserver方式实现；

车库管理服务器2应用程序通过网络udp报文以1秒的周期轮询所有模块化车库单元的用户控制终端1和管理员控制终端6，控制终端1和6在接收到查询报文后回复本模块化车库的车载板信息和车牌信息，应用程序把接收到的数据存储于数据库中；当控制终端1和6复位重启时，首先发送查询报文至车库管理服务器2，然后下载当前模块化车库的车载板和车牌信息至控制终端1和6；

车库管理服务器2应用程序以存储过程的形式完成对数据库访问；

车库管理服务器2应用程序通过对控制终端1和6的查询，统计车载板调度运动时间，根据运动时间进行车位引导，使用户车辆可以平均分布的停放至整个车库，保证整个车库的机械磨损平均一致；

车库管理服务器2应用程序使用通讯代理dll完成与web服务器3的数据通讯；车库管理服务器2应用程序在接收到web服务器3发送来的预约车位请求后，首先判断车库是否有剩余车位，如果有剩余车位，只对车位总数上进行减一处理，并不发送操作指令至控制终端1和6，然后对请求进行定时，当定时到达后如果指定车牌的汽车没有进入车库，就对车库管理服务器2的车位总数上进行加一处理并通过通讯代理通知web服务器3；

车库管理服务器2应用程序在接收到web服务器3发送来的预约取车请求后，首先解析出车牌对应的模块化存车单元的用户控制终端1，然后发送预约取车请求至该控制终端1以控制将对应车载板调度至地面一层。

s300：web服务器3的软件部署于阿里云服务器，软件通过iis+asp.net实现；

web服务器3是对车库运营商所有智能立体停车库的互联网数据交互中心，web服务器3的应用程序汇总所有智能立体车库的车位使用情况数据；

web服务器3应用程序通过httpapi响应手机端4和网页端的数据访问请求；

web服务器3应用程序通过文件访问形式对车库地图操作，应用程序根据车库地图计算出反向寻车规划的路径并以文件的形式对所有路径进行保存，当用户在手机端4需要获取反向寻车请求后，服务器3直接读取相应路径数据发送至用户手机端4；

web服务器3应用程序以文件形式绑定二维码数据与车库位置信息供用户进行查询。

s400：用户手机端4的应用程序基于微信mina实现；

用户手机端4应用程序获取用户手机定位，发送定位信息至web服务器3，web服务器3返回附近智能立体停车库的车位使用情况，用户手机端4以地图形式显示附近智能立体停车库的车位信息；

用户手机端4应用程序在用户手机保存已输入过的车牌号，方便用户登陆时使用以往已使用过的车牌号进行预约取车和存车操作；

用户手机端4应用程序将用户根据预约存车界面的选择完成对立体停车库车位的提前保留，并通过界面显示预约有效剩余时间，如果有效时间耗尽则提醒用户并释放已预存车位；

用户手机端4应用程序将用户根据预约取车界面的选择完成立体停车库将指定已存的车辆调度至地面一层，方便用户直接驶离车库；

用户手机端4应用程序支持二维码扫描完成停车费的电子缴费，在缴费成功后通知车库门禁系统对该车牌进行放行，用户在缴费成功后有15min的离开时间，如果在15min内没有离开，用户需要对超时时间进行缴费，否则通知车库门禁系统缴费失效；

用户手机端4应用程序在用户手机端5以图片形式显示立体车库地图，并在地图上以线条形式显示用户出发点至车辆存放点的反向寻车路径规划；

用户手机端4应用程序支持二维码扫描获取立体停车库设置的二维码编码，发送二维码编码至web服务器3，web服务器3返回二维码位置信息，用户手机端4应用程序在立体车库地图上显示当前二维码的位置。

s500：plc控制器5的应用程序基于西门子s7300实现；

plc控制器5应用程序通过io通道对车位有无车辆的检测光电传感器进行扫描并上报检测结果给车库管理服务器2；

plc控制器5应用程序解析用户控制终端1和管理员控制终端6发送来的操作序列，驱动电机实现对相应车载板的调度；

plc控制器5应用程序对车库安全检测的光电传感器进行扫描并上报检测结果给车库管理服务器2，当车库中的车载板在运行的时候检测到安全光电传感器被阻断则控制喇叭进行报警。

s600：管理员控制终端6使用基于arm的树莓派控制板，管理员控制终端6的软件使用linux+c方式实现；

管理员控制终端6应用程序轮询扫描其按键输入io，当指定按键按下时，应用程序根据管理员提供的车牌号或车位号，使用车位调度算法计算生成将指定车位调度至地面一层的操作序列，然后通过rs485通讯接口发送操作序列至plc控制器5，plc控制器5控制完成指定车载板的调度；

所述管理员控制终端6应用程序以1秒的周期发送查询报文至plc控制器5，对车载板光电传感器状态及车载板位置信息进行查询，应用程序使用udp通讯报文发送车载板的状态及位置信息至车库管理服务器2。