一种基于垂直循环立体车库的两级控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种车库控制系统，具体涉及一种基于垂直循环立体车库的两级控制系统，属于智能车库技术领域。

背景技术：

随着我国经济的快速发展, 汽车购买力的不断提高, 汽车保有量的快速增长, 造成了国内城市中心和住宅小区内的停车难问题。垂直循环立体车库其占地面积少, 能充分利用土地上方的立体空间，较好的解决当前国内的停车难的问题。目前，传统的垂直循环立体车库控制系统如图1所示，车库控制系统为单级控制系统，仅具有按键人机交互界面、车库车辆位置检测、声光报警和电机控制的功能。其单级控制系统的最大的缺点在于功能少、决策命令单一和故障定位难。所述功能少，主要体现为车库系统未联网，车库的统一管理不方便，人机交互方式单一，用户只能通过按键存取车辆，对车库操作不熟悉，造成存取车困难，以及缺少对车库电机故障的检测。所述决策命令单一，主要体现为当车库的单级控制系统CPU出现故障时，对车库内的车辆存在安全隐患，维修人员不能及时定位问题点，造成维修困难。所述故障定位不准确，主要体现在车库未联网，当车库出现故障后，需要派遣专业的维修人员到现场检查和维修。针对目前传统的垂直循环立体车库控制系统存在的问题，这在很多场合会造成用户使用车库体验差，出现问题时，可能造成用户的经济损失，维修人员在定位故障点时工作量大等缺点。为了解决上述问题，有必要设计一种垂直循环立体车库的两级控制系统。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种基于垂直循环立体车库的两级控制系统，具有两级控制系统共同决策车库命令，增强垂直循环立体车库的运行稳定性，同时克服传统的垂直立体车库控制系统的功能少、决策命令单一和故障定位难的缺点。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：提供一种基于垂直循环立体车库的两级控制系统，其包括：车库中央核心控制系统和车位控制系统，所述车库中央核心控制系统还包括中央核心控制器、超级电容备用电源电路、语音提示模块、人机交互触摸屏和车库服务器，所述车位控制系统还包括车位控制器、电机电源故障检测电路、人与动物误入检测模块、车辆位置检测单元和4~20mA隔离变送器，所述中央核心控制器和车位控制器之间建立RS422全双工通信，共同决策车库运行命令和反馈车库运行状态，所述超级电容备用电源电路的电源端连接到中央核心控制器供电端，所述语音提示模块连接到中央核心控制器输出端，所述人机交互触摸屏与中央核心控制器建立双向通信，所述车库服务器与中央核心控制器和客户端手机APP建立网络通信，所述电机电源故障检测电路、人与动物误入检测模块和车辆位置检测单元连接到车位控制器输入端，所述4~20mA隔离变送器根据车位控制器输出的电压信号，转化为4~20mA电流信号，用以控制垂直循环立体车库电机的速度。

作为上述方案进一步的改进，所述中央核心控制器和车位控制器的微控制芯片都为STM32F103VET6单片机，所述人机交互触摸屏为8寸电阻式触摸屏，所述超级电容备用电源电路为LM393比较器电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果。

车库功能丰富，具有两级控制系统、车库与服务器联网上传车库状态和故障、语音提示、触摸屏人机交互、超级电容备用电源电路、隔离变送器控制车库电机转速和电机电源故障检测等功能。

采用两级控制系统，共同决策车库运行命令，其中一个控制系统出现故障后，车库能及时发现并上报服务器，保障车库安全、稳定的运行，避免用户的车辆出现损坏。

车库采用语音提示和8寸触摸屏进行人机交互，用户通过语音和触摸屏进行交互，更容易明白垂直循环立体车库的存取车方式，避免因用户不清楚车库操作方式而出现意外。

车库备用电源采用超级电容供电，当车库因突然停电而失去供电后，超级电容立即释放能量到中央核心控制系统，同时中央核心控制系统通过电源检测到车库失去供电，立即将垂直循环立体车库当前数据进行备份，避免因突然停电造成的数据丢失。

垂直循环立体车库的车位控制系统采用4~20mA隔离变送器控制车库电机转速，能够加快存取车效率，提高用户体验。

垂直循环立体车库两级控制系统实时检测垂直循环立体车库电机电源供电状态，当三相交流接触器电路老化或损坏后，系统能及时发现并上报车库服务器。

附图说明

图1为本实用新型传统垂直循环立体车库控制系统功能示意图。

图2为本实用新型总体功能结构框图。

图3为本实用新型超级电容备用电源电路原理图。

图4为本实用新型电机电源故障检测电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。本实用新型总体功能结构框图如图2所示，一种基于垂直循环立体车库的两级控制系统，其包括：两级控制系统，所述两级控制系统分别为车库中央核心控制系统和车位控制系统，两级控制系统全部采用STM32F103VET6单片机作为主控制芯片，其具有高达512KB 的FLASH，系统时钟72MHz ，性价比高，能够可靠地对系统任务进行全面的管理。中央核心控制器和车位控制器之间采用RS422的差分全双工接口标准，建立通信协议，两个控制器通过可靠的交互进行数据交换，共同决策车库命令信息，保障车库安全和稳定的运行。当车库中央核心控制器出现故障后，车库服务器与车库建立的网络连接丢失，两者建立的网络心跳包超时未接受，服务器则判断此车库出现网络故障，派遣维修人员到对应车库进行维修，且车位控制系统不受影响，正常工作；当车位控制器出现故障后，中央核心控制器与车位控制器建立的RS422通信接口失去数据交互，当中央核心控制器检测到两者通信超时后，立即上报车位控制器通信故障到服务器，且触摸屏显示系统故障，阻止用户继续操作车库，避免出现意外。

如图2所示，所述超级电容备用电源电路，中央核心控制系统主控制芯片工作电源为3.3V，同时为中央核心控制器微控制芯片配备超级电容作为备用电源，车库突然断电后能够使中央核心控制系统后备寄存器持续工作，及时存储车库运行信息，避免车库数据丢失。

所述语音提示模块，采用带存储芯片，语音功放电路为25W的语音提示模块，语音提示模块提前根据触摸屏上的操作步骤和用户车辆的实时位置的不同，预存好对应的提示语音，用户使用车库时，根据对应操作播放对应提示语音，达到触摸屏与语音同步提示用户的效果。

所述触摸屏人机交互，采用8寸电容式触摸屏，编写友好人机交互界面，具有用户界面和管理员界面，可以通过相应界面访问对应交互界面，触摸屏首页支持广告投放，创造额外效益。

所述车库服务器，采用每个城市一个服务器的搭建方式，实时检测城市中的垂直循环立体车库状态，垂直循环立体车库中央控制系统上负责互联网通信的外设为基于TCP/IP的以太网通信模块，TCP/IP模块能够通过网线连接上互联网，与网络端的车库服务器进行通信，实现服务器的命令下发和车库终端的车位信息和故障信息等车库信息的上报，用户同时可以通过手机APP访问各个城市中的车库信息，方便用户寻找停车位。

所述电机电源故障检测电路，实时检测车库电机供电接触器开关状态，接触器线圈出现老化或故障时，系统及时发现并上报车库服务器，管理人员及时安排维修人员到现场进行维修。

所述人与动物误入检测模块通过微波和红外检测车库内是否存在移动物体和红外源，用于判断车库内部是否存在人和动物。

所述车辆位置检测单元实时检测车辆位置状态，根据车辆当前状态进行语音提示停车。

所述4~20mA隔离变送器根据车位控制器，根据车位控制系统输入模拟电压信号，转化为4~20mA电流信号，输出电流信号到变频器，用以控制垂直循环立体车库的电机速度。

本实用新型超级电容备用电源电路原理图如图3所示，所述U1为双电压比较器芯片LM393，该芯片采用单电源3.3V供电，其正极性端接入电压为R1和R2电阻将5V外部电源分压后的电压，其分压后的电压要低于芯片供电电压，可选择常用的R1为4.7K电阻，R2为3K电阻，分压得到1.95V电压；负极性接入电压为R3和R4电阻将3.3V电压分压到正极性输入电压以下，可选择常用的R3和R4都为10K电阻，分压得到1.65V电压；芯片输出端接R5到3.3V作为上拉电阻，保障芯片上电瞬间，芯片工作不稳定时，输出为高电平；当车库供电正常时，LM393芯片的正极性端电压高于负极性端，芯片输出端为高电平；当车库供电异常，突然断电时，5V电源快速掉电，而3.3V电源，配置C1为超级电容，突然掉电后，超级电容释放能量，维持电压到3.3V，此时LM393芯片的正极性端电压降低到负极性端电压以下，芯片输出端为低电平，中央核心控制系统检测到芯片输出端为低电平时，判断车库已掉电，立即保存车库当前的运行数据到存储芯片，保证车库数据不丢失。

本实用新型电机电源故障检测电路原理图如图4所示，所述L1，L2，L3，N为三相电供电；所述QF1为三相空气开关，人为控制车库电机供电；所述KM为三相交流接触器，可以通过电路触发其通断，用来控制电机供电；所述AI1为隔离变送器的输出控制信号端，接入到变频器，用于控制车库电机转速。所述相序保护器为检测三相电相序，如接入相序错误，相序保护器控制接触器断开车库电机供电，保护电机安全；所述STP为急停开关，当车库发生意外时，车库外人员可以按下急停开关，断开车库电机供电，保护车库和车辆安全；所述MCU为车位控制系统的控制信号，用于控制接触器线圈的导通；所述M为车库电机，其转速受隔离变送器和变频器控制；三相交流接触器的反馈端子1，连接到车位控制器输入端，其状态与接触的触头的开关状态一致，通过车位控制器检测其导通状态，用来判断接触器吸合状态和车库电机供电状态，达到检测电机电源故障的目的。