垂直升降式立体车库控制系统的制作方法

本发明属于车库控制技术领域，涉及一种垂直升降式立体车库自动控制系统。

背景技术：

立体车库与传统地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。例如，传统地下车库由于存在行车通道，停车密度受到限制，而如果采用立体车库，就不会存在该种限制，停车密度可以进一步提升，由此大大节省土地资源。此外，就停车用户体验度而言，传统车库需车主自行寻找车位，而立体车库通常仅需车主将车停放在车库指定位置便可离开，这提升了车主停车的便捷度。

当前立体车库主要存在以下3种立体车库，分别是升降横移式立体车库、平面移动式立体车库和巷道堆垛式立体车库。首先，升降横移式立体车库通过电机带动链条控制载车板载垂直方向和水平方向的移动来实现存取车，该类车库存在以下缺点：第一，空间利用率不高，每个存车单元必须空出一个车位来实现一层的车位横移和二层的车位垂直下降；第二，人工成本高，由于升降横移式立体车库属于半自动停车库，需要一个专业人士对车库进行操作。其次，平面移动式立体车库属于大型立体停车设备，其每层巷道可达到50m，停将近50辆车，但其存在以下缺点：第一，该类型车库仅适用于场地狭长的情况，第二，该机构取车包含横移和纵移两个环节，取车等待时间较长。最后，巷道堆垛式立体车库主要由堆垛机来完成车辆的存取，堆垛机可以在巷道中纵向移动的同时进行垂直升降，其停车过程安全可靠，空间利用率较高，但也存在设备结构复杂，成本高的缺点。

因此，目前亟需一种结构简单、空间利用率高且成本较低的立体车库控制系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种垂直升降式立体车库自动控制系统，便于设备升级换代，降低线路复杂性，方便停车操作，提升立体车库智能化程度。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种垂直升降式立体车库控制系统，包括车库控制系统外设、控制系统外部驱动电路、无线传感网络模块和基于sopc的车库控制系统；

所述车库控制系统外设，通过三合一减速电机与循环链条升降机构实现载车平台升降，通过远程实时监控系统实现车库实时监控，通过电磁制动器实现载车平台定点停放，通过梳齿交换式搬运器实现车辆搬运，通过移动终端与pc机实现人机交互，通过自落式安全立体车库防坠器实现载车平台坠落保护，通过门禁系统实现车辆进出管理，通过语音播报系统实现车辆停放引导；

所述控制系统外部驱动电路，通过变频器驱动电路实现三合一减速电机实现多段速运行功能，通过电磁制动器实现升降平台定点稳定停止；

所述无线传感网络模块，通过基于cc2530的激光测距模块实现实时测量载车平台位置，通过基于cc2530的光电传感模块实现车辆的定点停放，通过基于cc2530的梳齿交换式搬运器模块实现车辆搬运，通过基于cc2530的红外信号传感模块检测车内人员情况；

所述基于sopc的车库控制系统，通过以太网线实现与云端模块的数据交换，通过cc2530实现与无线传感网络模块的信号输出和接收，通过外部驱动电路实现变频器控制与电磁制动器控制。

进一步，所述车库控制系统外设包括循环链条升降机构(27)、门禁系统(24)、梳齿交换式搬运器(28)、梳齿交换式搬运器配套载车台(29)、电磁制动器(4)、三合一减速电机(11)、pc机(26)、远程实时监控系统(25)、语音播报系统(23)和自落式安全立体车库防坠器(30)；

所述门禁系统(24)用于管理车辆进出，同时根据车型判断车辆是否超过载车平台承载重量极限；

所述循环链条升降机构(27)用于将电机转动转换为载车平台的上下移动；

所述门禁系统(24)用于实现车辆扫码进入车库及付费取车功能；

所述梳齿交换式搬运器(28)、梳齿交换式搬运器配套载车台(29)用于实现车辆从升降平台转移至车位；

所述电磁制动器(4)用于链条制动，实现梳齿交换式搬运器配套载车台(29)定点稳定停放；

所述三合一减速电机(11)作为轿厢升降机构动力源；

所述远程实时监控系统(25)用于将车库当前状态的画面传送至pc机(26)，实现车库实时监控实现车库实时监控；

所述语音播报系统(23)用于播放车主当前是否已将车停至指定地点，若未停至指定地点，通过语音提示车主重新停车；

所述自落式安全立体车库防坠器(30)，在载车平台四角各安装一个，用于防止链条断裂，保护载车平台、小车及用户汽车的安全。

进一步，所述控制系统外部驱动电路由变频器驱动电路(8)和电磁制动器驱动电路(3)组成；

所述变频器驱动电路，用于驱动变频器从而控制三合一减速电机(11)多段速转动，实现载车平台的上下移动及定点停放，实现存取车功能；

所述电磁制动器驱动电路，由电磁制动器控制ip核(7)发出控制信号，控制一个固态继电器，实现电磁制动器的控制功能。

进一步，所述无线传感网络模块由基于cc2530的激光测距模块(17)、基于cc2530的梳齿交换式搬运模块(19)、基于cc2530的光电信号传感模块(20)和基于cc2530的红外信号传感模块(18)组成；

所述基于cc2530的红外信号传感模块(18)安装在车库入口处，用于检测车内是否有人，并将检测结果上传至无线传感网络，确保在无人状态下停放车辆；

所述基于cc2530的光电信号传感模块(20)安装在车库入口处梳齿交换式搬运器配套载车台(29)的四角，用于确认车辆是否停放在梳齿交换式搬运器的正确位置，并将检测结果上传至无线传感网络；

所述基于cc2530的激光测距模块(17)安装在梳齿交换式搬运器配套载车台(29)底部，用于测量当前载车平台与测量点的距离，并将测量数据上传至无线传感网络，从而得出升降平台减速及停止的时机；

所述基于cc2530的梳齿交换式搬运模块(19)用于实现基于sopc的控制系统对搬运器的远程控制。

进一步，所述基于sopc的车库控制系统包括变频器控制ip核(8)、电磁制动器控制ip核(7)、网口控制器(13)、uart串口控制器(15)、无线传感网络控制ip核(14)、sdram控制器(5)、flash控制器(6)、cc2530无线传感芯片(16)；

所述变频器控制ip核(8)用于向变频器发送控制信号，实现电机的多段速运行；

所述电磁制动器控制ip核(7)用于向电磁制动器驱动电路(3)发送控制信号，控制电磁制动器；

所述网口控制器(13)用于连接云端模块(21)，实现信号通过以太网口的收发；

所述uart串口控制器(15)用于连接cc2530无线传感芯片(16)，实现rs232通讯；

所述sdram控制器(5)用于控制初始设置数据的存储、数据的缓存；

所述flash控制器(6)用于控制系统中数据和应用程序的存储；

所述无线传感网络控制ip核(14)用于控制cc2530无线传感芯片(16)实现数据的定向收发；

所述cc2530无线传感芯片(16)用于接收无线传感网络中的信号并传达至基于sopc的车库控制系统，同时将基于sopc的车库控制系统中发出的指令传达至无线传感网络中。

进一步，所述变频器控制ip核(8)、电磁制动器控制ip核(7)、sdram控制器(5)、网口控制器(13)、uart串口控制器(15)、flash控制器(6)、无线传感网络控制ip核(14)通过sopc技术封装在单一fpga芯片中。

进一步，所述pc机(26)连接至与云端模块(21)连接，移动终端模块(22)通过无线网络连接至云端模块(21)。

本发明的有益效果在于：本发明所述的升降式立体车库系统，针对停车场场地利用率低，车位寻找困难，缴费繁琐等一系列传统停车场出现的问题，通过升降平台以及梳齿交换式搬运器实现车辆的立体停放，使车主可以用更少的时间完成泊车，基于sopc技术实现车辆停放状态检测，基于无线传感网络计数实现传感器信息的无线发送，以及无线控制受控设备，并能基于当前寄存器中的数值，实时在pc机或移动端上显示当前车位剩余量。该系统架构灵活、相较于传统立体车库采用plc为主控制器具有功耗低、灵敏度高的优点；采用sopc技术实现系统架构能解决采用传统的系统设计方法系统功能升级困难，维护性差以及设计的灵活性较低等问题，能有效地简化系统的构造、缩短从概念到实现的距离。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明所述升降式立体车库控制系统原理框图；

图2为车库控制系统框架及外设结构示意图；

图3为变频器工作电气原理图；

图4为垂直升降式立体车库存取车流程图。

附图标记：sdram1、flash2、电磁制动器驱动电路3、电磁制动器4、sdram控制器5、flash控制器6、电磁制动器控制ip核7、变频器控制ip核8、变频器驱动电路9、变频器10、三合一减速电机11、niosii软核处理器12、网口控制器13、无线传感网络控制ip核14、uart串口控制器15、cc2530无线传感芯片16、基于cc2530的激光测距模块17、基于cc2530的红外信号传感模块18、基于cc2530的梳齿交换式搬运模块19、基于cc2530的光电信号传感模块20、云端模块21、移动终端22、语音播报系统23、门禁系统24、远程实时监控系统25、pc机26、循环链条升降机构27、梳齿交换式搬运器28、梳齿交换式搬运器配套载车台29、自落式安全立体车库防坠器30、交流接触器km0～km431～35、固态继电器i～v36-1～36-5、交流接触器km537。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图4，为一种垂直升降式立体车库自动控制系统，如图1所示，该控制系统包括车库控制系统外设、控制系统外部驱动电路、无线传感网络模块和基于sopc的车库控制系统等。

车库控制系统外设包括门禁系统24、循环链条升降机构27、梳齿交换式搬运器29、梳齿交换式搬运器配套载车台30、电磁制动器4、三合一减速电机11、pc机26、远程实时监控系统25、语音播报系统23和自落式安全立体车库防坠器30；

如图2、4所示，当有车辆准备停车时，车主将自己移动终端22上显示的身份二维码扫入门禁系统24，pc机26接收到门禁系统24传达来的身份信息，通过因特网将数据同步至云端模块21，基于sopc的车库控制系统此时通过网口控制器14接收到云端模块21通过以太网发来的数据，此时变频器控制ip核8通过固态继电器36向变频器发送控制信号，最终控制三合一减速电机11驱动载车平台下降至车辆入口高度，期间sopc系统会不断判断激光测距模块14传来的距离数据，当载车平台与目标停放地点距离为设定远距离时电机转速从高速变为中速，当载车平台与目标停放地点距离为设定中距离时电机转速从中速变为低速，在到达目标高度后，电机停止运转，电磁制动器4将循环链条升降机构27固定；与此同时车主在语音播报系统23的指导下将车停放在指定位置，指定位置停放通过基于cc2530的光电信号传感模块20确认，离开车辆后在移动端上确认停车；此时基于cc2530的红外信号传感模块18检测车内是否有人，确认无人后，sopc系统经由cc253016芯片向基于cc2530的梳齿交换式搬运模块19发送控制信号由此控制梳齿交换式搬运器29将汽车从入口搬运至载车平台，并通过基于cc2530的激光测距模块17定位目标车位高度；载车平台升降至指定高度后，梳齿交换式搬运器29再将车辆搬移至车位。

当用户需要取车时，在移动终端22预约取车时间，云端模块21将该信息通过以太网再经由网口控制器13传递至基于sopc的控制系统，此时变频器控制ip核8通过固态继电器36向变频器10发送控制信号，控制三合一减速电机使载车平台升降至指定车位高度，与取车流程相同，最终将车辆搬运至车库出口；

自落式安全立体车库防坠器30在载车平台的四角各安装一个，当链条断裂时，防坠器滑块在所连弹簧拉力下向下移动，通过斜面产生的压力克服挂钩所连弹簧的复原力使挂钩旋转并移动插入防坠卡槽内，实现载车平台的锁止。除此以外为了故障能及时维修，链条断裂时能触发自落式安全立体车库防坠器30内开关，产生高电平信号，该信号将驱动一个固态继电器，最终触发声光报警以及控制交流接触器km537切断变频器驱动电路、电磁制动器驱动电路电源；

当载车平台出现超速升降时，根据基于cc2530的激光测距模块17监测到的距离变化量，主控制系统可进行运算从而求得运行速度，当运行速度高于1.05倍的设定最大速度时，控制三合一减速电机11不再工作，并使电磁制动器夹紧循环链条升降机构。

基于cc2530的激光测距模块17、基于cc2530的红外信号传感模块18、基于cc2530的光电信号传感模块20通过2.4g无线网将信号发送至连接cc2530无线传感芯片16，基于cc2530的梳齿交换式搬运模块19接收cc253016发送的控制信号。

基于cc2530的红外信号传感模块18安装在车库入口处；基于cc2530的激光测距模块17安装在载车平台底部；基于cc2530的光电信号传感模块20安装在车库入口处梳齿交换式搬运器配套载车台29的四角以确定当前汽车所停位置；远程实时监控系统25可将摄像头捕捉的车库画面传达至pc机26；循环链条升降机构27起到传动作用，将电机转轴旋转转化为载车平台升降；控制系统外部驱动电路由变频器驱动电路9、电磁制动器驱动电路3组成；如图3所示，变频器驱动电路9，由变频器控制ip核8发送控制信号，驱动固态继电器36，由此控制交流接触器31-35的得电与失电，从而实现变频器10控制三合一减速电机11多段速转动，实现载车平台的上下移动及定点停放，实现存取车功能；电磁制动器驱动电路3，通过电磁制动器控制ip核7，控制一个固态继电器，再由该固态继电器控制一个交流接触器的一对常闭触点，最终实现电磁制动器的控制功能；

无线传感网络模块由受控设备或传感器与cc2530芯片组成的不同小模块构成，这些小模块通过cc2530芯片将数据同步至基于sopc的控制系统，这些数据再通过以太网线传达至云端模块21，最终实现信号的无线传递和集中收发；

基于sopc的车库控制系统用于实现变频器控制、电磁驱动器控制和无线传感网络模块控制，包括变频器控制ip核8、电磁制动器控制ip核7、网口控制器13、uart串口控制器15、无线传感网络控制ip核14、sdram控制器5、flash控制器6、cc253016；

变频器控制ip核8用于向变频器发送控制信号，实现电机的多段速运行；所述电磁制动器控制ip核7用于向电磁制动器驱动电路发送控制信号，控制电磁制动器；网口控制器13用于连接云端模块，实现信号通过以太网口的收发；uart串口控制器15用于连接cc2530无线传感芯片，实现rs232通讯；sdram控制器5用于控制初始设置数据的存储、数据的缓存；flash控制器6用于控制系统中数据和应用程序的存储；无线传感网络控制ip核14用于控制cc2530实现数据的定向收发；cc2530无线传感芯片16用于接收无线传感网络中的信号并传达至sopc系统，同时将sopc系统中发出的指令传达至无线传感网络中。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。