基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小型智能地下立體停車庫

嚴(yán)浩華 趙誠 黃禎晨 李洋 王浩

摘 要：為解決傳統(tǒng)停車庫存在的停電時(shí)車輛易墜地碰撞、積水損傷車體等問題，設(shè)計(jì)了一款基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小型智能地下立體停車庫。該智能停車庫可通過手機(jī)APP操控，方便簡單，具有較好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);立體停車庫

1 作品簡介

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的小型智能地下立體停車庫控制模塊分為智能終端和受控停車裝置，即可通過智能手機(jī)APP遙控立體停車庫，實(shí)現(xiàn)車輛存取。為實(shí)現(xiàn)快捷取車，采用電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)頂絲固定的16齒同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，同步帶輪通過同步帶帶動(dòng)雙槽同步帶輪，經(jīng)梯形螺母帶動(dòng)絲桿傳動(dòng)將旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)的技術(shù)方案。該方案既可實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)快捷取停車，又可保證司機(jī)出庫的安全。

車庫本身的螺絲螺桿結(jié)構(gòu)具有自鎖功能，若發(fā)生緊急停電事故，可使車庫懸停，避免因停電車庫自墜導(dǎo)致車體擦傷或者碰撞變形等事故。

當(dāng)下暴雨或者其他原因?qū)е屡潘粫硶r(shí)，該裝置在地下裝有監(jiān)測水位的浮子，一旦進(jìn)水，位于上層的電機(jī)將車庫上升，升至地面以上，確保汽車避開損害。

為充分利用有限空間來高效解決停車泊位供給不足和與環(huán)境之間的沖突，相對(duì)于傳統(tǒng)的平面停車庫和立體停車庫，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠?qū)⑼＼囄煌卣怪恋叵驴臻g，延伸出兩個(gè)停車位，節(jié)約土地資源，提高土地利用率，減少路面泊車，弱化道路擁擠情況，節(jié)能環(huán)保;同時(shí)能夠智能化遠(yuǎn)程操控，通過手機(jī)界面即可智能控制車輛進(jìn)出及停車位的上升與復(fù)位，方便快捷，提高了車庫的管理效率，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效融合。此外，在無電情況下可以實(shí)現(xiàn)無電自鎖，保證停車安全，減少不必要的麻煩。

2 工作原理

2.1 設(shè)計(jì)思路

使用STM32單片機(jī)通過M6312網(wǎng)絡(luò)模塊連接到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，單片機(jī)通過各類傳感器實(shí)時(shí)采集立體停車庫內(nèi)的狀況傳輸至物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，比如顯示停車庫內(nèi)的空余車位等。用戶可通過手機(jī)APP軟件對(duì)立體停車庫進(jìn)行反向控制，控制立體停車庫上升的層數(shù)，停取后控制復(fù)原車位，實(shí)現(xiàn)智能互聯(lián)。

2.2 總體結(jié)構(gòu)

停車庫受控裝置包括上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)。上層結(jié)構(gòu)包括圖1所示的地表綠化層、雙車位和具有支撐和傳動(dòng)作用的絲桿結(jié)構(gòu)，其中車庫在絲桿作用下懸空，絲桿支撐整個(gè)車庫。下層結(jié)構(gòu)包括信號(hào)接收器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、傳送螺母和采用皮帶做傳送帶的部分，下層結(jié)構(gòu)固定在機(jī)架上，如圖2所示。上下層結(jié)構(gòu)通過絲桿和傳動(dòng)螺母相互配合構(gòu)成停車庫。

2.3 功能原理

2.3.1 物聯(lián)網(wǎng)取車

停車庫未升起狀態(tài)的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

司機(jī)只需要在手機(jī)上操作即可升起停車裝置，當(dāng)裝置升至指定位置后停止運(yùn)動(dòng)，如圖4所示。圖5為停取第二層停車位的示意圖。當(dāng)司機(jī)想將車停在第二層時(shí)則按下對(duì)應(yīng)按鈕即可，工作原理同上。停車完畢，司機(jī)出庫確保安全后按下復(fù)原按鈕，此時(shí)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)裝置復(fù)原。

2.3.2 停電制動(dòng)

文中設(shè)計(jì)的停車設(shè)備可避免車庫上升過程中遇到緊急停電事故造成的危害。立體停車庫的支撐部分為螺桿，如果螺桿不發(fā)生滑動(dòng)則可使車庫懸停，同時(shí)螺絲螺桿結(jié)構(gòu)還自帶自鎖功能。來電后系統(tǒng)可正常工作。

2.3.3 防積水淹車

當(dāng)因?yàn)橄掠昊蚱渌驅(qū)е屡潘粫硶r(shí)，通過監(jiān)測水位的浮子測量水深，一旦超過閾值，便啟動(dòng)位于上層的電機(jī)使整個(gè)車庫上升至地面以上，然后應(yīng)用傳動(dòng)裝置螺桿螺母機(jī)構(gòu)特有的自鎖功能，將立體停車庫懸停在地面以上，避免汽車被水淹泡的問題。

2.3.4 核心技術(shù)

智能終端裝置和遠(yuǎn)程預(yù)約：本產(chǎn)品采用STM32單片機(jī)技術(shù)，通過M6312網(wǎng)絡(luò)模塊連接到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸并通過智能手機(jī)APP遙控立體停車庫，完成車輛存取。

智能防積水：車庫底部設(shè)置有水位傳感器，水位傳感器將水位信息傳入控制模塊。

四柱絲桿同步帶輪結(jié)構(gòu)與調(diào)節(jié)傳送帶機(jī)構(gòu)：絲桿用于車庫升降，電機(jī)為同步輪與皮帶工作提供動(dòng)力;調(diào)節(jié)傳送帶機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)裝置的安裝維護(hù)。

3 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）生態(tài)親和性

本停車庫在并不破壞車庫占用的原有綠化（除了樹木之外的灌木、草叢等植被），而是在地下巧妙設(shè)計(jì)立體停車庫。使居民小區(qū)、商業(yè)街、景區(qū)景點(diǎn)等地在最大程度上保留綠化設(shè)施，方便用戶智能存取車輛。使地表土地資源得到最大化利用，而且最大程度上保留原地的綠化面積，使得原有環(huán)境親和自然，給人綠意盎然之感。

（2）機(jī)械裝置輕巧

該設(shè)計(jì)采用皮帶傳動(dòng)和絲桿傳動(dòng)，相比于現(xiàn)有的升降橫移類立體停車裝置中的鏈條傳動(dòng)和鋼絲繩傳動(dòng)，皮帶具有成本低、容易安裝和檢修方便等優(yōu)點(diǎn)，且在工作中能緩和啟動(dòng)時(shí)過流對(duì)電機(jī)壽命的影響，同時(shí)皮帶傳動(dòng)較為平穩(wěn)，噪音小。絲桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，成本較低，具備自鎖功能，車庫可以平穩(wěn)升降。

（3）智能遠(yuǎn)程控制

停車系統(tǒng)使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在用戶與系統(tǒng)之間搭建聯(lián)通平臺(tái)。用戶存取車輛時(shí)，可通過手機(jī)界面操作，方便快捷;智能化的防積水系統(tǒng)代替了人工看管，節(jié)省了大量人力、物力的投入。

（4）無電自鎖和防積水功能

立體停車庫可以在停電時(shí)自鎖，防止停車庫因突然停電在自身重力作用下快速下降造成財(cái)產(chǎn)損失;當(dāng)積水達(dá)到閾值時(shí)，停車位自動(dòng)升起，保護(hù)車輛。

4 市場前景

（1）汽車保有量上升，停車位缺口巨大，立體停車庫市場空間廣闊

我國汽車保有量升為全球第二位，保有量快速增長帶來停車泊位的剛性需求。截至2017年6月底，全國機(jī)動(dòng)車保有量3.04億輛，其中，6個(gè)城市超300萬輛，23個(gè)城市超200萬輛，49個(gè)城市的汽車保有量超100萬輛。根據(jù)國家發(fā)改委公布的數(shù)據(jù)，目前我國大城市小汽車與停車位的平均比例約為 1∶0.8，中小城市約為1∶0.5，與發(fā)達(dá)國家1∶1.3的停車位比例相比，我國車位比例嚴(yán)重偏低，停車位缺口超5 000萬個(gè)。

在如此大的需求之下，機(jī)械式停車設(shè)備新增泊位數(shù)和立體車庫銷售規(guī)模均呈上升趨勢。

（2）立體車庫主要以住宅配建為主

對(duì)應(yīng)用場景而言，我國立體車庫主要為住宅小區(qū)業(yè)主使用、公共配套和單位自用，并以占比超過一半的小區(qū)停車需求為主，而公共配套和單位自用的用戶占比約20%。本裝置主要用戶群體為小區(qū)業(yè)主。

（3）技術(shù)創(chuàng)新，響應(yīng)生態(tài)政策

目前國內(nèi)大型停車場不僅占地面積大，造價(jià)成本高，且突發(fā)停電時(shí)不能取車，或存在停車庫遇積水損壞車體等缺陷。本裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，不僅生態(tài)環(huán)保，更具有無電取車和防積水等功能，較好地解決了小區(qū)停車難問題。