智能立体车库设计

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1、中文摘要中文摘要: 智能立体车库是集机械自动控制技术和计算机技术等技术为一体的智能化、光机电一 体化物流储运系统。在我国汽车保有量越来越大、停车问题越来越严重的情况下,开发适合我国 国情的自动化立体车库,是解决停车问题的有效途径。本文叙述了智能立体车库的国内外技术与 研究发展现状,阐述了本研究课题的背景及研究意义,在较深入而系统地研究智能立体车库技术的 基础上,开发了一小型升降横移式智能立体车库。 本文对智能立体车库系统进行了方案设计及详 细设计。首先对车库构架的钢结构部分进行了优化设计,并对其进行了有限元分析。其次在分析 目前立体车库常用的传动系统基础上,确定了本车库的机械系统传动方案。然后

2、针对智能立体车 库的功能要求,提出了控制系统的总体方案。针对车库中的检测要求,确定了经济而适用的传感器。 在车库自动控制系统中,选用了 OMRON(欧姆龙或立石)公司的 C200H PLC 可编程控制器,并对 PLC 结点的分布作了详细的设计,给出了接线图。对立体车库系统,进出车时问是一非常重要的参 数,采用了优化算法以优化车库的运行效率 英文摘要英文摘要: Intelligent Three-dimensional Garage (ITG) is an intelligent OPTO-Mechatronics car- storing/retrieving system based on

3、automatics control technology and computer technology. In our country, as the automobile amount increasing ceaselessly, the situation is more serious and the parking problem becomes more and more difficult. An effective method to solve the parking problem is developing the Intelligent Three-dimensio

4、nal Garage which adapts to the current situation of our country. This paper reviews and summar.； ； 目 录 引言与摘要 一. 绪论 1.1 课题研究的背景及现状 1.2 课题研究目的和意义 1.3 立体车库的特点以及存在问题 1.4.项目研究的市场前景机械机构示意图 二.项目内容构成 1.智能道闸系统 1.1.1 系统构成 1.1.2 主要功能 1.1.3 电器特性 1.1.4 机械特性 1.1.5 技术指标 1.1.6 电器接线图 1.1.7 机械机构示意图 2.车库电控系统 2.2.1 控制原

5、理 2.2.2PLC 控制 2.2.3 操作箱 2.2.4 操作过程 2.2.5 电器系统图 3.安防报警系统 3.3.1 应用场合 3.3.2 设备构成 4.视频监控系统 4.4.1 系统要求 4.4.2 系统采集卡 4.4.3 安装步骤 5.计费管理系统 5.5.1 智能管理系统 5.5.2 软件安装 三.结论与展望 四.结束语 五.谢辞 六.参考文献 一一. .绪论绪论 1.1 课题研究背景和研究现状 (1)中国城市化进程的加快,导致城市人口急剧膨胀,由此带来了居住和交通的巨大压力. (2)交通工具的快速增加,增加了城市的停车难问题. (3)城市各项资源有限,特别是土地资源非常短缺. (

6、4)目前企业对立体车库产品本身开发和设计关注较多,但从企业长远发展的角度来对立 体车库营销战略进行研究的组织几乎没有(至少目前还没有检索到). 随着国务院中部崛起战略的实施，经济的发展迎来了新的机遇，伴随着经济的发展，越 来越多的私家车进入了家庭，由此而带来的城市中停车难的问题也越来越严重，例如长沙，北 京、上海、深圳这些经济更为发达的一线城市更早的遇到了停车难问题。在供需矛盾最为突出 的城市中心区，由于城市用地紧张和土地价格的昂贵，要在城市中心区域内开辟大范围的用地 来建设大规模的专用停车场显然行不通，在当前停车场设施严重滞后、机动车的拥有量急剧增 加和城市土地资源日益紧缺的多重矛盾下，必须

7、寻找到解决问题的办法，不能让停车问题成为 城市发展中的阻碍。面对矛盾，北京、上海、深圳等一线城市普遍采取的措施是利用立体停车 库的优点，合理规划，最大限度地解决停车难的问题。立体停车库在南京发展还刚刚起步，南 京机械式立体车库的发展必须加大力度。 1.2 课题研究目的和意义 随着城市汽车保有量的不断增加,停车难已经成为大中型城市城区的一个普遍现 象.立体停车库的应用成为解决城市静态交通问题重要途径.本文就是在这个大前提 下,系统探讨了应用层面最广的智能立体车库的结构、控制、联网与管理策略.以希望 能够对开发适合中国国情的智能立体车库的工作人员提供一个技术支持参考.文章先 从车库的选型着手,分析

8、了各类车库的功能特点与适用范畴.并结合静态交通规划层 面来进行车库的选址策划.随后详尽地以魔方式立体停车设备为例,讲解了设备的机 械构造、电气结构与安全装备设计,从硬件的层面对整个停车设备的结构进行阐述; 在控制策略中,提出以 PLC 控制为核心,具备 THREE-TIER 智能信息管理结构,和 XML 与 WE B 接口功能的控制方案;在文章的最后给出了基于排队论方法对停车库出入口特性进 行优化建模,从而获得智能停车库的流畅性优化设计. 1.31.3 立体车库的特点以及存在问题 立体式停车库分为机械式停车和自走式停车库两种。利用机械来存取停放车辆的整个停 车设施叫机械式停车库，以立体化存放的

9、机械式停车库叫机械式立体停车库。自走式停车库较 为常见，即驾驶员将汽车直接驶入（出）平面停车泊位的方式，包括路边停车、地下停车场平 面停车和地上停车场平面停车等。 相对于传统的自走式车库，机械式立体车库具有以下几个优点： 节省占地面积，空间利用率高； 机械式立体车库占地面积相当于同等地面车库的 1/3-1/20，其节地率与机械设备层数成线 性反比关系。对于城市寸金寸土的面积不大的黄金地带（长沙市国土局资料显示：在长沙城市 中心地带，每亩土地价值达到 700 万/亩） ，建机械式立体车库是一个既经济又合适的选择， （一 般用地在 500m2 以上才考虑建自走式停车场） ，其市场前景看好。 环境效

10、益好 立体式停车库可以将相对分散的停车位集中设置，用很少的面积停车，从而节省了大量的 用地，将节省的用地用来做绿化布置，改善停车场周围的环境，车位的集中布置还可以有效地 减少汽车对住户的噪音及尾气污染影响，虽然机械设备在运行的过程中会产生一定的噪音，但 如果规划合理，位置设置合理，对周围的噪声影响可以在最大限度内得到控制。 安全性能高，可有效避免车辆的丢失损坏 随着经济的不断发展，贫富差距的不断扩大，社会问题也越来越突出，私家车丢失的现象 也越来越突出，怎样防范自己的爱车被盗是许多车主非常苦恼的问题，机械式立体车库采用密 码输入取车增加了汽车停放的安全性。另外，机械式立体车库停车可以有效地防止

11、停放过程中 意外的刮擦及碰撞，避免引起不必要的麻烦。 可以灵活配置，充分利用零散地皮及对地形的适应性很强 根据日本学者 Dr.G.Fukchi 对日本 20 世纪 60 年代到 90 年代修建的 319 座地下车库调查， 地下车库单体最佳规模为 101200 个车位，因此，相比之下，机械式立体车库在平面上可以见 缝插针，规模可大可小，可单独设置，也可以并排设置，可依附建筑物也可以设在建筑物内， 适应性很广，具有很大的灵活性，能够充分利用各种“闲散消极”用地，为用地带来最大的价 值。 但是，相对自走式立体车库而言，机械式立体车库也存在以下几个缺点： 前期设备成本较高 将土地成本抛开考虑，机械式立

12、体车库设备的造价偏高。机械式立体车库采用钢质框架及 电动、机械智能传动装置构成，设计较为复杂，一次性投入较大。因此，适合于在土地成本大 的区域建设使用，而在土地成本较低的地方，建自走式停车库较为经济。 后期维护成本较高 机械立体车库在使用几年后开始进入维护期，而且需要专员操作进行维护、保养，以保证设备 运行的安全性、稳定性，技术性要求较高，因此，后期维护的成本比较高。 1.4.项目研究的市场前景 车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设 备的发展在国外，尤其在日本已有近 3040 年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了 成功。我国也于 90 年代初开

13、始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新 建小区内住户与车位的配比为 1:1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械 停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。 首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均 一辆车就要占据 40 平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高 80 90，如果采用地上多层（21 层）立体式车库的话，50 平方米的土地面积上便可存放 40 辆车， 这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。 机械车

14、库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位 置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。 在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管 理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥 其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。 这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。 二.项目内容构成 该智能立体车库由智能道闸系统、分散控制系统、电气控制系统、安防报警系统、视频监 控系统和车库管理系统等构成。 1.1

15、. 智能道闸系统智能道闸系统 现代企业管理部门为树立良好的企业形象，对所辖小区进行规范的现代化管理，已广泛地 采用电动 路闸取代落后的手动路闸，对出入车辆的进行高效管制。智能道闸系统已广泛应用于各种 花园别墅 小区、企事业单位车辆进出管理及车场路桥收费系统等领域。智能道闸系统采用先进的单 片计算机 控制，具有手控、遥控、防砸车自动落闸、停电自动解锁、可挂接各类电脑收费系统等功 能。 2.1.1 系统构成 智能道闸系统主要由智能 IC 刷卡装置、地感线圈、挡杆及挡杆控制器等构成。 2.1.2 主要功能 手动按钮可作升 、 降及停操作 无线遥控可作升 、 降 、 停及对手动按钮的加锁 解锁操作 停

16、电自动解锁，停电后可手动抬杆 具有便于维护与调试的自检模式 可选配车辆传感器，使具有车过自动落闸 防砸车或冲闸自动抬杆功能 可选配专为道路收费而增设的顶蓬及通道两对红绿灯 可选配光隔离长线驱动器，挂接到电脑 RS232-C 串行通讯接口。具备丰富的底层控制及状 态返回指令，使收费系统微机可对电闸作最完全的控制。 2.1.3 电气特性： 采用具备软件陷阱与硬件看门狗的单片机控制，永不死机 采用磁感应霍尔器件进行行程控制，非接触工作，永不磨损偏移 采用光电耦合、无触点、过零导通技术，主控板无火花无干扰高可靠工作 采用升降超时与电机过热保护，防止电闸非正常损坏 采用机械行程开关，进行切电总保护 宽范围的单相电源输入（160V-260V）适于恶劣的野外道路收费环境 光隔离串行通讯接口，隔离电压大于 1500V，确保上位微机安全，实现抗汽车电火花等强 电磁干扰的高可靠通讯 2.1.4 机械特性： 采用精密的四连杆机构使闸杆做缓启渐停无冲击的的快速平稳动作，并使闸杆只能在限定 的九十度范围内运