机械式立体停车库智能化技术的应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 94 机械式立体停车库智能化技术的应用研究 郭双龙 河南中贸国源停车管理有限公司，河南 郑州 450000 摘要：摘要：机械式立体车库作为当前城市化发展进程下的一种新型车库结构，能够更好的利用空间资源，减少对占地空间的应用，为城市营造良好的停车环境。根据立体车库系统的整体构成，分析智能化运行的特点，探究车库结构安装、机电设施以及智能设施安装的技术要点，通过停车库智能化系统实现对车库运行的安全控制，提高车辆出入库效率。关键词：关键词：机械式车库；立体停车库；智能化系统；机电安装 中图分类号：中图分类号：U468.5 0 引言 立体化停车库的设计与应用已成为城市规划建设的重要组成部分，对于挖掘空间资源、缓解停车压力有着重要意义。立体停车库可以更好的满足人们的停车需求，打造智能化停车库可以实现停车与取车的自动化与智能化，提高车库运行的安全程度，根据空间情况建设停车位，在智能技术的引领下提高车库运行水平。1 机械式立体停车系统构成 智能化机械式立体停车系统的构成大致包含以下几部分：（1）机械系统，其中包含升降机、钢架结构、自动门，在计算机的操控下使车辆完成纵横平移和出入库操作。（2）电气控制系统。车库整体由 1 台控制系统管控，依靠 1 套 PLC 完成对升降机和搬运台车的控制，实现车辆自动存取。PLC 控制模式与车库运行情况都会通过系统展现出来，并接收来自系统的调车命令。不同位置的车辆出入库会在 PLC 接收到指令后，根据车位当前存放情况实施智能化调度1。2 机械式立体停车库智能化特点分析 首先，设备的智能化。车库内的设备从设计阶段开始就采用了智能模块化设计方案，利用 PLC 控制系统的遥控和预约作用，缩短车辆存取时间，引导升降导向装置高效运行，降低噪声。其次，操作智能化。车库采用触屏式人机交互界面，基于智能化自动控制模式下，利用 IC 卡或二维码完成车位的自动选取，凹槽超宽设计方便驾驶员取车，同时在紧急开关与时效控制等人工智能模式下提高取车效率。再次，监控与管理的智能化。停车库内配置智能化管理系统，支持自动收费，IC 卡收费系统包含信息、计价与收费等功能，能够让车库的收费达到全智能化效果。车库为车位提供了检测系统，以便系统及时掌握车位状态信息，采用遥控的方式监控当前设备运转和车辆出入库情况，指导车辆停放，避免车辆盗失。最后，安全模式智能化。停车库的开关采用双保险限位模式，极限智能保护装置中包含防震、光电保护与安全栅连锁等保护设施，同时系统可对设备运转状态进行 24 小时全天候监控，促进车库维保智能化，降低车库故障发生率2。3 机械式立体停车库智能化技术的应用研究 随着科技的不断更新智能停车场也不断增加，尤其是新技术的开发和应用，让智能停车系统更加便捷实用。深入研究智能化技术在机械式立体停车库设备的具体结构、设备性能、设备可靠性、设备技术水平等方面的应用研究。3.1 出入口部分 该部分是驾驶员与车库系统的交接位置。产品在出入口位置布置了非常完善的车辆引导系统、车辆规格检测系统、停车辅助定位系统。能够帮助驾驶人员在出入口处方便地停放车辆。3.2 升降机部分 下图是升降机示意图。中国科技期刊数据库 工业 A 95 图 1 升降机示意图 升降机完成出入口到地下车库的垂直输送；升降机升降部分由升降电机驱动，设有位置和速度检测装置，使升降动作位置准确，同时在各个需要平层的位置都有行程开关保护，保证升降动作准确无误。对升降动作，我们还设置了极限保护和运行速度检测，在系统运行到极限位置或没有按照指定速度运行时系统自动停止运行。为了防止系统平层后升降车盘位置偏离，设置了防坠落装置，示意图如下：图 2 防坠落装置示意图 当升降车盘达到平层位置时，平层伸缩杆伸出到升降井道的固定装置中，保证升降车盘不能动作。3.3 横移台车部分 下图是横移台车示意图。横移台车部分主要负责车辆在巷道内的搬运工作，实现横向运动。由变频控制的电机驱动，加减速距离为 1m，即在 1m 距离内从静止状态加速到最大速度，减速过程以同样的加速度来减速。运动位置控制由激光测距仪完成，速度控制由编码器进行反馈。为了避免土建误差的影响，定位由动态调整机制保证定位精度。图 3 横移台车示意图 3.4 智能搬运器部分 夹持智能搬运器，较梳型而言它不仅具备梳型交换搬运器设备所具有的一切功能及安全保障措施，并成功摒弃了梳型的各种缺陷结构，设备安全、稳定、可靠、性能卓越。智能搬运器系统负责车辆的纵向运送工作，其主要负责将车辆从车位到横移台车再到出入口之间的车辆交接。智能搬运器的控制系统采用了变频调速技术或伺服驱动技术，使设备运行速度快、行驶平稳，定位准确。3.5 PLC 控制系统 设备的控制灵魂由西门子 PLC 担当，CPU315-2DP或 CPU400 作为控制系统主站，每一台运动设备作为一个从站，即升降机、横移台车为从站。从站上的所有控制信号、激光测距仪、变频器通过 PROFIBUS 与主站进行数据通信。由于该网络强大的功能，使各个设备间的通信电缆只有一条 PROFIBUS 线，改变了以前集中控制中出现的大量现场信号走线，使系统可靠性高，故障排查简单易行。3.6 变频定位系统 每台电机独立变频器控制。这种配置方式虽然使得系统成本提高，但我们用高成本换来了高可靠性，换来了少的售后服务成本。每台电机独立变频器使系统匹配程度高，每台电机可以设置其配套的变频器，参数独立性强，参数匹配好，避免了一台变频器带多个电机导致的电机烧毁现象。3.7 无级调速系统 系统加入速度控制和位置控制双反馈控制。在其他厂家的系统中，都不具备速度控制功能，速度控制使系统对速度是可控的，系统运行速度完全由控制程序决定，而不是靠制动系统决定，所以当系统要求实现零转速时，系统仍然能够达到输出转矩要求。同时，系统的速度控制功能使系统实现无级调速，速度变化平缓，不至于导致系统受到很大的冲击，使设备的使用寿命延长。整个系统对电机制动器的磨损和要求大大降低，系统在电机的控制下达到静止时才需要制动，电机制动器基本没有磨损问题，从而减少电机刹车调整次数。3.8 故障诊断、保护与备份系统 具有故障预测和预设故障通知功能，防患于未然。由于大部分外围设备的故障都是在系统待机状态发生的（仅有极个别故障是系统运行时发生的，比如传感器故障基本上是因为传感器本身寿命、环境因素等在待机状态下失效，但由于系统检测问题一般都是到运行状态才能体现）。中国科技期刊数据库 工业 A 96 3.9 数据库管理系统 数据库管理功能强大，具备进出车时间记录、卡号记录、停车费计算。具有长期卡客户、临时卡客户、有效期限制、黑名单设置、统计方式设置、查询设置和系统计费方式设置等功能，使用灵活方便。数据库系统能够在规定时间内自动备份，数据备份在查询时与当前所用数据库具有同等的效率。数据库系统具有远程访问功能和网络功能，可以与外界其他数据库系统进行信息交换。3.10 设备状态远程显示 设备具有高速 ETHERNET 接口，使设备的远程显示成为可能。根据用户的需要，可以配置彩色或黑白显示屏，在市政允许的情况下对车库进行宣传、车辆引导。对于大型自动化停车库，远程显示是必不可少的。通过远程显示，及时通知用户选择正确的出入口，不仅对设备的合理利用有利，而且可节约用户存车时间，给用户提供很大方便。远程显示同时也是一个很好的宣传工具，为车库及其相关设施是一个有效的宣传。3.11 机电安装智能化技术 对于立体车库机电设施的智能化安装技术，相关要点大致如下：（1）根据人员和车辆在车库的出入情况，合理设置操作位置。（2）对于金属结构的电气设备，无论是外壳、保护层，还是变压器，都要安装接地装置。（3）控制电路中所有仪表与操作开关的使用用途需要被标注在盘的正面，同时还要标注内部元件的大致信息。（4）装配的滑触导管开口朝下，继电器电刷与导体贴近，保障安全滑触输电。（5）将电缆和电气配线整齐排列，保证接线安全可靠，端部位置有相应的编号，对于机械损伤位置需要安装防护板。（6）电气安全装置电路的对地绝缘电阻值不宜小于 0.5m，控制电路与照明电路的对地绝缘电阻值不宜小于 0.25m。分别设置零线与接地线，接地电阻值不宜超过 4。（7）电气控制系统主要包含 PLC 控制器、限位开关、编码器与光电传感器等部分组成，以 PLC 可编程控制器为系统的核心构件，发挥 PLC 控制模式的性能稳定与运算速度较快的优势，实现对车库内所有电气设施的智能化控制。3.12 智能设施关键技术 车库中的智能设施主要包含智能存车和取车系统，在控制器的控制作用下完成系统的卡号辨识，再将载车盘移动到指定的位置。车辆停车入库的时候需要凭卡进入车库，读卡装置会将信息传输给控制系统，经过对卡号的辨识使载车盘移动到用户所在区域，随后车库门打开，降低存取车的时长。车辆存入环节，人们根据指示灯的指示进入车库，车辆停在安全位置后，相关信号灯亮起，完成存取车后，车库门将会自动关闭。改变载车盘位置时，控制系统会按照信号反馈进行移动，检测信息包含人员异常进入、到达指定位置与急停信号检测等。如果载车盘没有移动到指定位置，或者车辆的长度不符合要求，此时载车盘将会停止运行。以上信号均为硬件信号，此外可以在控制系统内设置保护信号，比如时长保护，保障信号无法显示的情况下所有设施与车辆的安全。存车操作环节，车辆被驾驶到车库的门口，等待进库，入口处的读卡器接收感应信号，车库的栅栏自动上升，车辆完成入库后，栅栏自动关闭。读卡期间系统自动获取停车位的号码，载车盘移动到交接区域，车库门自动开启，车辆停下，人员下车，随后刷卡即可关闭车库门。取车操作环节，驾驶员进入车库的同时，进口位置刷卡，系统获取车位编号，载车盘移动到人车交接位置，车库门自动开启，人员进入车库外刷卡，读卡器感应信息，系统记录车辆出入情况与费用信息，栅栏上升，车辆被开出，最后车库门关闭，完成整个取车的流程。3.13 停车库智能化系统 车库停车管理系统主要负责对独立停车库进行管理，完成车辆进出、车辆信息采集、停车收费与车辆运营管理等工作，再将所有信息传递到云端系统，系统对进出库的车辆展开综合性管理。APP 用户管理系统主要为用户在手机端下载软件，从手机上即可查询车位信息，完成自动缴费，依靠平台引导停车路线，听到每次停车与取车的效率，降低时间消耗。云控制系统采用通讯网络技术，将系统内的控制数据经过网络传到云服务器，系统对用户提供数据，经过大数据运算处理，完成云平台远程管理。智能停车库控制系统主要负责对车库内的车位停车进行集中监控，完成对车辆进出库、管理收费的智能化控制，兼顾停车诱导、反向寻车与在线支付等功能，全方位保障立体车库运行安全。智能化系统具有报警功能，管理员在采用手动停车功能时，因人为操作控制定位，所以存取车操作期间会产生升降台错位或旋转错位等故障情况，一旦系统中国科技期刊数据库 工业 A 97 无法立即识别故障，将会给车辆带来损失，所以系统会根据故障问题设计报警事件，具体如表 1，根据报警事件表格创建报警仿真平台，经过功能仿真试验，提示管理人员当前操作错误信息，以便及时改正。表 1 智能化立体停车库报警事件 故障类型 报警类型 原因分析 升降平台错位 限位报警 平台未到达选择层数 旋转平台错误 限位报警 平台未到达选择位数 车辆出入库不到位 限位报警 平移装置未完成出入库 总结：总而言之，大数据环境下，智能化机械式立体车库的建设有利于解决城市内停车难与寻车难的问题，通过云平台与手机客户端提高车辆出入库效率，给人们带来极大的便捷。随着人工智能、新能源技术等领域的发展，研发高端智能化的机械式停车设备也将不断的为停车行业的发展注入科技的元素。参考文献 1张正懿,董祺,马梓湲等.浅析不同场景下立体停车库的应用J.科学技术创新,2020(20):159-161.2黄秋霞,曾超,魏文晨等.圆形垂直升降立体停车库发展现状及展望J.起重运输机械,2019(22):27-32.3黄业华,王春雷.本质安全智能停车库关键技术研究J.现代信息科技,2019,3(22):161-163.4郑雅如,王洪卓,唐鸿洋等.铝合金智能化立体车库开发设计J.有色金属加工,2020,49(05):49-52.