姚昕

摘要：现阶段，我国立体车库管理会处于一种混乱的状态，且车库构建结构较为复杂，为了能够较好地解决这类问题，缓解停车紧张等的现状，设计出基于丝杆传动的全自动立体书架式车库系统，该系统会应用丝杆滑台以及传输平台存取车辆，这样会对车库的结构进行简化，同时还会让车库的运行效率变得更高，不管是改造，还是搬运的难度都会比较小。本文主要就全自动立体书架车库系统的设计进行分析，使用LabVIEW软件开发上及上位机管理界面，以其界面为主，实时的显示出车库的状态，便于其进行存取操作，准确定位控制传送带，让车辆可以自动的存取。这类车库结构的构成较为简洁，车辆存取的便捷性较强，能够较为充分的使用这部分设施的有限空间，让整体停车管理更加趋于智能化。

关键词：全自动;立体书架式车库;系统设计

引言：结合执行层、应用层以及控制层体系结构，分别就丝杆滑台以及传输平台进行管控，自动存取车辆，同时把反馈及控制的信息经由wifi无线通信传输给上位机监控系统，这样可以实时的显示出车库的管理以及车位状态，其系统制作的实物模型经过测试发现，其系统运行较为平稳，存取车的精确可靠度较强，能够充分的使用车库有限的空间，智能控制管理车库，缓解车位紧缺、结构复杂的问题，将其推广在医院、车站当中，其发展前景尤为广阔。

1系统整体设计方案

全自动立体车库的实物模型会以传统的书柜式整体外观结构为主，将车位传输平台、存车传输平台等共同组建成为一个整体，其系统大致划分成为三层设计结构，其中，一层为车库控制层，在层边上会安置工控机用于取车以及存车，其并不会对行人的自由行走形成阻碍。二至三层为车位层，由左至右进行编号的设置，结合具体使用环境以及用户的需求去调整车库的规格大小。存取车传输平台和车位传输平台，上均裝有传送带，通过传输平台之间的相互配合，以实现对控制车辆的人库和出库控制。丝杆滑台通过X轴和Y轴方向的运动，以实现存/取车传输平台的左右、上下移动，且存/取车传输平台分别位于车库的前后两侧，结构对称，以方便车辆的存取。本系统方案采用三层控制结构设计，即应用层、控制层和执行层，如图2所示，以实现对车库的智能化控制和管理。应用层为PC端设计的上位机管理界面，可方便用户选择具体车位和实时查看显示车库信息，并通过WiFi方式与控制器通信;控制层分别由Ardui-no和STC89C52RC单片机实现车库的定位和存/取车人/出库;执行层1由步进电机控制丝杆滑台，移动存/取车传输平台至用户选定车位;执行层2通过光电传感器检测，由直流电机控制各传输平台的传送带，完成存车人库和取车出库操作。

2系统硬件设计

根据书架式立体车库系统的控制要求，本系统主要由丝杆滑台控制模块、传输平台控制模块和WiFi通信模块组成，控制器通过WiFi传输方式接收和反馈上位机命令;通过各模块间相互配合，自动完成存/取车传输平台在二维平面内的精准定位和车辆的出库/人库操作。本设计中采用8细分方式。相比于一般的PID控制，本设计使用了模型预测控制算法，引人滚动优化，反馈矫正，多步预测等策略。

2.1传输平台控制模块

由于Arduino控制器资源有限，本模块采用STC89C52RC低功耗微处理器作为控制芯片，其工作.电压为3.3～5.5V。其中P0、P1及P2.0～P2.2端口连接光电传感器，本设计采用QT30CM和E18-D80NK-N光电传感器。在存/取车传输平台上分别安装有光电传感器的发射端，在车位传输平台上的对应两端分别安装有光电传感器的接收端，用于存/取车的定位控制;另外在车位和取车传输平台上还分别安装有收发--体光电传感器，用于控制车辆人出库到位时停止直流电机转动。本模块中有存车、车位和取车3个传输平台，分别由8个直流电机控制，分别接在P2.3～P2.7及P3.2～P3.4上，实现存/取车操作。当指定车位的光电传感器接收端接到信号时，STC89C52RC单片机发出控制信号，控制直流电机工作，带动存/取车传输平台与车位传输平台同时同向转动，进行存/取车操作，当收发一体的光电传感器接收到信号时，车辆停车到位，直流电动机停止，存/取车操作结束。

2.2无线通信模块

该系统中存车人库或取出库的操作，需要通过上位机进行控制和显示，因此，选择了成本低、功耗低的ESP8266串口转WiFi模块进行无线通信，它能够实现点对点的数据传输。当上位机发出存车或取车命令时，上位机将包含车位信息、存/取车操作信息及车位状态的数据包（{车位信息;存/取车操作信息;车位状态信息发送给下位机，下位机接收到数据包后，对其进行解析并得到相应的信息，随后丝杆滑台控制模块根据车位信息，准确定位，执行存/取车的操作，而传输平台控制模块将执行存/取车操作后的车位信息存储，并将数据包中的车位状态进行更新，通过WiFi通讯反馈给.上位机。

3系统软件设计

3.1下位机软件设计

本系统主要包括丝杆滑台和存/取车人出库两个控制部分。由于采用Arduino和STC89C52RC两种控制器，通过WiFi模块接收上位机发送的存/取车命令，控制丝杆滑台的移动，同时结合相应的存/取车N出库模块，将车辆存人相应的车位或从预定车位取出。当存车传输平台和车位传输平台或取车传输平台和车位传输平台上安装的光电传感器对管，实时检测到对应信号时，两平台对位准确，与Arduino控制器并行的STC89C52R控制器控制直流电机带动传送带，将车辆存人预定车库或从指定车库取出。

3.2.上位机软件设计

书架式立体车库的上位机管理界面采用Lab-VIEW开发。LabVIEW是一种图形化编程语言，具有开发周期短、可兼容多种开发方式等优点。本设计中开发的上位机管理界面可供用户选择车位，下达存车、取车操作命令。

结语：

当前，我国国民经济水平迅猛的提升，汽车也成为了人们家中一类较为常见的用品，但是原本的车库使用率较低，停车位会比较紧张，这会对城市的发展形成制约性的影响。目前，我国立体车库一般会以升降横移式大型立体车库以及小型的简易升降式立体车库为主，其中巷道堆垛式的大型立体车库造价会比较高，部署的难度也会比较大，存取车的时间耗费较长，同时其维护难度也会比较高。一般的简易升降式立体车库在取车的过程中需要对其底层的车辆进行移动，这就会给车辆的停取行程不便，减小其工作的效率，增大了问题故障的风险系数。并且大部分的立体车库会使用链条牵动的方式，链条的铰链一旦受到严重的磨损后，就会让其极具变得越来越大，进而形成脱节的问题，其设施的维护以及安装要求较为严格。所以，设计丝杆传动全自动立体式车库的空间利用率会比较高，同时其管理难度也会比较小，能够较好地解决汽车存取等方面的问题，所以可以将其广泛的投入到车站等一些人流密集的公共场所。

参考文献：

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