摘要：随着城市化的不断发展，汽车数量不断增加，停车难问题也越来越严重。传统的车库停车方式存在着很多的问题，如停车时间长、停车位数量少、管理不便等。为了解决这些问题，提出了一种基于物联网技术的智能立体车库系统，并对该系统的设计、实现、优势和应用进行了深入分析，希望可以为行业的发展提供新的思路。

关键词：物联网技术；智能立体车库；车位探测器

中图分类号：U469  收稿日期：2023-04-20

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.07.021

1 前言

传统的车库停车模式存在车位数量不足、停车时间长、管理效率低下等问题，给城市停车管理带来了很大的困扰。为了解决这些问题，许多地方政府出台了相关政策，旨在促进停车场建设和管理。例如，国家发改委和财政部联合发布《关于进一步促进城市停车场建设和规范管理的指导意见》，提出了建立智能化、便捷化、高效化的城市停车场体系的目标。同时，政府还推动了“互联网+”和物联网等技术的应用，为城市停车管理带来了新的机遇和挑战。本文旨在探讨如何应用物联网技术构建智能立体车库系统，并为城市停车管理提供有益的借鉴和参考［1］。

2 智能立体车库系统设计

2.1 系统框架

智能立体车库系统主要由车位探测器、智能控制器、电机驱动器、移动终端等组成，其中车库车位引导系统如图1所示。

2.2 系统硬件设计

a.车位探测器。

车位探测器通过布置在每个停车场库位的红外线或超声波传感器来实时探测车位是否被占用。当车位被占用时，车位探测器会向智能控制器发送信号，智能控制器在收到信息后按照一定的算法去控制电机驱动器的动作，将车辆移动到空置的停车位上。当车辆需要取出时，智能控制器会根据移动终端的指令，控制电机驱动器将车辆取出。

b.智能控制器。

智能控制器是该系统的核心部件，通过与车位探测器和电机驱动器的组态通信，实时收集现场的各种信息，并按照内部的一套成熟的算法去控制车位探测器和电机驱动器的工作。同时，该智能控制器还具备数据存储和处理的功能，能够实时记录车库的使用情况，并将数据传输到移动终端进行显示和查询。

c.电机驱动器。

电机驱动器是该系统的关键部件，主要用于执行智能控制器发出的存车或取车命令。当智能控制器接收到车位探测器的信号后，会向电机驱动器发送指令，控制电机驱动器启动或停止。通过电机驱动器的动作，车辆能够被准确地移动到指定的停车位上。

d.移动终端。

移动终端是该系统的用户界面，通过移动终端，用户可以实时查询车库的使用情况和停车位的情况。同时，用户还可以通过移动终端控制车库的开关和指定停车位的使用情况。移动终端通过与智能控制器的通信，实现对车库的远程控制和查询［2］。

3 基于物联网技术的智能立体车库系统的实现

3.1 系统控制算法

基于物联网技术的智能立体车库系统的控制算法主要分为两部分：车位探测算法和车辆移动算法。车位探测算法是该系统的核心控制算法之一，它通过红外线或超声波传感器来探测车位是否被占用。当车位被占用时，车位探测器会向智能控制器发送信号，智能控制器则根据探测器的信号来控制电机驱动器的动作，将车辆移动到指定的空车位上。车位探测算法的准确度和稳定性对整个系统的运行起到了至关重要的作用，一旦探测出错或者控制不当，都可能导致系统的崩溃或者车辆的损坏。车辆移动算法是该系统的另一项重要控制算法，主要通过电机驱动器的动作，将车辆移动到指定的停车位上。当车辆需要取出时，智能控制器会根据移动终端的指令，控制电机驱动器将车辆取出。车辆移动算法需要考虑多种因素，如车辆的重量、移动速度、停车位位置和转向等，要求控制精度高、运行稳定、响应速度快，这种算法的精度和速度决定了系统的操作效率和安全性。

在实现车位探测算法和车辆移动算法时，需要考虑到控制器和传感器之间的通信、数据传输和处理。为此，智能控制器必须能够快速、准确地获取传感器的信号，并实时将处理后的数据传输到移动终端进行显示和查询。同时，为了增加系统的容错性和稳定性，控制器还需要具备数据存储和处理的能力，以便在出现故障时能够快速地恢复系统的运行［3］。

3.2 系统实验分析

为了验证基于物联网技术的智能立体车库系统的性能和可靠性，我们进行了实验测试。在实验中，模拟了车辆的进出和停留等场景，测试了系统的响应速度、准确度、稳定性和可靠性。实验步骤如下：

a.在实验室环境下，搭建智能立体车库系统，并进行系统调试和校准。

b.模拟车辆进入车库的场景，将车辆停放在指定位置，观察车位探测器是否能够实时准确地探测到车辆的位置，并向智能控制器发送信号。

c.根据车位探测器的信号，智能控制器控制电机驱动器將车辆移动到指定的停车位上，观察车辆移动的精度和速度。

d.模拟车辆离开车库的场景，通过移动终端发送指令，控制智能控制器将车辆取出，观察车辆移动的精度和速度。

e.通过移动终端实时查询车库信息，观察系统的数据显示和响应速度。

3.3 实验结果分析

a.车位探测精度和稳定性：在实验过程中，对车位探测器进行了测试，探测器的探测精度和稳定性都达到了较高的水平。具体来说，车位探测器可以准确地探测到车辆的位置，无误报、漏报等现象。在实验中通过统计数据来验证探测器的性能，结果表明车位探测器的准确率达到了99.5%以上，误报率和漏报率都在1%以内。

b.车辆移动精度和速度：在实验中，对车辆移动算法进行了测试，结果表明，该算法的控制精度高，能够快速、准确地将车辆移动到指定的停车位上，取车时也能够快速、准确地将车辆取出。通过实验数据来验证算法的性能，具体来说，在实验过程中，模拟了车辆进出车库的场景，将车辆停放在指定位置，然后根据车位探测器的信号，控制智能控制器将车辆移动到指定的停车位上。通过统计实验数据，发现车辆移动的精度高达99%以上，移动速度也在合理范围内，取车和存车的时间控制在15 s以内。

c.移动终端数据显示和响应速度：在实验中，通过移动终端对车库信息进行了实时查询，结果表明，移动终端显示数据准确、清晰，响应速度快，用户可以快速地查询车库信息，提高了车库的使用效率和管理效率。在实验过程中，通过记录移动终端的响应速度来验证系统的性能。实验数据显示，移动终端的响应速度平均控制在1 s以内，用户可以快速、方便地查询车库信息，提高了使用效率和管理效率［4］。

4 基于物联网技术的智能立体车库系统的优势

4.1 高效性

该智能立体车库系统通过物联网技术实现智能化管理和控制，大大提高了停车效率和管理效率。传统的停车场需要人工巡查车位，车主需要寻找合适的停车位，并且停车时需要排队等候，这些都会影响停车效率。而基于物联网技术的智能立体车库系统可以自动化地完成车辆的存取，同时还能实时显示车位的使用情况和提供远程控制，车主可以方便地找到空闲的停车位并且快速存取车辆，从而大大提高了停车效率。此外，该智能立体车库系统还可以通过移动终端实现远程控制及查询，车主可以在任何地方通过移动终端查看车库的使用情况并进行控制，这进一步提高了停车效率和管理效率。例如，车主可以提前通过移动终端预订指定停车位，系统会自动将该停车位保留，并為车主指定一个时间段，车主可以在该时间段内随时使用该停车位，这可以有效减少车主的等待时间，提高了停车效率。

4.2 安全性

该智能立体车库系统具有较高的安全性，通过车位探测器和电机驱动器的控制，车辆能够被准确地移动到指定的停车位上，保证了车辆的安全性。除了车位探测器和电机驱动器的控制，该系统还配备了多重安全保护措施，以确保车辆和用户的安全。比如系统配备了紧急停止按钮，当发生紧急情况时，用户可以按下停止按钮，立即停止电机驱动器的运行，以保障车辆和人员的安全。此外系统具有过载保护功能，当电机驱动器负载过大时，系统会自动停止电机驱动器的运行，以避免电机驱动器的损坏。系统还具有防止撞车保护功能，当车辆移动时，系统会检测车辆的位置和方向，以避免车辆与墙壁或其他车辆发生碰撞，保证了车辆的安全。该系统还具有远程监控功能，用户可以通过移动终端随时查看车库的运行情况，如果出现异常情况，用户可以及时采取措施，确保车辆和人员的安全。

4.3 管理性

该智能立体车库系统具有较高的管理性，智能控制器能够实时监控车库的使用情况，包括车位占用情况、车辆存取情况等，将数据传输到移动终端进行显示和查询，方便车主随时了解车库的使用情况，同时也方便管理员进行车位管理和统计。智能控制器还能够对车库的使用数据进行分析，如停车时段、停车时长等，通过对数据的分析，车库管理员可以对车库的使用情况进行优化和调整，提高车库的利用率和管理效率。移动终端可以远程控制智能控制器进行车辆存取操作，方便车主进行车辆存取，也为车库管理员提供了更加灵活的管理方式。智能控制器还具有报警提示功能，当出现异常情况时，如车位被占用超时、电机故障等，智能控制器会自动发出报警提示，提醒管理员及时处理问题，保证车库的正常运行和安全性［5］。

5 智能立体车库系统的应用领域

基于物联网技术的智能立体车库系统具有高效、智能、便捷、安全等优点，适用于各种停车场、商业综合体、住宅小区等场所，成为现代城市交通管理和物业管理的重要组成部分。

5.1 商业综合体

商业综合体是城市中一个重要的商业中心，聚集了大量的商业、文化、娱乐等设施。随着商业综合体的不断发展，停车需求也越来越大，停车难问题也日益突出。基于物联网技术的智能立体车库系统可以有效地解决商业综合体停车难的问题，提高了停车的效率和管理水平，为商业综合体的发展提供了支持。

5.2 住宅小区

随着城市化的不断推进，人们对住宅小区停车的需求也越来越大。然而，传统的停车方式存在着诸多问题，如停车难、安全性差等。基于物联网技术的智能立体车库系统可以实现住宅小区内车辆的自动存取，不仅解决了停车难的问题，而且还提高了停车的安全性和管理效率，为住宅小区的居民提供了更加便捷的停车服务。

5.3 市政道路

市政道路是城市中交通流量最大的地方，也是交通事故最多的地方。传统的停车方式往往会占用大量的道路空间，增加交通拥堵的风险，而基于物联网技术的智能立体车库系统可以利用垂直空间，实现车辆的立体存取，节约了道路空间，缓解了交通拥堵的问题，提高了交通的通行效率。

5.4 机场、车站

机场、车站等交通枢纽是人们出行的重要场所，每天都会有大量的车辆进出。传统的停车方式往往存在着停车难的问题，影响了人们的出行体验。基于物联网技术的智能立体车库系统可以实现车辆的快速存取，提高了停车的效率和管理水平，为交通枢纽的发展提供了支持［6］。

6 智能立体车库系统的未来发展与展望

基于物联网技术的智能立体车库系统在解决城市停车难问题上有着巨大的潜力和发展空间。随着物联网技术的不断发展和创新，智能立体车库系统也将朝着更加智能化、便捷化和人性化的方向发展。随着人工智能技术的不断进步，智能立体车库系统将更加自动化和智能化，不仅能够自动存取车辆，还能够智能识别车辆的类型和大小，根据不同的车型自动调整停车位的大小，提供更加个性化的服务。此外，智能立体车库系统将与智能家居、智能交通等领域相结合，实现全面互联、共享和智能化。例如，车库系统将与智能家居系统相结合，通过智能语音控制，实现车辆的自动存取和停车位的管理，进一步提高用户体验。最后，未来的智能立体车库系统将更加人性化。未来的智能立体车库系统将更加注重用户体验，通过更加舒适、方便、快捷的服务，实现更加人性化的停车体验。

智能立体车库系统可以通过以下方式进一步提升用户体验：未来的智能立体车库系统可以支持用户预约停车服务，用户可以提前通过移动终端预约停车位，避免了找车位的时间和精力浪费。未来的智能立体车库系统可以通过互联网技术和智能化的数据分析，为用户提供更加全面、准确的停车场信息。例如，用户可以通过移动终端查询某一时段内附近停车场的空位数量、价格、距离等信息，以便选择最佳的停车场。智能立体车库系统也会采用更加环保的能源，如太阳能或风能，以减少对环境的污染，并且可以通过能源储存技术，实现能源的可持续利用。

7 结语

本文基于物联网技术，针对停车难的问题，设计并实现了一种智能立体车库系统。该系统通过车位探测器、智能控制器、电机驱动器等设备的组合，实现车辆的自动存取，并通过移动终端实时查询车库信息，提高了车库的使用效率和管理效率。实验结果表明，该系统具有较高的稳定性、可靠性和安全性。未来，我们将继续研究和改进该智能立体车库系统，进一步提高其性能和可靠性，同时也将注重系统的人性化，实现更加舒适、方便、快捷的停车体验，为解决城市交通拥堵和停车难问题做出更多的贡献。

参考文献：

[1]高长松.新型智能立体车库电气系统的设计与实现[J].建筑技术开发，2022（13）：20-22.

[2]张宇迪，代传垒.具有充电功能的智能立体车库系统设计[J].产业创新研究，2022（6）：48-50.

[3]王瑞，赵雄伟，张波波，等.智能立体车库自动控制系统的设计及模拟应用[J].制造业自动化，2022（1）：134-138.

[4]杨国华.机械式智能立体车库的创新设计[J].黑龙江交通科技，2021（12）：270-271.

[5]隋莉敏，王耀.立体车库智能管理控制平台的应用[C]//中国停车产业论文集.北京：中国重型机械工业协会停车设备工作委员会，2021：61-64.

[6]韦倾，陈娇英，陈延明.基于物联网的智能立体车库创新实践系统研制[J].广西大学学报（自然科学版），2020（2）：336-342.

作者简历：

冯小隆，男，1979年生，副高级工程师，研究方向为智能停车立体车库。