现代大型立体车库自动控制和监测系统设计1

现代大型立体车库自动控制和监测系统设计
随着我国经济的迅猛发展，汽车保有量越来越大，停车难成为了城市发展的一个瓶颈。

而立体车库的出现，是解决这一难题的有效途径。

立体车库在国内外都得到了较快的发展，出现了多种类型的立体车库。

同时，立体车库控制系统也从简单到复杂，从功能单一到智能化。

本文设计并实现了一种用于垂直提升式立体车库的智能控制系统，其特点是可以在无人值守的情况下进行全自动控制。

系统使用了PLC作为下位机，工控机作为上位机的卞从模式，设计了PLC的运动控制规则，实现了PLC的动作控制程序和与上位机的通信程序;利用VB语言和ACCESS数据库设计实现了上位机怜理控制程序，能够接收用户信息，根据车位状态形成下位机动作控制命令字并通过通信程序发送命令字和接收下位机应答信息;开发了数据怜理程序，进行修改车位状态，记录用户信息，用户信息查询和修改，记费查询和生成报表。

该系统与国内现有产品相比，克服了当前现有系统的不足，具有自动化程度高，可靠性、抗干扰性强的特点，可满足城市立体车库建设的需要，是对当前研究智能化立体车库的设计方案的优化，有利于降低设计成本，提高车库作业效率，进而有利于智能化立体车库的推广使用，促进智能立体车库随汽车行业的同步发展，具有较大的现实经济效益和应用前景。

关键词：立体车库测控系统visual basic 6.
Modern large-scale three-dimensional garage automatic control and monitoring system design
Graduate Student：zhourunfa Adviser: zhourunfa
Abstract: As China's rapid economic development, increasing car ownership, parking is difficult to become a bottleneck in the development of the city. The three-dimensional appearance of the garage, is an effective way to solve this problem. Parking at home and abroad have been rapid development, a variety of types of parking. Also, parking control systems from simple to complex, from single function to intelligence.
This paper designed and implemented a vertical lifting type parking for the intelligent control system, which is characterized in the case of unattended for automatic control. System uses a PLC as the next machine, industrial machine as the host computer from pattern Bian, PLC, motion control design rules to achieve a PLC, motion control programs and procedures for communication with the host computer; ACCESS database using VB language design and implementation the PC pity management control program can receive user information, according to the parking state of the formation of the next crew movement control command word and through the communication program to send the command word and receive the next bit machine response information; developed data pity management procedures, to modify parking status, record user information , query and modify user information, billing inquiries and generate reports.
The system is compared with the existing domestic products, to overcome the current shortcomings of existing systems, with a high degree of automation, reliability, strong anti-interference characteristics, to meet the needs of the city parking building, is the study of intelligence on the current three-dimensional garage design optimization, help to reduce design costs and improve operational efficiency garage, parking and thus help promote the use of intelligence to
promote the intelligent parking with the simultaneous development of the automotive industry, with great prospects for practical application of economic and .
Key Words: Tridimensional Garage Monitoring and Control System visual basic 6.0
目录
第一章绪论 (3)
1.1课题背景 (3)
1.2立体车库发展 (3)
1.2.1国外现状 (3)
1.2.1国内现状 (4)
1.3课题研究意义 (5)
1.4 本文的组织结构 (5)
第二章系统设计的需求分析 (6)
2.1发展立体车库的必要性 (6)
2.2立体车库分类及特点 (7)
2.4立体车库的市场需求 (12)
2.5本章小结 (14)
第三章立体车库系统构成 (15)
3.1电气系统 (15)
3.2机械系统 (17)
3.3 收费管理系统 (18)
3.4 收费管理系统 (18)
3.5 出入库控制系统 (20)
3.6 实时监测系统 (24)
3.7 本章小结 (25)
第四章立体车库的可靠性与安全性 (26)
4.1概述 (26)
4.2立体车库的安全因素 (26)
4.3立体车库的可靠性与安全性 (29)
4.4 本章小结 (34)
第五章系统的描述与实现 (35)
5.1系统的描述 (35)
5.1.1硬件配置 (35)
5.1.2软件配置 (36)
5.1.2系统各模块以及功能分析 (37)
5.2系统功能界面的实现 (40)
5.2.1系统的进入与退出 (40)
5.2.2 监控系统 (41)
5.2.3系统操作员管理 (45)
5.2.4用户制卡信息管理 (46)
5.2.5车库主管手册 (47)
5.2.6 车位情况管理 (53)
5.2.7 车位情况管理 (53)
5.2.8 模式选择和参数设置 (55)
5.2.9 通讯日志与事件日志 (56)
5.2.9 出入库操作 (59)
第六章结论与展望 (61)
参考文献 (63)
声明 (64)
致谢 (65)
第一章绪论
1.1课题背景
随着经济的快速发展，人民的物质生活水平得到了很大的提高。

汽车不仅可以做为代步工具，还可以遮风挡雨，运送物资，提高工作效率。

正因为它给人们带来的这种种便利，使得它进入了千家万户的生活。

尤其是近几年，汽车的增长速度更为迅猛。

随着汽车数量日益剧增，停车问题日益严重，尤其是居民小区、大型公共消费场所等，寸土寸金，解决停车问题，已势在必行。

据调查显示，合理的城市车位与车辆的比例应该为1.2:1。

然而目前,我国城市机动车辆的保有量与停车位之比大约为5:l，也就是说停车位的满足率只有20％左右。

现在我国的停车多采用传统的地下车库。

地下车库在一定程度上缓解了停车压力，但由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据4O平米的面积，这对于需求的程度，是远远不够的。

我们必须发展一种新型车库——立体车库，才能更为充分的利用空间、节省土地资源、有效地解决停车问题。

1.2立体车库发展
1.2.1国外现状
立体车库这种新型车库，50多年前，在国外就开始发展，先后出现了解决家庭停车问题的双层停车设备；在住宅空地上建起的2-4层升降横移停车库；在城市中心、商住区中建造的停车楼和停车塔；充分利用广场、建筑物的地下空间而建设的地下车库。

从70年代末起，汽车随着世界经济高速发展而逐渐普及。

汽车保有量的不断增加，使得一些地少人多、车多的国家、地区，还有一些发达国家开始了在立体式停车技术领域的研究开发和制造应用。

目前，美国、德国、日本等的发达国家在停车技术领域的研究处在世界领先水平，韩国和我国的港、澳、台地区的停车业也通过引进--移植制造，取得了蓬勃发展，使本地区的停车难问题得到了较好地解决，并开始向外输出技术和产品出口。

最早应用机械式车库的国家之一——日本，在上世纪60年代初就致力于能最大限度利用空间的机械式停车设备的开发，并将其应用于生活。

在当时，日本全国汽车保有量大约为500万辆，垂直循环式停车设备被大量采用。

80年代初，日本开始把这种产品及技术向亚洲地区的韩国、中国及台湾地区出口。

韩
国机械车库技术是日本机械停车技术的派生，从20世纪70年代中期其机械停车产业开始起步，80年代经过引进日本的技术并消化生产和本土化，90年代开始自己供应和使用。

由于这几个阶段得到政府的大力支持，各种机械停车设备得到了普遍开发和利用，近几年其增长速度都达到了30%左右。

韩国停车设备行业目前已进入稳步发展阶段。

1.2.1国内现状
当前，机械式立体停车产业在我国许多大城市如北京、上海、深圳已开始大力发展。

从80年代中期开始，我国机械式立体车库得到了早期的研究开发，90年代初，开始引进和生产停车设备，在北京、上海、广州、深圳等地开始使用。

参照日本等国的行业标准而制定的我国行业标准也于近几年出台。

目前停车设备生产厂已发展到几百家，各种类型的停车设备都有生产，有些停车设备已开始向外出口。

具有综合性能的机械式立体车库是一种建筑，不仅包含了机械停车设备，其规划建设涉及到建筑结构、交通疏导、通风排水、供电照明、通讯监视、、环境保护、收费管理、安全消防、区域整体景观等各学科领域。

就停车设备本身而言，其机械结构的发展已形成了停车设备独有的技术特征，需要多专业、多学科的复合型人才积极参与，把我国停车产业移入各领域的成熟技术和国外停车技术，开发出节能、经济、高效、安全、省地的产品，满足国内外市场的需求。

在我国的停车产业发展中还存在一些问题，如缺少具有一定规模的企业，生产能力不足；市场竞争无序，个别企业为抢占市场，采取低价竞争；没有统一的技术标准；多数产品是仿效或引进国外技术制造，技术水平低；缺少科研设计单位的参与，技术创新能力严重不足；政策不配套，对停车产业发展和管理严重滞后等。

解决上述问题，需要我们在管理和技术、政策市场多方面做出努力。

政策方面应参照发达国家的有关政策法规，结合我国的国情，规划确定出公共停车位和专用停车位的合理数量，实现多元化投资主体，确定停车收费标准和车库的管理属性，给予相应的优惠政策给投资者和经营者，使其有利可图。

市场方面应建立机械立体车库行业的运行机制，运用价格杠杆，调高占路停车收费标准，消除路边停车现象，真正的还路于民。

实施政策调控和政府监督，鼓励按市场规则经营车库，使停车行业得到有序地发展。

1.3课题研究意义
当前，已进入品牌化竞争时代发展的房地产业，采用立体停车方式，不仅可以提高整个小区、主体建筑的智能化程度和楼盘档次，而且可以吸引更多的消费人群。

立体停车库所产生的社会效益及经济效益均高于其他方式停车设备，尤其是对于特大城市繁华商业用地，其意义更为显著。

它可以较彻底地解决城市繁华路段用地紧缺、交通拥堵、停车难等问题；在一定程度上，突破了商业发展的一个瓶颈，代表着缓解商业繁华路段停车难的发展方向。

1.4 本文的组织结构
本论文的主要组织结构如下：
第一章绪论。

介绍了设备管理及其测控的背景，同时对课题的研究方法及框架进行简要的说明。

第二章系统需求概述。

介绍了发展立体车库的必要性，立体车库分类及特点，立体车库的竞争优势，立体车库的市场需求。

第三章立体车库系统的构成。

立体车库系统分为：电气系统、机械系统、收费管理系统、车位管理系统、出入库管理系统、监控系统，分别阐述了各系统的功能和概述。

第四章安全可靠性描述。

针对立体车库机械系统的部分装置的安全运行进行了阐述，为立体车库的正常运行提供了保障。

第五章系统的描述与实现。

在需求及设计前提下，对本系统各个模块进行实现。

第六章结论与展望。

对本论文及系统的设计进行总结并进行展望。

第二章系统设计的需求分析
2.1发展立体车库的必要性
无论在土地面积还是在人口数量上，中国均是世界第一的发展中国家，而立体车库作为一个新兴的产品，对于大多数国家来说，发展时间较短。

立体车库用户的需求一直保持着长期而稳定的发展趋势。

汽车是立体车库最直接的服务对象。

所以以汽车产量来衡量立体车库的需求量，是最直接、最易理解与为人接受的分析方法。

立足中国，放眼全球，过去6年经济增长的数据虽不曾呈现戏剧性的飞升，但整体稳定发展。

虽然在金融危机的影响下，导致2008年和2009年的数据稍有滑落，但产量基数仍然非常可观。

汽车的产量也在稳中增长。

基于我国的国情，很多因素直接决定了立体车库发展的必要性，这些因素包括：（1）汽车保有量。

随着汽车保有量的不断提高，大中城市车位规划相对滞后，停车位缺口很大。

据息，截至2010年9月底，我国汽车保有量19万多辆。

如果按照每辆车匹配1.4 个泊位的国际标准来计算，那么目前国内汽车停车位总需要量约1.2亿个。

停车泊位严重不足不仅限制了汽车工业的发展，而且造成大中城市停车难、乱停车，由于露天停车还造成车辆失窃严重。

现有停车位已远远不能满足需求。

（2）停车难问题突出。

医院停车位的紧张甚至造成就医时间的推迟；政府、事业机关停车位紧缺影响办公环境；小区、商业区、写字楼建设的快速增长带动周边人流增多，停车位“一位难求”。

（3）城市土地资源缺乏。

建设地面停车场需要大面积的土地，土地资源的有限性又限制了地面停车场建设的发展。

在需求泊位数量一定的情况下，建设立体车库可以缩小土地的占用面积，提高土地的利用率，最大效率地利用城市土地。

（4）城市交通拥堵现象严重。

没有资料统计过堵车所造成的经济损失，但我们来算一下，只计燃油，每一辆车如果按一小时1L来算，仅高峰时期在主干道拥堵的这300万辆汽车的燃油量，其经济损失就超过2000万。

城市道路资源是有限的，它越来越不能满足车流量的增长。

停车场直接起到一个蓄纳的作用，但间接发挥了调节的作用，路面上违规停放的车辆少了，交通流就会顺畅，有限的道路资源便得以充分利用。

路修得再宽，车辆跑得再快，终归要停下来，停车场问题已经成为道路畅通工程建设的一个重要方面。

（5）汽车尾气污染。

通常来说，在车辆不多的情况下，大气在自净能力上能化解车辆排出的毒素。

但现在车满为患，汽车的尾气排出的一氧化碳、一氧化氮、碳氢化合物、光化学烟雾等污染物，直接影响到城市环境及人们的身体健康。

为改善城市环境提高城市的空气质量，减少汽车尾气是重中之重。

为减少汽车在城市中的流量可以利用城市公交系统，在城外建立大型立体停车场，或是根据需要在城内建立集中地立体停车库。

因为减少了城内汽车的流量就会减少汽车每年的行驶里程，从而降低耗油量，以减少污染提高空气质量。

综上所述，汽车保有量的不断攀升，现有的车位数量已经远不能满足实际需求。

又由于汽车的增加会直接造成交通拥堵、空气污染和建设用地的增加等负面影响，有鉴于此，建造立体车库十分必要，迫在眉睫。

2.2立体车库分类及特点
目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式等。

（1）升降横移式
图2-2-1 升降横移式车库
整机特点：
有效利用空间，提高空间利用率达数倍。

存取车快捷便利，独特跨梁设计，车辆出入无障碍。

采用PLC控制，自动化程度高。

环保节能，低噪音。

人机界面好，多种操作方式可选配，操作简便。

(2)垂直循环式
图2-2-2 垂直循环式车库
整机特点：
省地：在58m2的地方建起大型垂直循环类机械停车库，可容纳34辆轿车或24两面包车。

方便：使用PLC自动调车，一次按键即可完成存取车。

迅速：调车时间短，取车快速。

灵活：可设置在地面上或半地上半地下，可独立或附设在建筑物内，还可多台组合。

经济：可省去购置土地的大量费用，有利于合理规划和优化设计。

省电：一般不需要强制通风，无大面积照明，耗电量仅为普通地下车库的35%
(3)简易升降式
图2-2-3简易升降式
整机特点：
一个车位泊两台车。

(最适宜多车型家庭用)
构造简单实用，无需特殊地面基础要求。

适合装置于工厂、别墅、住宅停车场。

可任意迁移，搬迁安装容易或根据地面情况，独立及多台设备。

备有专用锁匙开关，防止外人开动设备。

车板防下滑保险装置。

(4)垂直升降式
图2-2-4垂直升降式
整机特点：
占地少，容车量大，高层设计最高能够达到平均一辆车仅占一平方米的空间。

可同时提供多车位进出口，等待时间短。

智能化程度高，可预约存取车及空车位导向。

绿色环保车库，利用车库外形的空隙空间可以进行绿化，使车库变成一个立体的绿化体，有利于美化城市和环境。

智能化控制，操作简单方便。

(5)平面移动式
图2-2-5 平面移动式
整机特点：
每层的车台和升降机分别动作，提高了车辆的出入库速度，可自由利用地下空间，停车规模可达到数千台。

部分区域发生故障时，不影响其他区域的正常运行，因此使用更加方便；采用以车辆驾驶员为中心的设计方法，提高了舒适性。

采取多重保险措施，安全性能卓越；通过计算机和触屏界面进行综合管理，可全面监视设备的运行状况，并且操作简单
(6)巷道堆垛式
图2-2-6巷道堆垛式
整机特点：
可设置于地上或地下，充分利用有效空间。

载车板的升降和行走同时运行，存取车方便快捷。

全封闭式管理，安全可靠，保障人、车安全。

通过升降机、行走台车及横移装置输送载车板实现存取车操作，整个过程全自动完成。

固定式升降机+各层行走台车的配置形式，可实现多个人同时存取车。

立体停车库解决了传统停车库车位不够用的问题，无论在实用性、先进性、新颖性还是在安全性、节能性、经济性等方面都具有相当强的市场竞争优势。

实用性：PLC编码程控、三-四台车一个出入门，结构简单，工艺简单，安装简单，操作简单，维修简单，简单而功能齐全，具有商品使用性能最良好的感觉。

先进性：四十项专业技术集成，独有的管与管四四制配合、管与管八八制配合构成的功能性主体结构和机、光、电、液压、PLC程序控制的组成的整体结构，业内领先。

新颖性：具有与传统车库相同的使用功能，装潢装饰与周边建筑环境溶为一体，保温、防风、防光、防雨、防盗，存放必要的随车工具。

安全性：“定位导向承载运行结构与主体结构一体”“结构性运行全程阻止倾斜坠落功能”“结构性控制全程运行平衡功能”、“无滑轮、无牵引链、直接驱动”、“升降运行液压换向自锁控制”，是当前停车行业独有功能性结构，保证了停车的安全性。

节能性：建造立体停车库、场，每个停车泊位平均占用6--8平方米、耗电0.5—1.1KW。

室内建造不需改造建筑物结构，即可施工安装。

使用户的日常使用成本开支降低。

适应性：小区周边，建筑物之间、前后；绿地、空地、厂区内外、广场、道路两侧，地下、地上车库、建筑物楼层等均可建造。

根据实地情况免费提供效果图和初步设计。

经济性：产品的销售价格在大多数消费者的心理承受能力之内，与现市场的各类传统停车设备产品比较是简单而功能齐全，具有商品使用性能最良好的经济性产品。

该立体停车设备液压驱动、功能齐全，运行平稳，噪音低，部件组合，安装方便，材料成本与制造成本低于其它各类型停车设备，是立体停车设备发展的方向。

立体车库有传统车库无法超越的优势，当然，不同类型的立体车库也有各自的优势。

在设计和选择库型时，要考虑库容量、停放车辆规格、存车时间、车位周转率、管理收费方式、土地价格、土地面积、设备投资及回报、停放地环境等方面，进行综合考虑。

2.4立体车库的市场需求
供需需求
随着中国城市化进程加快，经济的腾飞，汽车越来越快的走进工薪阶层家庭，而越来越紧缺的土地资源，停车难已成为城市中亟待解决的问题，发展建设立体车库是必然出路。

我国机械立体车库虽经历了十多年的发展，但仍处于初级的水平，是最原始的发展阶段，它的设计水平、功能实现还有待于开发和完善。

为此对立体车库设计方案优化具有重大的现实意义，其潜在的市场经济效益也是巨大的。

从潜在需求角度来讲，可以断言：中国将是世界上最大的立体车库需求市场。

从供给角度来讲，中国作为最大的立体车库需求市场，其需求量直接刺激了国内供给商家的技术革新，结合本土化优势，生产力迅速提升，
也可以与国外寡头垄断企业竞争，各自占据一方市场。

从我国过去几年的汽车产量与相应的立体车库增加量可以看出，立体车库泊位的供给远远小于汽车泊位的需求。

在如此大的市场潜力诱惑下，因为机械立体车库没有硬性的政策扶持，加之不是高收益、快回报的投资项目，机械立体车库生产力水平仍落后于汽车产业的生产力水平，因此在未来相当长一段时间内，其供方市场远不能满足需求市场。

技术需求
立体车库市场的发展，需要更高的技术要求。

除了本身的智能性、安全性、自动化要继续提高之外，还应根据具体的建设环境，如场地面积、空间高度及地下设施等，来设计具体的立体车库方案，以实现更大的存车倍数，兼顾设备可能性与施工可能性，简化维保环节，尽可能简单易行化。

只有在技术领域去革新，降低产业成本，才能在保障商户利润的同时，实现产业利润最大化。

政策需求
“有无停车位”问题已成为大中城市经济发展的热点问题。

立体车库的兴建，不仅能缓解交通状况适应城市高节奏快速发展的需要，更能减少土地的占用面积缓解目前城市中道路空间狭小的矛盾。

此外，立体车库也可纳入市政建设规画，带动一大批第三产业的兴起，可谓利大于弊，同时更为大规模城市化发展提供有利的条件。

基于立体车库为社会所做出的贡献，政府部门应给予了更多关注，在土地使用、规划管理、城市环境、交通运行等方面制定相应政策来促进产业发展。

《中华人民共和国土地管理法》第三条“十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地是我国的基本国策。

各级人民政府应当采取措施，全面规划，严格管理，保护、开发土地资源，制止非法占用土地的行为”及第七条“在保护和开发土地资源、合理利用土地以及进行有关的科学研究等方面成绩显著的单位和个人，由人民政府给予奖励”都在倡导节约土地资源。

此外，《新加坡建筑物配建停车场标准》、《日本停车需求产生率规划标准》、《美国分区规划要求各类建筑提供的泊位》等国外城市的配建标准及资料也有相关规定。

当然，立体车库也带来一些不利影响，其变频设备、发动机等也会制造噪音，因此需要环保部门出台相应政策，规范产品的质量。

另外，高空作业必然存在危险，因此也需要在操作安全等方面出台相应政策。

2.5本章小结
随着城市规模的扩大，城市人口、车辆日渐增多，市区尤其是中心商业区“停车难”的问题已成为制约城市发展的一大难题。

为了尽量减少土地占用面积，能最大限度地提高土地面积的利用率，停车设施势必向空间发展。

立体车库的占地面积小，空间利用率高，投资省，操作简便等特点，有效地解决了停车难的问题，这种模式必将被广泛应用。

立体车库主要有升降横移式、垂直循环式、简易升降式、垂直升降式、平面移动式、巷道堆垛式，每种形式的车库又有各自的特点，又有各自适合的安装环境。

发展立体车库不仅有市场的需求，又对建造单位有技术上的要求，如果政府能够出台相应的政策来支持并规范这一行业，势必促进其快速有序的发展。