基于物联网技术的小型智能地下立体停车库

严浩华 赵诚 黄祯晨 李洋 王浩

摘 要：为解决传统停车库存在的停电时车辆易坠地碰撞、积水损伤车体等问题，设计了一款基于物联网技术的小型智能地下立体停车库。该智能停车库可通过手机APP操控，方便简单，具有较好的应用前景。

关键词：物联网;立体停车库

1 作品简介

基于物联网技术的小型智能地下立体停车库控制模块分为智能终端和受控停车装置，即可通过智能手机APP遥控立体停车库，实现车辆存取。为实现快捷取车，采用电机转动带动顶丝固定的16齿同步带轮转动，同步带轮通过同步带带动双槽同步带轮，经梯形螺母带动丝杆传动将旋转转化为直线运动的技术方案。该方案既可实现物联网快捷取停车，又可保证司机出库的安全。

车库本身的螺丝螺杆结构具有自锁功能，若发生紧急停电事故，可使车库悬停，避免因停电车库自坠导致车体擦伤或者碰撞变形等事故。

当下暴雨或者其他原因导致排水不畅时，该装置在地下装有监测水位的浮子，一旦进水，位于上层的电机将车库上升，升至地面以上，确保汽车避开损害。

为充分利用有限空间来高效解决停车泊位供给不足和与环境之间的冲突，相对于传统的平面停车库和立体停车库，设计的系统能够将停车位拓展至地下空间，延伸出两个停车位，节约土地资源，提高土地利用率，减少路面泊车，弱化道路拥挤情况，节能环保;同时能够智能化远程操控，通过手机界面即可智能控制车辆进出及停车位的上升与复位，方便快捷，提高了车库的管理效率，实现了计算机与物联网技术的有效融合。此外，在无电情况下可以实现无电自锁，保证停车安全，减少不必要的麻烦。

2 工作原理

2.1 设计思路

使用STM32单片机通过M6312网络模块连接到物联网平台，进行数据传输，单片机通过各类传感器实时采集立体停车库内的状况传输至物联网平台进行远程监控，比如显示停车库内的空余车位等。用户可通过手机APP软件对立体停车库进行反向控制，控制立体停车库上升的层数，停取后控制复原车位，实现智能互联。

2.2 总体结构

停车库受控装置包括上层结构和下层结构。上层结构包括图1所示的地表绿化层、双车位和具有支撑和传动作用的丝杆结构，其中车库在丝杆作用下悬空，丝杆支撑整个车库。下层结构包括信号接收器、驱动电机、传送螺母和采用皮带做传送带的部分，下层结构固定在机架上，如图2所示。上下层结构通过丝杆和传动螺母相互配合构成停车库。

2.3 功能原理

2.3.1 物联网取车

停车库未升起状态的具体结构如图3所示。

司机只需要在手机上操作即可升起停车装置，当装置升至指定位置后停止运动，如图4所示。图5为停取第二层停车位的示意图。当司机想将车停在第二层时则按下对应按钮即可，工作原理同上。停车完毕，司机出库确保安全后按下复原按钮，此时电动机反转实现装置复原。

2.3.2 停电制动

文中设计的停车设备可避免车库上升过程中遇到紧急停电事故造成的危害。立体停车库的支撑部分为螺杆，如果螺杆不发生滑动则可使车库悬停，同时螺丝螺杆结构还自带自锁功能。来电后系统可正常工作。

2.3.3 防积水淹车

当因为下雨或其他原因导致排水不畅时，通过监测水位的浮子测量水深，一旦超过阈值，便启动位于上层的电机使整个车库上升至地面以上，然后应用传动装置螺杆螺母机构特有的自锁功能，将立体停车库悬停在地面以上，避免汽车被水淹泡的问题。

2.3.4 核心技术

智能终端装置和远程预约：本产品采用STM32单片机技术，通过M6312网络模块连接到物联网平台进行数据传输并通过智能手机APP遥控立体停车库，完成车辆存取。

智能防积水：车库底部设置有水位传感器，水位传感器将水位信息传入控制模块。

四柱丝杆同步带轮结构与调节传送带机构：丝杆用于车库升降，电机为同步轮与皮带工作提供动力;调节传送带机构协调装置的安装维护。

3 创新点

（1）生态亲和性

本停车库在并不破坏车库占用的原有绿化（除了树木之外的灌木、草丛等植被），而是在地下巧妙设计立体停车库。使居民小区、商业街、景区景点等地在最大程度上保留绿化设施，方便用户智能存取车辆。使地表土地资源得到最大化利用，而且最大程度上保留原地的绿化面积，使得原有环境亲和自然，给人绿意盎然之感。

（2）机械装置轻巧

该设计采用皮带传动和丝杆传动，相比于现有的升降横移类立体停车装置中的链条传动和钢丝绳传动，皮带具有成本低、容易安装和检修方便等优点，且在工作中能缓和启动时过流对电机寿命的影响，同时皮带传动较为平稳，噪音小。丝杆传动结构简单，加工方便，成本较低，具备自锁功能，车库可以平稳升降。

（3）智能远程控制

停车系统使用物联网技术，在用户与系统之间搭建联通平台。用户存取车辆时，可通过手机界面操作，方便快捷;智能化的防积水系统代替了人工看管，节省了大量人力、物力的投入。

（4）无电自锁和防积水功能

立体停车库可以在停电时自锁，防止停车库因突然停电在自身重力作用下快速下降造成财产损失;当积水达到阈值时，停车位自动升起，保护车辆。

4 市场前景

（1）汽车保有量上升，停车位缺口巨大，立体停车库市场空间广阔

我国汽车保有量升为全球第二位，保有量快速增长带来停车泊位的刚性需求。截至2017年6月底，全国机动车保有量3.04亿辆，其中，6个城市超300万辆，23个城市超200万辆，49个城市的汽车保有量超100万辆。根据国家发改委公布的数据，目前我国大城市小汽车与停车位的平均比例约为 1∶0.8，中小城市约为1∶0.5，与发达国家1∶1.3的停车位比例相比，我国车位比例严重偏低，停车位缺口超5 000万个。

在如此大的需求之下，机械式停车设备新增泊位数和立体车库销售规模均呈上升趋势。

（2）立体车库主要以住宅配建为主

对应用场景而言，我国立体车库主要为住宅小区业主使用、公共配套和单位自用，并以占比超過一半的小区停车需求为主，而公共配套和单位自用的用户占比约20%。本装置主要用户群体为小区业主。

（3）技术创新，响应生态政策

目前国内大型停车场不仅占地面积大，造价成本高，且突发停电时不能取车，或存在停车库遇积水损坏车体等缺陷。本装置结构简单、成本低廉，不仅生态环保，更具有无电取车和防积水等功能，较好地解决了小区停车难问题。