全自动化立体停车库控制系统可行性研究报告Word文档下载推荐.docx

1、4.2社会效益分析 14五、报告结论 14一、 可行性研究摘要1.1、系统相关系统名称：系统持有人：1.2、系统背景近几年来，随着我国国民经济和汽车制造业的迅速发展，汽车保有量快速增长。北京、上海等大城市以每年10万辆的速度增加，而道路建设及停车位的建设远低于此。停车难所导致的占道停车、占用绿地停车，不仅使交通堵塞问题更加严重，而且涉及到投资环境和城市现象，日益引来各方人士的关注。如果停车难问题和交通拥挤问题得不道妥善解决，将同时影响了轿车进入家庭的步子，影响汽车制造业的迅速发展，影响国民经济的稳步持续发展。1.2.1、国外发展状况机械式停车设备起源于欧美，在国外已有二十多年的发展历史，已经发

2、展成有数十个品种的大家族，可根据现场条件和使用者的要求选用类型。发展较快的有日本、韩国、德国、法国、意大利、荷兰、美国、以及我国台湾地区。其中以日本的技术最为成熟先进。日本从五十年代中期开始注意停车场问题。在日本的城市里，由于用于建设停车场的地面很少且价格昂贵，所以自动立体停车场尤其是最大限度利用空间的机械式停车场和钢结构装配的自行式立体停车场得到迅速发展。从1962年建成四车位二段式机械停车库至今已开发生产出九大类型近百个品种的立体停车设备。拥有停车设备制造企业400多家，车库设备年增长量已达30，其中生产机械式停车设备的企业约110家。较大的公司有三菱重工业、石川岛播磨重工业、日精、新明和

3、工业、昭和起重机械株式会社等。日本停车业首先将变压变频交流调速技术应用于立体停车库交流电机拖动控制中。在日本，机械式立体停车库像一座座高塔，常常出现在黄金地段，很多建的比周围的大厦还高。德国的停车场也很发达，生产制造机械式停车设备的厂商约有24家，其中KALUS和WOHR两家公司产量约占德国总产量的80。台湾停车设备的发展已有二十多年的历史，从早期由意大利、日本引进的钢结构电机驱动式，到台湾自主开发的液压链条式，直到近年来新开发的滚珠螺杠式，台湾停车设备的制造技术日趋成熟。1.2.2、国内发展状况我国机械式停车设备行业是一新兴行业。早期开发工作从八十年代中期开始，从1992年后有了较快的发展，

4、但仍处于刚起步阶段，能提供升降横移式、垂直循环式、垂直升降式等形式。升降横移式是利用存车板升降或横移来存取车辆的停车设备；垂直循环式是在垂直方向作循环旋转的车位系统存取车辆的停车设备；垂直升降式是用提升装置将车辆送到指定层，并用存取机械存取车辆的停车设备，图1-1为垂直升降式自动立体停车库的简图。国内的企业大多是引用国外技术或与外方合作生产的，缺乏自主开发能力，缺乏适合我国国情的产品。比如，韩国的停车设备车牌号为四位，适合韩国人口少车辆少情况。但中国车辆的车牌号是56位，就需进行改进，而很多公司只是盲目沿用，只引用不改进。在我国台湾地区，停车设备的发展已有二十多年的历史，从早期由意大利、日本引

5、进的钢结构电机驱动式，到台湾自主开发的液压链条式，直到近年来新开发的滚珠螺杠式，坚持走引进加创新的道路。滚珠螺杆式具有定位精确的优点之外还具有较高的安全性，因是悬空设计，耐震性好。经调查，地震后其它传动方式的停车设备都出现不同问题，只有滚珠螺杆式没有出现任何问题。这是台湾停车业根据本地地震多的情况开发出来的。不断创新的台湾停车业的设备制造技术已日趋成熟。停车设备是集机、电、仪一体的要求高度安全性、高可靠性、高效率的成套设备，尽快掌握国外先进技术，并加以改进提高和创新，努力将机械、电子、光学、磁控等领域的成熟先进技术应用于自动立体停车库。发展高效节能的，适合国情的产品是我国停车业今后发展的方向。

6、20个停车位的立体停车库。1.3、系统需求随着我国国民经济的发展，城市化趋势将进一步扩大，城市人口持续增加，停车和交通问题将成为更加紧迫的问题。同时立体停车行业将成为最有前途的新兴行业，对设备提出更高的要求，要求设备具有高安全性，高可靠性，高效率性。目前，大功率晶体管，交流变频调速技术和微处理器广泛应用于立体停车装置中。如何开发更安全高效的产品，将是今后的主要目标之一。我国停车业正在研制丝杠式停车装置，即装在大型立式车床上的滚珠丝杠运用到停车装置上，是目前定位最精确，安全性最好的传动方式，这是继液压式，链条式和钢丝绳式之后传动方式的最新发展方向。但该种方式造价较高。网络化是立体停车设备的又一发

7、展方向，它将有利于停车位的合理有效使用，可使驾驶员预先很方便的选择停车位，减少寻找车位的时间。美国已建立了这样一个网络，管理7个停车库和3个停车场，共5000个停车位。使用了38个电子标志牌，6个阵列显示牌和46个静止引导标志，使停车位得到了有效利用。单个的停车库并不能充分解决停车问题，只有形成网络，在上位计算机的统一规划管理下，使各停车库的车位得以充分利用。网络化将是停车业发展的一个方向。立体仓库式停车设备将是发展的另一方向，相对与网络化，此方式在单一停车库的存车数量、空间节省率上将有更大提高，技术上更容易实现。停车业在国外已有近三十年的发展史，在我国大部分技术是引进的，不仅起步晚，也不很成

8、熟，但市场潜力十分大，有待于我们去拓展。二、系统分析2.1、全自动立体停车场基本结构2.1.1、系统机械结构1、钢结构部分：这是立体停车设备的框架部分，主要起支撑作用，由4-8根工字钢以地角螺栓与地基固定形成的。其他各部分都直接或间接的固定于钢结构部分之上。2、主机房部分：是立体停车设备的主要组成部分之一，位于立体停车库的顶部，升降电机、减速器、曳引机等都安装于此。动力从电机发出，通过蜗轮减速器经联轴器、主轴带动曳引轮，曳引轮通过磨擦力带动钢丝绳完成提升架的上升与下降（对重同时完成下降与上升）。3、停车位部分：通常位于钢结构两侧，由多组车位组成，两侧的停车位是左右对称。每个车位由提升架通过导轮

9、放于停车托叉上，由固定件将停车托叉固定在钢结构上，托叉上装有安全钩以防非存取车时停车盘滑出停车区。4、提升架部分：主要有提升架、横移部分、导向部分、导轨部分组成。长方形提升架的四角分别连接四根钢丝绳，由升降电机带动曳引机、钢丝绳及提升架完成上升、下降动作。横移部分由横移电机、减速器、轴、主动链轮、张紧轮、链条、链销轴组成，通过链销带动停车托叉完成从提升架到停车位的存取车动作。5、对重部分：是加在钢丝绳另一端的一组平衡装置。由绳头板、对重架、对重块、导靴、礅簧板、导轨等组成，由钢索接头通过钢丝绳相连。通常对重的重量为：Gd=Gcar+Ged其中：Gd为对重的重量Gcar为提升架的重量Ged为提升

10、架的额定载重为平衡系数，一般取=0.56、回转部分：由回转电机、减速器、主动齿轮、齿圈、支架等组成，完成取车出库时180度调头。7、安全部分：为保障车辆及设备的安全，在车库低层装有对车辆进行超长、超宽、超高、超重等的判断装置，在提升架和对重的垂直最下方装有2个或4个缓冲器，在机房下方装有防止提升架冲顶的保护装置，曳引轮上装有测试钢丝绳是否有断头的检测装置。8、拖动部分：如图所示，垂直拖动部分主要由电机、减速器、主轴、曳引机等组成。曳引机的通过曳引轮带动钢丝绳，钢丝绳带动提升架进行升降。横移拖动部分由横移电机、减速器、主轴等组成。全自动化立体停车库的机械传动图2.1.2、车位控制部分基本组成 车

11、位控制指对要存入车辆完成车号输入、车号显示、存储、选择最优车位及将确定的车位信号传输等功能；对取出车需完成车号输入、车号查找、显示确定车位及车位信号的传输等功能。控制面板是车位控制部分的组成部分之一，面板上有输入键和显示器，输入键包括数字键、字母键及存取车、确定、删除、手动/自动、开门、关门、急停等控制键。显示器是8位的，6位用来显示车牌号，两位显示车位号。单片机及程序存储器，数据存储器形成车位控制部分核心，完成车号存取、最优车位选择、车号查找等功能。2.1.3、存取车动作控制部分存取车动作控制部分是接收车位控制部分的信号及传感器的信号，并对存取车动作进行控制。主要由单片机及接口电路、主回路及

12、三台电机组成。单片机主要通过控制程序确定控制对象，对三台电机即升降电机、横移电机、回转电机进行分时切换控制；确定控制信号后，为主回路中逆变器提供信号，对三台交流电机实现调速控制。由于立体停车库的控制精度不必很高，无需采用矢量控制方法。针对调速要求，本系统提出了基于单片机的开环PWM控制系统，采用电压空间矢量调制RVM。2.2、车位控制系统2.2.1、车位控制组成系统设计了一个微处理器专用控制系统，主要由单片机、储存器、显示器、键盘和接口芯片组成。图是车位控制系统的硬件结构框图。此控制系统的核心是单片机，本设计中选用的单片机是MCS51系列中的8031单片机。8031单片机是高性能、高集成度的微

13、处理器，片内有128字节的RAM，21个特殊功能寄存器，32根I/O线，2个16定时器/计数器，5个中断源，2个优先级，一个全双工可编程串行口，有位寻址功能，在此系统中需扩展程序存储器，数据存储器和I/O接口芯片。车位控制系统硬件结构框图8031单片机的P0口是数据及低8位地址复用口，应选用一片锁存器与P0口连接，系统选用了带三态缓冲输出74LS373锁存器，将地址信号从地址数据总线中分离开，并驱动地址总线。8031单片机的P2作为高8位地址和I/O口扩展的地址译码用。系统选用74LS138作存储器和I/O接口的地址译码器。选用一片2732EPROM作为外部程序存储器，选用一片6264RAM作

14、为外部数据存储器。外围接口电路，接口1、接口2和接口3都选用8255A，各接口芯片的作用如下：接口1、接口2用来扩展8031单片机的I/O口，用来完成单片机与40个停车位显示灯的连接；接口3是用来完成单片机与控制面板上的LED显示器和键盘的连接，并用两片8718是用来驱动8位LED显示器的段位信号。2.2.2、控制功能车位控制系统的控制功能分三部分：第一部分为共享功能；第二部分是存车信号处理功能；第三部分为取车信号处理功能。一、共享控制功能共享功能是指无论存车或取车都需应用的功能。主要有：1.车号输入功能，即将要存入或取出的车辆的车牌号从键盘上输入；2.车号显示功能，即将从键盘上键入的车牌号码

15、在显示器上显示出来，以便确认是否输入正确。二、存车信号处理功能存车信号处理功能是指车位控制系统在有车辆需存入车库所应完成的功能，主要包括以下几项：1.车号的存储功能，即将键盘上输入的车牌号码存入单片机的存储器中；2.存入车辆的最优存入车位的选择功能，即根据现有的车辆存入情况选择最优存入车位的功能；3.最优存入车位的显示功能，即将已选定的最优车位在显示器上显示出来的功能；4.最优车位的信号处理和传输功能，即将选定的最优车位转换成信号并将信号传输给存取车控制系统的功能。三、取车信号处理功能取车信号处理功能是指停车库中已存入车辆需取出时所需功能，主要有以下几项：1.需取出车辆车号的查找功能，即根据输

16、入的车牌号码，在已存入车辆中查找需取出车辆的位置；2.需取出车辆的车位号显示功能，即将需去取出车辆的存放车位号在显示器上显示出来；3.需取出车辆的车位号的信号传输功能，即将需取出车辆的车位号处理后传输给存取车控制系统的功能。2.2.3、控制原理车位控制系统主要实现了对各种数据的处理，对车牌号的存储及定位处理，选取最优车位时对寻优轨迹的数据处理以及车牌号查找时的数据查找等的处理等。微处理器需处理不同数据，有时也较繁杂。各种数据不能随意乱存放，必须根据具体数据的特点按一定的规则来组织和存放。系统根据各数据元素之间的相互关系，对数据进行了有效的组织，解决了数据存储方式，并设计出对应的数据处理算法。各

17、数据元素之间的相互关系有两层含意：一种指各数据元素之间的抽象关系，如先后关系、层次关系等即逻辑关系；另一种指在计算机中存放地址之间的关系，即存储结构。逻辑关系只考虑数据元素之间逻辑上的先后次序，不分上下层次，称为线性结构。如数据元素之间在逻辑上还有上下层关系或元素之间互相联系的情况不规则，不能简单地用线性关系来表达时，属于非线性结构。逻辑结构最终必须以某种具体的形式实现，这种具体的形式就是存储结构，可用四种基本方法来实现。第一种为顺序存储，即将各数据元素按逻辑上的顺序存入在一段连续的空间内，并使逻辑上相邻的元素在想念空间上相邻；第二种为链式存储，各数据元素存放地址不受约束，可以连成一片，也可以

18、分散在不连续的若干个地址上，通过链接指针表示各元素相邻的关系；第三种为索引存储，在这种存储方式中保存有一个索引表，索引表的每一项由两部分组成，其中一项表示数据元素的关键字，另一项中保存有对应数据元素的实际存放地址；第四种为散列存储，即直接利用数据元素的关键字来计算该数据元素的实际存放地址。车位控制系统处理的数据之间在逻辑上只有先后次序，不分上下层次，都属于线性结构，存储结构上则各有不同。数据元素的逻辑设计和存储设计之后要确定算法。数据处理都有一定目的，实现这个目的的处理方法称为算法。2.3、系统控制程序系统的控制任务的完成是以硬件为基础，以程序为支柱。本系统的控制程序从总体上可划分成：主程序和

19、各子程序。下面针对本系统中主要部分的控制程序加以介绍，并给出了程序流程图。2.3.1、控制系统的主程序功能主程序完成下述主要功能：1.初始化程序的设置；2.存取车状态的读入，及车牌号的读入、显示；3.存取车子程序的调入；4.给存取车控制系统的单片机信号的传递。主程序流程图如图所示。控制系统的主程序流程图其中主程序在初始化时已将第一个最优车位设置好，并在显示器上给出提示符，在存车子程序中的最优车位选择是为了下一辆车需存入的车辆选取的最优化位置，这样从整体上节省了一次选取最优车位的时间。主程序包括的几个主要子程序是：键盘扫描子程序，存车子程序和取车子程序。2.3.2、各子程序流程1.键盘扫描子程序

20、键盘扫描子程序主要进行键盘扫描延时消抖后进行按键分析，再判断按键是否释放，如没有释放，调用显示子程序等待，如释放则判断按下的键是数据键还是功能键，若是数据键，则将与键号相对应的数据送往显示缓冲区，并在显示器的第三位到第八位上显示；若是功能键，保存相应地址后返回主程序。2.显示子程序本系统采用的显示器是共阴极LED8位8段显示器，LED的段位信号由8位集电极开路输出的8718驱动器驱动。LED采用软件译码动态扫描显示工作方式。显示子程序主要功能是显示按下键盘的键号和显示由程序确定的数字。3存车信号处理子程序存车子程序的主要功能是进行最优车位选择，并将车牌号存入所选车位相对应的位置，并对需传输给存

21、取车控制系统的单片机的数据进行处理，将信号送到串行通讯输出缓冲区。4.取车信号处理子程序取车信号处理子程序是在取车功能键按下后调入主程序的一个子程序，主要完成车号输入及查找功能，并对已确定车位信号进行处理，存入输出缓冲器。2.4、系统创新点一、双微处理器控制现存的立体停车库多以一个微处理器（如PLC或单片机）作为车库控制系统的核心，对车号的存取查找，车位的选择和存取动作进行控制，每次存取时间较长。如果作为公共停车库，就有可能存在取车等待现象。本系统将车位控制和存取车控制分为两部分，主控元件都为单片机。车位控制系统是由单片机对车号存取查找和选择车位进行操作，并将确定的存或取层次及左右信号传递给存

22、取车控制系统，并由存取车控制系统完成存取车操作。在实施存取车操作的同时，车位控制系统的单片机可进行下一辆车的车号查找、存取和车位选择的操作。相对一个微处理器系统，研究的双微处理器系统能充分利用时间，节省存取车所需时间。二、开环调速系统由于调速精度及动态响应要求不高，自动立体停车库的控制系统采用开环控制系统。并采用了目前效果较好的方法，以空间矢量变换为基波基础的空间矢量调制法。首先对升降式立体停车库的基本结构进行基本结构概述，由机械部分及电气控制部分组成。简述立体停车库的机械部分的结构及组成。电气控制部分是阐述重点，由车位控制系统是单片机各种数据进行处理，主要是对车号的存取，匹配查找，车位的查找

23、最优车位选择进行控制，并将信号以串行通讯方式传给存取车控制系统，并设计了车位控制系统的硬件组成及控制程序。存取车控制系统接收车位控制系统的信号后，调用存车或取车程序，分别对三台电机提升电机、横移电机、掉头电机进行分时切换控制，提供控制信号，确定电机的动作。主要说明了存取车控制系统的组成、功能、原理及实现，说明了两个单片机之间的数据通讯方式及形式，制定了相应的通讯协议，编制了相关的程序。本系统主要根据自动立体停车库的特点，在分析总结当前自动立体停车库技术状况的基础上，设计了一种控制系统，首次采用两个微处理器，组成了两个控制系统，并通过串行信号通讯使两个控制系统共同控制自动立体停车库。此系统采用了

24、开环控制系统，空间矢量调制实现交流电机调速。设计了车位控制系统及存取车控制系统的部分硬件及部分软件。三、市场分析及风险应对3.1、市场发展1997年，深圳注册车辆36万辆，异地注册在深圳行驶车辆11万辆，停车位仅3万多个，北京机动车保有量近130万辆加上每天几十万辆进京车辆，公共停车位仅7万多个。广州市机动车辆保有量为90万辆，外地进市车辆10万辆，共100万辆，仅有停车位8万个。专家指出只有公共停车位置达到机动车辆总数的1525%左右，才能缓解停车难问题。香港拥有注册机动车辆53万辆，停车位40万个，与之相比，我们是有很大差距的。在北京、上海等大城市，由于土地昂贵，很难有大片土地来建筑大型平

25、面停车场。因不具备停车条件，车辆只能停放在街道两旁，阻碍了交通，易引起交通事故，而且对市容而言是一大破坏。对于已建成的物业小区，常常由于停车用地规划不足，车多地少，使停车问题成为业主与物管公司发生磨擦的主要原因。对于以上各种问题，可有效的缓解停车难、交通拥堵的问题的有效的措施有三种：第一种是平面停车，即建造平面停车场；第二种是自走式平面停车库，包括建筑式停车库和钢筋混凝土多层自走式停车库；第三种是全自动化的机械式立体停车库。相对其它停车形式，机械式停车设备应用具有很多优越性：A.充分利用空间，节省占地面积机械式停车设备可以向空中和地下安装，一般地说，机械式车库的占地面积是平面停车场的1/2-1

26、/25，比建筑自行式停车楼节省空间75以上。比建筑自行式地下车库用地面积提高50以上。B.造价低机械式停车设备每个泊位投资约2-12万元（简易式的立体车库平均每个车位造价2-3万元，升降横移式的每个车位3-5万元，垂直升降式的每个车位8-10万元，仓储式的每个车位6-8万元）。而建筑自行式停车楼每个泊位在20万元以上，如北京王府井停车楼开发经营公司在王府井建了一座自行式停车楼，从1993年开始运作到1998年建成，竣工后每个泊位的综合造价达到40万元。平面停车场仅土地征用费也要每个泊位410万元左右。如1996年北京望京购物中心建设一个1.4万平方米的停放400辆车的停车场，光征地费按2000

27、元/平方米计算，总计要2800万元，平均每个车位就要7万元。仅一个车位的征地费用就相当于立体停车库一个车位的全部费用。上海黄浦区已建有一个100个车位的自走式停车场，占地1600平方米，造价1300万元，地价却为3500万元，综合建设费达到5000万元，平均每个车位50多万元。据专家论证，如改用垂直升降式立体停车库，同为100车位，实际占用土地仅为150平方米，建造费用约为1300万元，地价降为300万元，综合建设费用降至1600万元，合每个车位16万元，即使维护费用较高，仍是合算的。C施工期短机械式立体停车库主要由工厂生产，到现场组装调试。因此工期较短，施工期内对周边环境影响可以降到最小，建

28、成后精心设计的外观可为城市增添一项景观。D使用方便有人认为，到机械式停车库存取车不方便，其实这是认识上的问题。按设计上的要求，一般一次存取时间不超过120秒钟，通常不可能出现存取车排队的现象。E减少了因路边停车面引起的交通事故。F增加了汽车的防盗性及防护性。全国每天有300辆车被盗，还有被卸走轮胎、反光镜，被砸碎玻璃的、划坏漆皮的事故经常发生，进到机械式停车库就不会出现这种事情。对于寸土寸金用地日渐紧张的全国各大城市，机械式立体停车库是缓解停车问题的经济、便捷、迅速有效的最佳措施。3.2、风险分析与对策风险分析技术规模风险项目的风险是与技术的规模成正比的。一般规律，本技术运用规模越大，风险问题

29、就越突出。需求风险很多项目在确定需求时都面临着一些不确定性。当在项目早期容忍了这些不确定性，并且在项目进展过程当中得不到解决，这些问题就会对项目的成功造成很大威胁。如果不控制与需求相关的风险因素，那么就很有可能产生错误的产品或者拙劣地建造预期的产品。每一种情况对产品来讲都可能致命的。相关性风险许多风险都是因为项目的外部环境或因素的相关性产生的。经常我们在控制外部的相关性上做的不够，因此缓解策略应该包括可能性计划，以便从第二资源或协同工作资源中取得必要的组成部分，并且觉察潜在的问题。技术风险技术的飞速发展和经验丰富员工的缺乏，意味着项目团队可能会因为技巧的原因影响项目的成功。安全风险技术本身是属

30、于创造性的技术，技术本身的核心技术保密非常重要。但一直以来，我们在这方面的安全意识比较淡薄，对技术的开发主要注重技术本身，而忽略了专利的保护。而且在技术方面关于知识产权的认定目前还没有明确的一个行业规范，这也是我们技术项目潜在的风险。市场开拓风险任何新的技术的出现都会面临者市场开拓的风险，一个新的技术或者产品从一开始走上市场到在市场中占有一席之地，必然会经过一个漫长的过程，在这个过程中市场的开拓是一个比较艰辛的过程，市场开拓风险是我们必须正视的风险。技术研发风险任何技术的研发都将存在此类风险，虽然该技术已完成初期研发，在将来的技术升级、测试、及下一代技术研发中依旧存在技术研发风险。技术创新的过程就是探索的过程，如果人们已经知道如何检测LED了