本發(fā)明涉及一種車庫控制系統(tǒng)，具體涉及一種基于垂直循環(huán)立體車庫的兩級控制系統(tǒng)，屬于智能車庫技術領域。

背景技術：

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展, 汽車購買力的不斷提高, 汽車保有量的快速增長, 造成了國內(nèi)城市中心和住宅小區(qū)內(nèi)的停車難問題。垂直循環(huán)立體車庫其占地面積少, 能充分利用土地上方的立體空間，較好的解決當前國內(nèi)的停車難的問題。目前，傳統(tǒng)的垂直循環(huán)立體車庫控制系統(tǒng)如圖1所示，車庫控制系統(tǒng)為單級控制系統(tǒng)，僅具有按鍵人機交互界面、車庫車輛位置檢測、聲光報警和電機控制的功能。其單級控制系統(tǒng)的最大的缺點在于功能少、決策命令單一和故障定位難。所述功能少，主要體現(xiàn)為車庫系統(tǒng)未聯(lián)網(wǎng)，車庫的統(tǒng)一管理不方便，人機交互方式單一，用戶只能通過按鍵存取車輛，對車庫操作不熟悉，造成存取車困難，以及缺少對車庫電機故障的檢測。所述決策命令單一，主要體現(xiàn)為當車庫的單級控制系統(tǒng)CPU出現(xiàn)故障時，對車庫內(nèi)的車輛存在安全隱患，維修人員不能及時定位問題點，造成維修困難。所述故障定位不準確，主要體現(xiàn)在車庫未聯(lián)網(wǎng)，當車庫出現(xiàn)故障后，需要派遣專業(yè)的維修人員到現(xiàn)場檢查和維修。針對目前傳統(tǒng)的垂直循環(huán)立體車庫控制系統(tǒng)存在的問題，這在很多場合會造成用戶使用車庫體驗差，出現(xiàn)問題時，可能造成用戶的經(jīng)濟損失，維修人員在定位故障點時工作量大等缺點。為了解決上述問題，有必要設計一種垂直循環(huán)立體車庫的兩級控制系統(tǒng)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種基于垂直循環(huán)立體車庫的兩級控制系統(tǒng)，具有兩級控制系統(tǒng)共同決策車庫命令，增強垂直循環(huán)立體車庫的運行穩(wěn)定性，同時克服傳統(tǒng)的垂直立體車庫控制系統(tǒng)的功能少、決策命令單一和故障定位難的缺點。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案：提供一種基于垂直循環(huán)立體車庫的兩級控制系統(tǒng)，其包括：車庫中央核心控制系統(tǒng)和車位控制系統(tǒng)，所述車庫中央核心控制系統(tǒng)還包括中央核心控制器、超級電容備用電源電路、語音提示模塊、人機交互觸摸屏和車庫服務器，所述車位控制系統(tǒng)還包括車位控制器、電機電源故障檢測電路、人與動物誤入檢測模塊、車輛位置檢測單元和4~20mA隔離變送器，所述中央核心控制器和車位控制器之間建立RS422全雙工通信，共同決策車庫運行命令和反饋車庫運行狀態(tài)，所述超級電容備用電源電路的電源端連接到中央核心控制器供電端，所述語音提示模塊連接到中央核心控制器輸出端，所述人機交互觸摸屏與中央核心控制器建立雙向通信，所述車庫服務器與中央核心控制器和客戶端手機APP建立網(wǎng)絡通信，所述電機電源故障檢測電路、人與動物誤入檢測模塊和車輛位置檢測單元連接到車位控制器輸入端，所述4~20mA隔離變送器根據(jù)車位控制器輸出的電壓信號，轉化為4~20mA電流信號，用以控制垂直循環(huán)立體車庫電機的速度。

作為上述方案進一步的改進，所述中央核心控制器和車位控制器的微控制芯片都為STM32F103VET6單片機，所述人機交互觸摸屏為8寸電阻式觸摸屏，所述超級電容備用電源電路為LM393比較器電路。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果。

車庫功能豐富，具有兩級控制系統(tǒng)、車庫與服務器聯(lián)網(wǎng)上傳車庫狀態(tài)和故障、語音提示、觸摸屏人機交互、超級電容備用電源電路、隔離變送器控制車庫電機轉速和電機電源故障檢測等功能。

采用兩級控制系統(tǒng)，共同決策車庫運行命令，其中一個控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，車庫能及時發(fā)現(xiàn)并上報服務器，保障車庫安全、穩(wěn)定的運行，避免用戶的車輛出現(xiàn)損壞。

車庫采用語音提示和8寸觸摸屏進行人機交互，用戶通過語音和觸摸屏進行交互，更容易明白垂直循環(huán)立體車庫的存取車方式，避免因用戶不清楚車庫操作方式而出現(xiàn)意外。

車庫備用電源采用超級電容供電，當車庫因突然停電而失去供電后，超級電容立即釋放能量到中央核心控制系統(tǒng)，同時中央核心控制系統(tǒng)通過電源檢測到車庫失去供電，立即將垂直循環(huán)立體車庫當前數(shù)據(jù)進行備份，避免因突然停電造成的數(shù)據(jù)丟失。

垂直循環(huán)立體車庫的車位控制系統(tǒng)采用4~20mA隔離變送器控制車庫電機轉速，能夠加快存取車效率，提高用戶體驗。

垂直循環(huán)立體車庫兩級控制系統(tǒng)實時檢測垂直循環(huán)立體車庫電機電源供電狀態(tài)，當三相交流接觸器電路老化或損壞后，系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)并上報車庫服務器。

附圖說明

圖1為本發(fā)明傳統(tǒng)垂直循環(huán)立體車庫控制系統(tǒng)功能示意圖。

圖2為本發(fā)明總體功能結構框圖。

圖3為本發(fā)明超級電容備用電源電路原理圖。

圖4為本發(fā)明電機電源故障檢測電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。本發(fā)明總體功能結構框圖如圖2所示，一種基于垂直循環(huán)立體車庫的兩級控制系統(tǒng)，其包括：兩級控制系統(tǒng)，所述兩級控制系統(tǒng)分別為車庫中央核心控制系統(tǒng)和車位控制系統(tǒng)，兩級控制系統(tǒng)全部采用STM32F103VET6單片機作為主控制芯片，其具有高達512KB 的FLASH，系統(tǒng)時鐘72MHz ，性價比高，能夠可靠地對系統(tǒng)任務進行全面的管理。中央核心控制器和車位控制器之間采用RS422的差分全雙工接口標準，建立通信協(xié)議，兩個控制器通過可靠的交互進行數(shù)據(jù)交換，共同決策車庫命令信息，保障車庫安全和穩(wěn)定的運行。當車庫中央核心控制器出現(xiàn)故障后，車庫服務器與車庫建立的網(wǎng)絡連接丟失，兩者建立的網(wǎng)絡心跳包超時未接受，服務器則判斷此車庫出現(xiàn)網(wǎng)絡故障，派遣維修人員到對應車庫進行維修，且車位控制系統(tǒng)不受影響，正常工作；當車位控制器出現(xiàn)故障后，中央核心控制器與車位控制器建立的RS422通信接口失去數(shù)據(jù)交互，當中央核心控制器檢測到兩者通信超時后，立即上報車位控制器通信故障到服務器，且觸摸屏顯示系統(tǒng)故障，阻止用戶繼續(xù)操作車庫，避免出現(xiàn)意外。

如圖2所示，所述超級電容備用電源電路，中央核心控制系統(tǒng)主控制芯片工作電源為3.3V，同時為中央核心控制器微控制芯片配備超級電容作為備用電源，車庫突然斷電后能夠使中央核心控制系統(tǒng)后備寄存器持續(xù)工作，及時存儲車庫運行信息，避免車庫數(shù)據(jù)丟失。

所述語音提示模塊，采用帶存儲芯片，語音功放電路為25W的語音提示模塊，語音提示模塊提前根據(jù)觸摸屏上的操作步驟和用戶車輛的實時位置的不同，預存好對應的提示語音，用戶使用車庫時，根據(jù)對應操作播放對應提示語音，達到觸摸屏與語音同步提示用戶的效果。

所述觸摸屏人機交互，采用8寸電容式觸摸屏，編寫友好人機交互界面，具有用戶界面和管理員界面，可以通過相應界面訪問對應交互界面，觸摸屏首頁支持廣告投放，創(chuàng)造額外效益。

所述車庫服務器，采用每個城市一個服務器的搭建方式，實時檢測城市中的垂直循環(huán)立體車庫狀態(tài)，垂直循環(huán)立體車庫中央控制系統(tǒng)上負責互聯(lián)網(wǎng)通信的外設為基于TCP/IP的以太網(wǎng)通信模塊，TCP/IP模塊能夠通過網(wǎng)線連接上互聯(lián)網(wǎng)，與網(wǎng)絡端的車庫服務器進行通信，實現(xiàn)服務器的命令下發(fā)和車庫終端的車位信息和故障信息等車庫信息的上報，用戶同時可以通過手機APP訪問各個城市中的車庫信息，方便用戶尋找停車位。

所述電機電源故障檢測電路，實時檢測車庫電機供電接觸器開關狀態(tài)，接觸器線圈出現(xiàn)老化或故障時，系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)并上報車庫服務器，管理人員及時安排維修人員到現(xiàn)場進行維修。

所述人與動物誤入檢測模塊通過微波和紅外檢測車庫內(nèi)是否存在移動物體和紅外源，用于判斷車庫內(nèi)部是否存在人和動物。

所述車輛位置檢測單元實時檢測車輛位置狀態(tài)，根據(jù)車輛當前狀態(tài)進行語音提示停車。

所述4~20mA隔離變送器根據(jù)車位控制器，根據(jù)車位控制系統(tǒng)輸入模擬電壓信號，轉化為4~20mA電流信號，輸出電流信號到變頻器，用以控制垂直循環(huán)立體車庫的電機速度。

本發(fā)明超級電容備用電源電路原理圖如圖3所示，所述U1為雙電壓比較器芯片LM393，該芯片采用單電源3.3V供電，其正極性端接入電壓為R1和R2電阻將5V外部電源分壓后的電壓，其分壓后的電壓要低于芯片供電電壓，可選擇常用的R1為4.7K電阻，R2為3K電阻，分壓得到1.95V電壓；負極性接入電壓為R3和R4電阻將3.3V電壓分壓到正極性輸入電壓以下，可選擇常用的R3和R4都為10K電阻，分壓得到1.65V電壓；芯片輸出端接R5到3.3V作為上拉電阻，保障芯片上電瞬間，芯片工作不穩(wěn)定時，輸出為高電平；當車庫供電正常時，LM393芯片的正極性端電壓高于負極性端，芯片輸出端為高電平；當車庫供電異常，突然斷電時，5V電源快速掉電，而3.3V電源，配置C1為超級電容，突然掉電后，超級電容釋放能量，維持電壓到3.3V，此時LM393芯片的正極性端電壓降低到負極性端電壓以下，芯片輸出端為低電平，中央核心控制系統(tǒng)檢測到芯片輸出端為低電平時，判斷車庫已掉電，立即保存車庫當前的運行數(shù)據(jù)到存儲芯片，保證車庫數(shù)據(jù)不丟失。

本發(fā)明電機電源故障檢測電路原理圖如圖4所示，所述L1，L2，L3，N為三相電供電；所述QF1為三相空氣開關，人為控制車庫電機供電；所述KM為三相交流接觸器，可以通過電路觸發(fā)其通斷，用來控制電機供電；所述AI1為隔離變送器的輸出控制信號端，接入到變頻器，用于控制車庫電機轉速。所述相序保護器為檢測三相電相序，如接入相序錯誤，相序保護器控制接觸器斷開車庫電機供電，保護電機安全；所述STP為急停開關，當車庫發(fā)生意外時，車庫外人員可以按下急停開關，斷開車庫電機供電，保護車庫和車輛安全；所述MCU為車位控制系統(tǒng)的控制信號，用于控制接觸器線圈的導通；所述M為車庫電機，其轉速受隔離變送器和變頻器控制；三相交流接觸器的反饋端子1，連接到車位控制器輸入端，其狀態(tài)與接觸的觸頭的開關狀態(tài)一致，通過車位控制器檢測其導通狀態(tài)，用來判斷接觸器吸合狀態(tài)和車庫電機供電狀態(tài)，達到檢測電機電源故障的目的。