安全检测装置、停车系统、安全检测方法

技术领域

本发明涉及停车设备的安全检测领域，更具体地，涉及一种用于停车设备的安全检测装置、停车系统、安全检测方法。

背景技术

随着社会的发展，汽车增长速度快，而土地资源相对稀缺，停车难的问题日益严重，因此人们对空间利用率的要求提高，促进了机械式停车设备(Mechanical equipmentfor parking automobile)的发展。

机械式停车设备是指用于存取停放车辆的机械或机械设备系统，其是一种机电一体化的成套设备，具有占地面积小、停车率高、安装配置灵活、便于管理等优势，目前已被广泛应用于停车场、停车库等场景。

然而，现有的大多数机械式停车设备无法检测停车车辆载重，当停车车辆载重超过停车设备所允许承载的极限时，可能导致设备故障，造成车辆高空坠落而损坏，以及安全事故的发生。

因此，期望对现有的机械式停车系统进行改进，以解决上述问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种安全检测装置、停车系统、安全检测方法，以实时检测停车设备的净负载重量。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种安全检测装置，包括：

采样模块，对停车设备的电机进行电压波形采样和电流波形采样，以获得采样电压和采样电流；以及

处理模块，根据所述采样电压和所述采样电流计算所述电机的输出转矩可提升的物体重量，

其中，当所述停车设备空载时，所述采样模块获得第一组采样电压和采样电流，所述处理模块获得所述停车设备的空载重量；

当所述停车设备负载有车辆时，所述采样模块获得第二组采样电压和采样电流，所述处理模块获得所述停车设备的总负载重量；

所述处理模块根据所述总负载重量和所述空载重量判断所述车辆的重量是否超过所述停车设备的额定载重量。

可选地，还包括：车位识别模块，用于在所述停车设备的车位数量为多个时，识别正在工作的所述车位，

其中，多个所述停车设备的电机连接至总供电回路，所述采样模块通过所述总供电回路对正在工作的所述车位的电机进行电压波形采样和电流波形采样。

可选地，所述处理模块预存有额定工作参数，所述额定工作参数包括所述电机的额定电压、额定电流、额定转速、额定频率、电机极对数，以及所述停车设备的额定起升速度，

所述处理模块根据所述额定工作参数、所述采样电压和所述采样电流计算所述电机输出转矩可提升的物体重量。

可选地，所述处理模块中设置了第一修正系数和/或第二修正系数，以对所述额定工作参数进行修正。

可选地，所述处理模块基于重量检测模型，根据所述额定工作参数、所述采样电压和所述采样电流计算所述电机输出转矩可提升的物体重量，以获得所述停车设备的所述净负载重量，所述重量检测模型为：

其中，m

可选地，当所述停车设备负载有第一重量的车辆或第一标准砝码时，所述处理模块计算所述停车设备的第一净负载重量，

当所述停车设备负载有第二重量的车辆或第二标准砝码时，所述处理模块计算所述停车设备的第二净负载重量，

所述处理模块至少根据所述第一净负载重量、所述第一重量或所述第一标准砝码的重量、所述第二净负载重量、所述第二重量或所述第二标准砝码的重量，获得所述第一修正系数和所述第二修正系数。

可选地，所述处理模块包括：

状态检测单元，根据所述采样电压和所述采样电流判断所述停车设备的工作状态；

重量检测单元，在状态检测单元判断所述停车设备的载车板稳定上升时，根据所述采样电压和所述采样电流计算所述停车设备的所述空载重量和所述总负载重量，并根据所述空载重量和所述总负载重量计算净负载重量；以及

超载判断单元，根据所述净负载重量和所述停车设备的额定载重量判断所述停车设备是否过载和计算所述停车设备的超重量。

可选地，还包括：

报警模块，在所述超载判断单元判断所述停车设备过载，且超重量达到第一阈值时，显示警报信息；和/或

控制模块，在所述超载判断单元判断所述停车设备过载，且超重量达到第二阈值时，提供限制上升信号，以切断所述超重设备的上升回路。

根据本发明实施例的第二方面，提供了一种停车系统，包括：

停车设备；以及

如上所述的安全检测装置，用于检测所述停车设备是否超载。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种安全检测方法，包括：

对停车设备的电机进行电压波形采样和电流波形采样，以获得采样电压和采样电流，其中，当所述停车设备空载时，获得第一组采样电压和采样电流，当所述停车设备负载有车辆时，获得第二组采样电压和采样电流；

根据所述采样电压和所述采样电流计算所述电机的输出转矩可提升的物体重量，其中，根据第一组所述采样电压和所述采样电流获得所述停车设备的空载重量，根据第二组所述采样电压和所述采样电流获得所述停车设备的总负载重量；以及

根据所述总负载重量和所述空载重量判断所述车辆的重量是否超过所述停车设备的额定载重量。

可选地，还包括：在所述停车设备的车位数量为多个时，识别正在工作的所述车位，

其中，多个所述停车设备的电机连接至总供电回路，通过所述总供电回路对正在工作的所述车位的电机进行电压波形采样和电流波形采样。

可选地，根据所述采样电压和所述采样电流计算所述电机的输出转矩可提升的物体重量包括：

基于重量检测模型，根据额定工作参数、所述采样电压和所述采样电流计算所述净负载重量，所述电机的额定电压、额定电流、额定转速、额定频率、电机极对数，以及所述停车设备的额定起升速度；

设置第一修正系数和/或第二修正系数，以对所述额定工作参数进行修正；

所述重量检测模型为：

其中，m

根据本申请实施例的安全检测装置、停车系统及安全检测方法，仅需利用电机的电压波形和电流波形以及设备额定工作参数，即可实时检测车辆是否超过停车设备的额定载重量，可实现对停车装置的实时检测、报警及限制，保障了停车设备的运行安全，能有效预防超载导致的车辆损坏和安全事故的发生。

本申请实施例的安全检测装置、停车系统及安全检测方法，无需在停车设备上安装重量传感器，无需依赖变频器输出信号，极大提高了检测的实时性和准确性，以及提高了安全检测装置的兼容性。

本申请实施例提供的重量测量模型中考虑了电机电压波动、额定参数不准确等因素对重量测量的影响，保障了重量测量的准确性，且具有结构简单、安装接线方便、免维护、成本低等优势，有很好的应用推广价值。

本申请实施例的安全检测装置、停车系统及安全检测方法，可以应用于包括多个车位的停车系统，多个车位可以共用一个安全检测装置，节省了硬件成本和管理成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了根据本申请实施例的停车系统的示意图；

图2示出了根据本申请第一实施例的安全检测装置的示意图；

图3示出了根据本申请第二实施例的安全检测装置的示意图；

图4示出了根据本申请实施例的安全检测方法的流程图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

应理解，本申请实施例中的A与B连接/耦接，表示A与B可以串联连接或并联连接，或者A与B通过其他的器件，本申请实施例对此不作限定。

下面结合附图对本申请实施例的安全检测装置、停车系统及安全检测方法进行详细说明。

图1示出了根据本申请实施例的停车系统的示意图。

如图1所示，该停车系统100包括停车设备和安全检测装置120。

停车设备包括电机111、升降装置112、载车板113，电机111可提供输出转矩作为升降装置112提升载车板113的动力。图1中以停车设备使升降横移类停车设备(PSH)为例进行示例性说明，应理解，停车设备还可以是垂直循环类停车设备(PCX)、巷道堆垛类停车设备(PXD)、水平循环类停车设备(PSX)、多层循环类停车设备(PDX)、平面移动类停车设备(PPY)、汽车专用升降机(PQS)、垂直升降类停车设备(PCS)、或简易升降类停车设备(PJS)中的任意一种。本申请对停车设备的具体类型不做限制，只要其起升动力来源于电机111即可。

本申请的电机111为升降电机。电机111例如是三相电机，但本申请不限于此，电机111还可以单相电机。本申请实施例的电机111可以是交流异步电机，也可以是永磁同步电机，电机的控制方式可以是采用直接驱动的恒速控制方式，也可以是采用变频调速、变极对数调速、调压调速、串电阻调速等变速控制方式。升降装置112受控于电机111将载车板113提升或下降，升降装置112例如是链条式升降装置、齿轮式升降装置、皮带式升降装置或行星轮式升降装置。载车板113例如是具有较强载重能力的钢板。

停车设备还可以包括其它必要或非必要的部件，例如，停车设备还包括钢结构部分，钢结构部分例如由立柱、横梁和顶部纵梁构成。

安全检测装置120连接至电机111的供电线缆，用于分别在空载和负载有车辆时对电机111进行电压波形采样和电流波形采样，以计算电机111输出转矩可提升的物体重量，得到空载重量和总负载重量，从而检测车辆的重量是否超过停车设备的额定载重量。以电机111为三相电机为例，安全检测装置120分别连接至电机111的三根供电线缆，并对三根供电线缆分别进行电压波形采样和电流波形采样，这样可以提高对电机状态的判断准确度和检测结果的准确度。

可选地，安全检测装置120还配置有预警功能和限制功能，以在停车设备过载时或即将过载时发出预警，并及时使用安全防护装置进行限制，从而避免发生安全事故。

在停车系统100中，停车设备的车位数量为n，n可以是大于等于1的正整数。在一些实施例中，安全检测装置120同时连接至停车设备中多个车位的电机，并且安全检测装置120中配备有车位识别模块，以精准识别正在工作的车位。因此，停车设备的多个车位可以共用一个安全检测装置120，节省了硬件成本和管理成本。在另一些实施例中，在每个车位附近设置一个与之相应的安全检测装置。

下面结合图2～4对本申请实施例的安全检测装置120和安全检测方法进行详细说明。

图2示出了根据本申请第一实施例的安全检测装置的示意图。在图2中，以电机111为三相电机为例对本申请实施例进行详细说明。应理解，本申请不限于此，电机111还可以是单相电机，本申请的电机类型已在上文中说明，在此不再赘述，这些类型的电机同样可以使用下文所述的三相电机的安全检测装置及安全检测方法进行安全检测。

如图2所示，安全检测装置120包括采样模块121和处理模块122。可选地，安全检测装置120还包括预警模块123、控制模块124和供电模块125。

采样模块121连接至停车设备的电机111，用于对停车设备的电机111进行电压波形采样和电流波形采样，以获得采样电压和采样电流。

在一些可选的实施例中，采样模块121包括电压采样和处理模块1211和电流采样和处理模块1212。

在该实施例中，电压采样和处理模块1211分别连接至电机111的三根供电线缆，以采集供电线缆上的电压Ua、Ub和Uc，电压采样和处理模块1211分别对电压Ua、Ub和Uc进行处理以获得电压波形，电压波形中包括多个连续或不连续时刻的采样电压，上述对电压进行处理的方式例如包括进行降压处理、进行电压波形平滑处理等步骤。

电流采样和处理模块1212用于采样电机111的电流波形，例如，电流采样和处理模块1212包括电流传感器(例如互感器或霍尔传感器)，电流传感器设置在供电线缆上，以采集电流，电流采样和处理模块1212对电流进行处理以获得电流波形，电流波形中包括多个连续或不连续时刻的采样电流，上述对电流进行处理的方式例如包括将电机的大电流信号转换为小电流信号、进行电流波形平滑处理等步骤。

处理模块122连接至采样模块123，用于根据采样电压和采样电流计算电机111的输出转矩可提升的物体重量，以获得停车设备的净负载重量。其中，当停车设备空载时，采样模块121获得第一组采样电压和采样电流，处理模块122获得停车设备的空载重量；当停车设备负载有车辆时，采样模块121获得第二组采样电压和采样电流，处理模块122获得停车设备的总负载重量；之后，处理模块122根据总负载重量和空载重量之差获得停车设备的净负载重量，根据净负载重量和停车设备的额定载重量判断车辆是否超重。应理解，本申请不限于此，采样模块121还可以采样更多组的采样电压和采样电流，处理模块122据此计算多个空载重量的平均值和/或多个总负载重量的平均值，以获得更准确的净负载重量。

在一些可选的实施例中，处理模块122包括状态检测单元1221、重量检测单元1222和超载判断单元1223。

状态检测单元1221的输入端分别连接至采样模块121中的电压采样和处理模块1211和电流采样和处理模块1212，以根据采样电压和采样电流(或电压波形和电流波形)判断停车设备的工作状态。

具体地，采样模块121实时测量电机的电压波形和电流波形，状态检测单元1221根据电压波形和电流波形的波形特征值判断电机是否已启动。例如，状态检测单元1221的判断方法为：计算电压波形和电流波形的波形特征值是否超过第一预设阈值(例如，电流有效值或平均值超过电机额定工作电流的20％)，若超过则认为电机已启动。

若状态检测单元1221检测到电机已启动，则状态检测单元1221继续判断当前载车板是否工作在上升状态。例如，状态检测单元1221的判断方法为：根据测量的电压波形或电流波形相序，判断当前载车板是否工作在上升状态(例如，若电机正转为上升，则当电压或电流波形相序为正向时，认为此时工作在上升状态，否则为下降状态)。

若状态检测单元1221检测到载车板已工作在上升状态，则状态检测单元1221继续当前电机是否已工作在稳态。例如，状态检测单元1221的判断方法为：测量电机的电压波形和电流波形，判断其特征值在预定时间内的波动范围不超过第二预定阈值(例如：电流有效值或平均值在3个周期内的波动范围不超过3％)，则认为当前电机已工作在稳态下。

状态检测单元1221完成上述检测后，若判定停车设备的载车板稳定上升，则生成有效状态的控制信号，控制重量检测单元1222检测停车设备的净载重重量。

重量检测单元1222的输入端分别连接至采样模块121和状态检测单元1222，用于在状态检测单元判断停车设备的载车板稳定上升时，根据采样电压和采样电流计算停车设备的净负载重量。

具体地，处理模块122中的重量检测单元1222预存有额定工作参数，额定工作参数包括电机111的额定电压、额定电流、额定转速、额定频率、电机111极对数，以及停车设备的额定起升速度，重量检测单元1222根据额定工作参数、采样电压和采样电流计算电机111输出转矩可提升的物体重量。可选地，重量检测单元1222中设置了第一修正系数和/或第二修正系数，以对额定工作参数进行修正。

可选地，重量检测单元1222基于重量检测模型，根据额定工作参数、采样电压和采样电流计算电机输出转矩可提升的物体重量，以获得停车设备的净负载重量，重量检测模型为：

其中，m

应理解，上述重量检测模型中的各个参数可以进行适应性变化，例如，N可以是大于等于1的任意正整数；当电机111的相数不为3时，求和符号Σ的下标j＝a,b,c也可以替换为相应的相数；当某个参数的单位发生变化时，重量检测模型中的常数也进行相应的变换。

可选地，当停车设备负载有车辆有标准砝码时，处理模块122计算停车设备的净负载重量，并根据至少两次计算得到的净负载重量和标准砝码之间的差值，获得第一修正系数和第二修正系数，以实现对净载重重量检测结果的精确修正。例如，当停车设备负载有第一重量的车辆或第一标准砝码时，处理模块计算停车设备的第一净负载重量，当停车设备负载有第二重量的车辆或第二标准砝码时，处理模块计算停车设备的第二净负载重量，处理模块122至少根据第一净负载重量、第一重量或第一标准砝码的重量、第二净负载重量、第二重量或第二标准砝码的重量，获得第一修正系数和第二修正系数。上述第一重量和第二重量是已知的重量值，其可以通过汽车出厂铭牌获得，也可以通过使用地磅等汽车称重设备提前称量获得。应理解，为了获得更准确、更可信的第一修正系数和第二修正系数，可以对每个标准砝码进行多次测量，还可以使用更多个不同重量的标准砝码进行多次测量。

超载判断单元1223连接至重量检测单元1222，用于根据净负载重量和停车设备的额定载重量判断停车设备是否过载和计算停车设备的超重量，并在停车设备装置过载时提供相应的报警信息输出、控制命令输出。超载判断单元1223将实时计算出的净负载重量与额定载重量比较，实现超载的实时检测、报警与限制。例如，当超载判断单元1223判定净负载重量超过额定载重量的95％，发出报警信息，并在报警模块123显示报警信息；当净负载重量超过额定载重量的100％～110％时，触发控制模块124的限制作用，切断电机上升回路，使载车板不得再继续上升。

报警模块123连接至超载判断单元1223，在超载判断单元1223判断停车设备过载，且超重量达到第一阈值时，控制模块124显示警报信息。可选地，报警模块123还用于显示安全检测装置120的工作状态信息、调试信息等信息，以及用户对安全检测装置120进行设定调试操作。

控制模块124连接至超载判断单元1223，在超载判断单元1223判断停车设备过载，且超重量达到第二阈值时，控制模块124提供限制上升信号，以切断超重设备的上升回路。例如，将继电器常闭触点串入上升控制回路中，当接收到限制上升信号时，令继电器通电吸合，断开常闭触点实现上升回路的切断。

供电模块125连接至处理模块122、报警模块123和控制模块124，用于支持处理模块122、报警模块123和控制模块124的正常工作。

图3示出了根据本申请第二实施例的安全检测装置的示意图。图3所示的安全检测装置的基本结构与图2所示的安全检测装置的基本结构类似，在此不再赘述其相同之处。

如图3所示，该实施例的停车设备的车位数量为n，n可以是大于等于1的正整数，每个车位中配置有一个升降电机。安全检测装置120同时连接至多个车位的电机1111～111n，并且安全检测装置120中配备有车位识别模块126，以精准识别正在工作的车位。在该实施例中，多个车位的电机1111～111n分别连接至总供电回路，安全检测装置120中的采样模块121只需要连接至该总供电回路，即可对正在工作的车位进行电压波形采样和电流波形采样，以进行安全检测。

在该实施例中，每个升降电机中设置有接触器主触点，安全检测装置120中设置有接触器辅助触点，车位识别模块126通过检测各个车位升降电机的控制回路中的继电器或接触器的通断情况，或通过与控制器进行通讯，识别当前要起升的车位号。

因此，在该实施例中，停车设备的多个车位可以共用一个安全检测装置120，节省了硬件成本和管理成本。

图4示出了根据本申请实施例的安全检测方法的流程图。图4所示的流程图仅仅作为本申请的一个示例，其不应过度限制本申请的保护范围。本领域普通技术人员可以认识到许多变化、替代和修改，例如，可以添加、移除、替换、重新排列和重复图4中所示的各种步骤。

如图4所示，该安全检测方法包括步骤S1-S4。

可选地，在步骤S1之前，该安全检测方法还包括：在停车设备的车位数量为多个时，识别正在工作的车位。例如，每个升降电机中设置有接触器主触点，安全检测装置中设置有接触器辅助触点，通过检测各个车位升降电机的控制回路中的继电器或接触器的通断情况，或通过与控制器进行通讯，识别当前要起升的车位号。多个车位的电机分别连接至总供电回路，因此，后续步骤中，可通过该总供电回路对正在工作的车位的电机进行电压波形采样和电流波形采样。

在步骤S1中，对正在工作的车位的电机进行电压波形采样和电流波形采样，以获得采样电压和采样电流，其中，当停车设备空载时，获得第一组采样电压和采样电流，当停车设备负载有车辆时，获得第二组采样电压和采样电流。

在步骤S2中，根据电压波形和电流波形判断停车设备的载车板是否处于稳定上升状态。

在步骤S3中，当停车设备的载车板处于稳定上升状态时，根据采样电压和采样电流计算电机的输出转矩可提升的物体重量，其中，根据第一组采样电压和采样电流获得停车设备的空载重量，根据第二组采样电压和采样电流获得停车设备的总负载重量。

在该步骤中，根据采样电压和采样电流计算电机的输出转矩可提升的物体重量包括：基于重量检测模型，根据额定工作参数、采样电压和采样电流计算空载重量和总负载重量，其中，额定工作参数包括额定电压、额定电流、额定转速、额定频率、电机极对数、额定起升速度。

可选地，设置第一修正系数和/或第二修正系数，以对额定工作参数进行修正。

在该实施例中，重量检测模型为：

其中，m

在步骤S4中，根据总负载重量和空载重量之差判断车辆的重量是否超过停车设备的额定载重量。

综上所述，本申请实施例提供了一种安全检测装置、停车系统及安全检测方法，仅需利用电机的电压波形和电流波形以及设备额定工作参数，即可实时计算出车辆重量，可实现对停车装置的实时检测、报警及限制，保障了停车设备的运行安全，能有效预防超载导致的车辆损坏和安全事故的发生。

本申请实施例的安全检测装置、停车系统及安全检测方法，无需在停车设备上安装重量传感器，无需依赖变频器输出信号，极大提高了检测的实时性和准确性，以及提高了安全检测装置的兼容性。

本申请实施例提供的重量测量模型中考虑了电机电压波动、额定参数不准确等因素对重量测量的影响，保障了重量测量的准确性，且具有结构简单、安装接线方便、免维护、成本低等优势，有很好的应用推广价值。

本申请实施例的安全检测装置、停车系统及安全检测方法，可以应用于包括多个车位的停车设备，多个车位的可以共用一个安全检测装置，节省了硬件成本和管理成本。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本发明的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。