車庫(kù)安全監(jiān)控系統(tǒng)，包括壓力監(jiān)測(cè)單元、判斷單元、 觸發(fā)單元、保護(hù)層單元、強(qiáng)制執(zhí)行單元和處理器，壓力監(jiān)測(cè)單元連接判斷單元，判斷單元連 接處理器，處理器連接觸發(fā)單元和強(qiáng)制執(zhí)行單元，觸發(fā)單元連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接保 護(hù)層單元驅(qū)動(dòng)。
[0025] 立體車庫(kù)主要包括車庫(kù)框架1、支撐立柱2、存車架3和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，存車架3安裝在 支撐立柱2之間用來(lái)停放汽車，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接存車架3驅(qū)動(dòng)存車架3運(yùn)動(dòng)從而將汽車停放 在高層，本發(fā)明中只是對(duì)立體車庫(kù)進(jìn)行安全監(jiān)控，對(duì)立體車庫(kù)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)不大，不會(huì)造成大 的變化，安裝簡(jiǎn)單。壓力監(jiān)測(cè)單元4安裝在存車架3的四個(gè)車輪受力點(diǎn)上，用來(lái)監(jiān)測(cè)存車架 3的安全性，具體結(jié)構(gòu)為壓力監(jiān)測(cè)單元4包括八個(gè)三維壓力傳感器，兩兩安裝在車輪受力點(diǎn) 上，兩個(gè)傳感器同時(shí)監(jiān)測(cè)一個(gè)點(diǎn)的受力大小，發(fā)送到判斷單元取平均值，將平均值和判斷單 元內(nèi)的設(shè)置的閾值比較，在閾值區(qū)間內(nèi)則輸出安全信號(hào)到處理器。本發(fā)明中采用兩個(gè)傳感 器監(jiān)測(cè)一個(gè)受力點(diǎn)，并沒(méi)有浪費(fèi)器材，而是汽車重量較大，停車場(chǎng)內(nèi)停車位的使用頻率也是 不同的，所以為了避免傳感器由于使用率高受壓大等因素導(dǎo)致的損壞，一旦傳感器損壞，要 及時(shí)更換才能保證安全監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，停車場(chǎng)不一定都有維修人員，會(huì)耽誤停車系 統(tǒng)的正常使用，所以本發(fā)明中設(shè)置了兩個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)同一點(diǎn)，確保安全監(jiān)控的正常進(jìn)行，也 給了維修人員維修時(shí)間。為了縮短傳感器的工作時(shí)間，保證傳感器只在工作時(shí)間開(kāi)啟，本發(fā) 明中還設(shè)置了啟動(dòng)單元，當(dāng)車輛需要停放在上層，需要按下上層存車開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)單元連接存 車開(kāi)關(guān)，只有當(dāng)存車開(kāi)關(guān)被按下，說(shuō)明需要車輛停放在上層，此時(shí)啟動(dòng)單元發(fā)出工作指令到 監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)始工作，其余時(shí)間監(jiān)控系統(tǒng)處于待機(jī)狀態(tài)，大大縮短了工作時(shí)間，避 免了時(shí)刻處于監(jiān)控狀態(tài)增長(zhǎng)了非工作時(shí)間，縮短了電器元件的使用壽命。立體車庫(kù)中一層 車位不需要設(shè)置存車架3,也不需要進(jìn)行平衡監(jiān)測(cè)，所以存車架3代表了二層以上車位，只 有高層車輛才會(huì)有平衡問(wèn)題，所以本發(fā)明中啟動(dòng)單元連接的是上層存車開(kāi)關(guān)。
[0026] 本發(fā)明中壓力監(jiān)測(cè)單元的三維壓力傳感器是三維壓力傳感器，本發(fā)明提供的三維 壓力傳感器對(duì)傳統(tǒng)三維壓力傳感器進(jìn)行了改進(jìn)，測(cè)量精度更高，三維力壓力傳感器，其結(jié)構(gòu) 原理如下文所示，傳感器包括控制單元、與控制單元分別連接的X方向電容單元組和Y方向 電容單元組，所述X方向電容單元組和Y方向電容單元組均包括電容單元模塊，所述電容單 元模塊采用由兩個(gè)以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)條狀電容單元包括上極板 的驅(qū)動(dòng)電極和下極板的感應(yīng)電極。所述電容單元模塊包括由兩個(gè)以上寬度a。長(zhǎng)度b。條狀電 容單元組成的第一條狀電容單元組和兩個(gè)以上寬度ka。長(zhǎng)度b。條狀電容單元組成的第二條 狀電容單元組。所述每個(gè)條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同，驅(qū)動(dòng)電極的長(zhǎng)度 大于感應(yīng)電極長(zhǎng)度，驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度兩端分別預(yù)留左差位和右差位W ie+ δ 其中，為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度，為條狀電容單元的感應(yīng)電極長(zhǎng)度。 所述差位δ左=δ右，且其中d。為介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量，τ _ 為最大應(yīng)力值。所述梳齒狀結(jié)構(gòu)包括20個(gè)以上條狀電容單元、與條狀電容單元一一對(duì)應(yīng)連 接的引線，相鄰兩條狀電容單元之間設(shè)有電極間距a5。所述平行板面積S = MfefSa^ka。） b。/%其中，M為條狀電容單元數(shù)量，b。為條狀電容單元的長(zhǎng)度，a。條狀電容單元的寬度。所 述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組的條狀電容單元引線通過(guò)并聯(lián)或者獨(dú)立連 接到控制單元。所述條狀電容單元的寬度％ = 其中，d。為介質(zhì)厚度，E為彈性介質(zhì)的楊 氏模量，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。所述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組與控 制單元之間設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置電壓對(duì)電容或頻率對(duì)電容的傳輸系數(shù)。
[0027] 1、條狀電容單元的轉(zhuǎn)換特性
[0028] (1)激勵(lì)信號(hào)和坐標(biāo)系
[0029] 將條狀電容單元置于圖2所示的直角坐標(biāo)系中，極板平面長(zhǎng)度b。、寬度a。、介質(zhì)厚 度d。。三維激勵(lì)施加于電容極板的外表面，產(chǎn)生的接觸式作用力具有Fx、Fy和Fz三個(gè)方 向分量，F(xiàn)x和Fy的作用方向沿X軸和Y軸，F(xiàn)z的作用方向沿OZ軸即安方向，法向和切向應(yīng) 力均為一種應(yīng)力張量，從電極的引線間即可輸出電容響應(yīng)；法向應(yīng)力σ n= Fn/A，其中A = a?！?3。為極板法向受力面，F(xiàn)n = Fz為法向分量；兩側(cè)表面上產(chǎn)生成對(duì)的切向應(yīng)力τ x= Fx/ Α，τ y= Fy/A〇
[0030] 根據(jù)彈性力學(xué)中的虎克定律，σ JP τ x，Ty都將使彈性體產(chǎn)生相應(yīng)的變形。其中，
[0031]
[0032] 剛 'Α
[0034] 式中，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量（單位：GN/m2)，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量（單位： GN/m2)，δ n為彈性介質(zhì)的法向位移（單位：μ m)，而δ X和δ y為電容器上下兩極板的相 對(duì)錯(cuò)位（單位：μπι)，其正負(fù)號(hào)由坐標(biāo)軸指向決定。
[0035] (2)電容公式及其輸入輸出特性
[0036] 矩形平行板電容器的初始電容為：
[0037]
(4)
[0038] 式中，ε。真空介質(zhì)電常數(shù)為8. 85PF/m，ε r= 2. 5為電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。d。 受ση的激勵(lì)產(chǎn)生相對(duì)變形ε η= δ n/d。= σ n/E，代入⑷得到輸入輸出特性
[0039]
f 5〉
[0040] (3)法向應(yīng)力作用下的線性度和靈敏度
[0041] a、法向線性度
[0042] 在（5)式中分母中，故Cn= f(Fn)的關(guān)系是非線性的，因轉(zhuǎn)換量程中的最大 值〇 n_與介質(zhì)彈性常數(shù)E相比，ε n是個(gè)很小的量，即分母中ε n〈〈l，將（5)按級(jí)數(shù)展開(kāi)并 略去二次方以上的高階無(wú)窮小，（5)式可簡(jiǎn)化為：
[0043]
(6)
[0044] 可見(jiàn)在匕與F n的轉(zhuǎn)換特性中的法向線性度的最大相對(duì)誤差接近于零。
[0045] b、靈敏度
[0046] 按法向靈敏度的定義Ss =
[0047] 按（6)式可得線性靈敏度，
[0048] Snl= C 0/ΑΕ = ε。ε r/d0E (7)
[0049] 而按（5)式則
[0050]
L8)
[0051] Sn2? Fn而變，F(xiàn)n愈大，Sn2愈大，在整個(gè)轉(zhuǎn)換特性上呈輕微非線性。
[0052] (4)切向應(yīng)力τ,Ρ τ y激勵(lì)下的電容變化
[0053] 切向應(yīng)力τ JP τ ￥并不改變極板的幾何尺寸參數(shù)b。和a。，對(duì)介質(zhì)厚度d。也不產(chǎn) 生影響。然而^和τ y改變了條狀電容單元的空間結(jié)構(gòu)，正向面對(duì)的上下極板之間發(fā)生了 錯(cuò)位偏移?，F(xiàn)以O(shè)X方向?yàn)槔瑯O板在T x作用下的錯(cuò)位偏移δ x。
[0054] 在圖3中當(dāng)τ 零時(shí)，a。上=a。下是正對(duì)的，基板之間有效截面Α τ = a?！?3。;在圖 4中，在τχ右向的作用下，上極板相對(duì)于下極板產(chǎn)生了向右的錯(cuò)位偏移δ χ，從而使上下極 板之間在計(jì)算電容時(shí)的有效面積Ατ= (&(]-δχ) 4。;圖5中，當(dāng)τ 左向時(shí)，錯(cuò)位偏移δ χ 則向左，而Ατ= (a。-δ x) *b。，^在左向和右向時(shí)，有效面積的減少量相同，由此產(chǎn)生的電 容為：
[0055] _
^ (9)
[0056] 根據(jù)剪切虎克定律