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摘 要：为了解立体车库领域在中国的专利申请状况，对CNABS 系统中收录的立体车库技术领域的所有专利进行了分析。从国内外相关专利申请的数量、类型、技术发展的趋势和领域的分布等方面进行了分析。结果表明，国内立体车库技术领域的专利数量上逐年增长，已开始主导国内专利申请，专利质量也在逐步提高，但是技术发展还不够完善。
关键词：立体车库，塔库，智能，专利
引言
随着社会的发展，车辆与日俱增，随之出现的城市交通拥挤问题，其关键原因之一体现在停车场的管理效率和安全大大滞后于社会的需求上，于是智能停车管理系统及配套的设施应运而生智能式立体车库的应运而生，为解决这一难题带来了希望，将地面停车向空间发展，形成立体停车模式，已经成为缓解城市“停车难”的重要途径之一。那么，有关立体车库的专利申请在我国是一种什么情况，我国立体车库技术领域的发展现状又如何？ 本文以 CNABS 系统中收录的立体车库技术领域的专利现状为研究对象，对在中国申请的国内外相关专利申请的数量、类型、技术发展的趋势等方面进行了分析，得出分析结论，指出存在的问题并提出建议。
1 立体车库技术领域简介
立体车库全称“自动立体停车装备系统”，属于仓储设施，它能使停入的车辆自动摆放到空缺位置，是一种立体化多空间的自动机械式车库，一般由钢构架、回转台、监控操作台、输送车、升降装置及辅助设备（消防、配电、防盗机构）六大部分联合组成，其管理系统是集自动化技术、机器人技术、计算机技术为一体的智能化立体化的物流储运系统。目前，立体车库主要有以下几种形式： 巷道堆垛式、垂直升降式、平面移动式、升降横移式等。立体车库发祥于上世纪20年代的美国（如：US1636600A，US1605220A，US1554584A等）。50年代以后，伴随着私人小汽车的大量涌现，美国、西欧相继发明了多种形式的立体车库。到了六七十年代，德国、日本、韩国等国家以及香港和台湾等地区也得到了较好的发展。我国自20世纪90年代初才认识到立体车库的优点，并对其进行了一系列相关的研究及实践，但目前仍处于发展阶段。近年来，立体车库从结构、控制、驱动监测、材料、保险等方面不断更新换代、日趋成熟。根据IPC分类体系，立体车库技术领域都被分在E04H6/00大组下。
2 专利申请类型与数量
本文仅针对发明专利申请和实用新型专利申请进行分析。截止到 2013 年 12 月 31 日，CNABS系统中在该大组下公开的专利申请数量共计3340件，其中发明1182项（ 授权374项） 、实用新型2158项。考虑到 1990 年以前申请量很小，本文主要针对1990年以后的专利申请进行分析。从1990年开始，立体车库领域总申请量趋势如图 1所示。
图1 立体车库领域国内申请量趋势
从图 1 可以看出，从2000年开始，该领域内的专利申请量稳步增长，从2000年的不到50件，增加至2012年的近670件。2009年以后，专利申请量开始迅速增长，特别是从2010年起，随着我国知识产权战略的提出，专利申请量增幅显著，2011 年的申请量突破了600 件，绝对数量和增幅都非常明显。虽然从图 1 上看，2013年的申请量略有下降，但是由于存在从申请到公开的延迟，结合目前各个领域申请量都大幅增长的实际情况，2013年的申请量应该超过前一年的申请量。
3 国内外专利申请数量与质量
由于立体车库结构相对复杂，个人很少能够筹集到足够的资金来投入研发，而且与其应用相关的机械、检测、微电子及自动化等方面的已有先进技术，大多掌握在国外的各个大技术强国手中，但是纵观近年的国内立体车库领域的专利申请量，国外申请人所占比例并不是很多，绝大部分都是国内申请，且实用新型申请量尤其大，但从技术内容上看，国外的申请少而精，而国内申请虽多，但技术含量有待提高，大部分的申请都是对车库结构的设计及对现有车库的一些改进，对于系统控制等方面的申请比较少。
图2 立体车库领域各国国内申请比例
我国在立体车库方面的申请，在国内占据了主导地位，同时，在国际上也首屈一指的，申请量大的还有日本，其次还有德国、美国和韩国，申请量相对大一些，虽然我国的申请量上去了，但是在技术上，比起德、日、美、韩这些国家，还是落后不少，对于尖端的、核心的控制技术研究甚少。
图3 立体车库领域各国国际申请比例
4 立体车库技术发展现状
根据检索结果分析了解，目前，我国申请量大幅度提高，但是大部分是使用新型，对于发明申请量虽多，但是授权率很低，仅约30%，而且大多数的申请都是对车库结构的设计和改进，从技术上来看，与日本、美国、德国等发达国家还有很大的差距，尤其是在立体车库的自动化和智能化管理方面，而这些正是立体车库开发应用的关键所在，意味着我们在核心技术上还有多方面的欠缺，尤其需要在立体车库的结构设计方向上做系统和深入的研究。对于立体车库，未来的研究方向应立足于结构设计及系统智能控制：
4.1 结构设计方面
立体车库结构是一种特殊的建筑结构，属大型复杂、高冗余度结构系统，鉴于作业车辆的高价值和安全性要求，以及承受各种载荷、冲击等外力等，对立体车库的安全可靠性、载荷作用模式及合理化结构提出更高的要求。
4.2 系统控制方面
立体车库逐渐向智能化、人性化的方向发展，因而对立体车库大的控制精度和速度都提出了更高的要求。
首先，PLC 控制方法方面，现在的立体车库中普遍应用PLC 控制系统来实现立体车库的智能化，然而PLC在立体车库的实际应用中所存在的问题渐渐地显现出来，尤其表现在运行速度方面，PLC 的运算速度只能达到微秒级，随着电子智能化立体车库的发展已经逐渐不能满足车库对控制芯片的要求了，作为控制核心，用DSP外扩CPLD比PLC更有优势。且采用DSP+CPLD 会在大大降低生产成本。在控制性能方面，由CPLD完成大量复杂的逻辑运算，DSP完成控制系统的数字运算等功能，这样可以进一步提高系统的响应速度和控制精度，从而增强车位运行的可靠性与稳定性。对于车库控制方面，虽然如天津理工大学、哈尔滨工业大学深圳研究生院已有DSP相关专利技术开发（CN101655708 A，CN101419440 A等），但在稳定性、智能性、精确性方面还有待提高。
其次，车辆存取策略优化方面，现有的立体车库中对存取车辆的运行策略研究甚少，专利申请量很少，采用先进的技术和理论，对立体车库中的控制系统进行仿真和设计，达到最优的存取策略，减少存取时间未来的研究方向。
另外，监控系统开发方面，立体车库的运行离不开自动控制和微电子技术的支持，如电机的驱动、车位的位置检测、人员及设备的安全检测等。这就需要有与之相配合的监视和控制管理系统，对此，虽然在德国、日本及美国，技术已日趋成熟，但我国对这方面的研究较少，有待进一步研究。
6 结束语
本文首次对立体车库这一领域的专利申请状况及技术现状进行了分析和梳理，有助于国内立体车库行业和相关技术人员了解行業内的专利申请状况及目前技术现状，进而确定立体车库技术领域的研究和发展方向。今后可以对立体车库结构设计、智能控制领域的专利技术发展趋势作进一步分析，从而帮助相关企业研究人员挖掘新的技术创新点。
关键词：立体车库，塔库，智能，专利
引言
随着社会的发展，车辆与日俱增，随之出现的城市交通拥挤问题，其关键原因之一体现在停车场的管理效率和安全大大滞后于社会的需求上，于是智能停车管理系统及配套的设施应运而生智能式立体车库的应运而生，为解决这一难题带来了希望，将地面停车向空间发展，形成立体停车模式，已经成为缓解城市“停车难”的重要途径之一。那么，有关立体车库的专利申请在我国是一种什么情况，我国立体车库技术领域的发展现状又如何？ 本文以 CNABS 系统中收录的立体车库技术领域的专利现状为研究对象，对在中国申请的国内外相关专利申请的数量、类型、技术发展的趋势等方面进行了分析，得出分析结论，指出存在的问题并提出建议。
1 立体车库技术领域简介
立体车库全称“自动立体停车装备系统”，属于仓储设施，它能使停入的车辆自动摆放到空缺位置，是一种立体化多空间的自动机械式车库，一般由钢构架、回转台、监控操作台、输送车、升降装置及辅助设备（消防、配电、防盗机构）六大部分联合组成，其管理系统是集自动化技术、机器人技术、计算机技术为一体的智能化立体化的物流储运系统。目前，立体车库主要有以下几种形式： 巷道堆垛式、垂直升降式、平面移动式、升降横移式等。立体车库发祥于上世纪20年代的美国（如：US1636600A，US1605220A，US1554584A等）。50年代以后，伴随着私人小汽车的大量涌现，美国、西欧相继发明了多种形式的立体车库。到了六七十年代，德国、日本、韩国等国家以及香港和台湾等地区也得到了较好的发展。我国自20世纪90年代初才认识到立体车库的优点，并对其进行了一系列相关的研究及实践，但目前仍处于发展阶段。近年来，立体车库从结构、控制、驱动监测、材料、保险等方面不断更新换代、日趋成熟。根据IPC分类体系，立体车库技术领域都被分在E04H6/00大组下。
2 专利申请类型与数量
本文仅针对发明专利申请和实用新型专利申请进行分析。截止到 2013 年 12 月 31 日，CNABS系统中在该大组下公开的专利申请数量共计3340件，其中发明1182项（ 授权374项） 、实用新型2158项。考虑到 1990 年以前申请量很小，本文主要针对1990年以后的专利申请进行分析。从1990年开始，立体车库领域总申请量趋势如图 1所示。
图1 立体车库领域国内申请量趋势
从图 1 可以看出，从2000年开始，该领域内的专利申请量稳步增长，从2000年的不到50件，增加至2012年的近670件。2009年以后，专利申请量开始迅速增长，特别是从2010年起，随着我国知识产权战略的提出，专利申请量增幅显著，2011 年的申请量突破了600 件，绝对数量和增幅都非常明显。虽然从图 1 上看，2013年的申请量略有下降，但是由于存在从申请到公开的延迟，结合目前各个领域申请量都大幅增长的实际情况，2013年的申请量应该超过前一年的申请量。
3 国内外专利申请数量与质量
由于立体车库结构相对复杂，个人很少能够筹集到足够的资金来投入研发，而且与其应用相关的机械、检测、微电子及自动化等方面的已有先进技术，大多掌握在国外的各个大技术强国手中，但是纵观近年的国内立体车库领域的专利申请量，国外申请人所占比例并不是很多，绝大部分都是国内申请，且实用新型申请量尤其大，但从技术内容上看，国外的申请少而精，而国内申请虽多，但技术含量有待提高，大部分的申请都是对车库结构的设计及对现有车库的一些改进，对于系统控制等方面的申请比较少。
图2 立体车库领域各国国内申请比例
我国在立体车库方面的申请，在国内占据了主导地位，同时，在国际上也首屈一指的，申请量大的还有日本，其次还有德国、美国和韩国，申请量相对大一些，虽然我国的申请量上去了，但是在技术上，比起德、日、美、韩这些国家，还是落后不少，对于尖端的、核心的控制技术研究甚少。
图3 立体车库领域各国国际申请比例
4 立体车库技术发展现状
根据检索结果分析了解，目前，我国申请量大幅度提高，但是大部分是使用新型，对于发明申请量虽多，但是授权率很低，仅约30%，而且大多数的申请都是对车库结构的设计和改进，从技术上来看，与日本、美国、德国等发达国家还有很大的差距，尤其是在立体车库的自动化和智能化管理方面，而这些正是立体车库开发应用的关键所在，意味着我们在核心技术上还有多方面的欠缺，尤其需要在立体车库的结构设计方向上做系统和深入的研究。对于立体车库，未来的研究方向应立足于结构设计及系统智能控制：
4.1 结构设计方面
立体车库结构是一种特殊的建筑结构，属大型复杂、高冗余度结构系统，鉴于作业车辆的高价值和安全性要求，以及承受各种载荷、冲击等外力等，对立体车库的安全可靠性、载荷作用模式及合理化结构提出更高的要求。
4.2 系统控制方面
立体车库逐渐向智能化、人性化的方向发展，因而对立体车库大的控制精度和速度都提出了更高的要求。
首先，PLC 控制方法方面，现在的立体车库中普遍应用PLC 控制系统来实现立体车库的智能化，然而PLC在立体车库的实际应用中所存在的问题渐渐地显现出来，尤其表现在运行速度方面，PLC 的运算速度只能达到微秒级，随着电子智能化立体车库的发展已经逐渐不能满足车库对控制芯片的要求了，作为控制核心，用DSP外扩CPLD比PLC更有优势。且采用DSP+CPLD 会在大大降低生产成本。在控制性能方面，由CPLD完成大量复杂的逻辑运算，DSP完成控制系统的数字运算等功能，这样可以进一步提高系统的响应速度和控制精度，从而增强车位运行的可靠性与稳定性。对于车库控制方面，虽然如天津理工大学、哈尔滨工业大学深圳研究生院已有DSP相关专利技术开发（CN101655708 A，CN101419440 A等），但在稳定性、智能性、精确性方面还有待提高。
其次，车辆存取策略优化方面，现有的立体车库中对存取车辆的运行策略研究甚少，专利申请量很少，采用先进的技术和理论，对立体车库中的控制系统进行仿真和设计，达到最优的存取策略，减少存取时间未来的研究方向。
另外，监控系统开发方面，立体车库的运行离不开自动控制和微电子技术的支持，如电机的驱动、车位的位置检测、人员及设备的安全检测等。这就需要有与之相配合的监视和控制管理系统，对此，虽然在德国、日本及美国，技术已日趋成熟，但我国对这方面的研究较少，有待进一步研究。
6 结束语
本文首次对立体车库这一领域的专利申请状况及技术现状进行了分析和梳理，有助于国内立体车库行业和相关技术人员了解行業内的专利申请状况及目前技术现状，进而确定立体车库技术领域的研究和发展方向。今后可以对立体车库结构设计、智能控制领域的专利技术发展趋势作进一步分析，从而帮助相关企业研究人员挖掘新的技术创新点。