多功能的地下車庫(kù)防洪系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)＊

常麗強(qiáng)，梅 杰，熊華燦，栗凌玉，孫俊杰，程 穩(wěn)

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，湖北 十堰 442002）

當(dāng)前地下停車場(chǎng)在暴雨或洪澇災(zāi)害的影響下，導(dǎo)致雨水經(jīng)常倒灌，使大量私家車被淹，造成了巨大的財(cái)產(chǎn)損失。傳統(tǒng)的地下車庫(kù)防水防汛主要是采用將沙袋等堆積成壩體阻擋雨水進(jìn)入，不僅耗費(fèi)人力物力，還需要實(shí)時(shí)關(guān)注水位。目前傳統(tǒng)車庫(kù)沒(méi)有完善的防水裝置，大部分是通過(guò)地面覆蓋柵板與地下水道相連，但在暴雨情況下，這種裝置很難起到實(shí)際作用。因此，在暴雨天氣下，如何在保證防水的基礎(chǔ)上，保證車輛的正常出入，具有很大的社會(huì)意義。

為此，面對(duì)日益變化的多樣性、個(gè)性化市場(chǎng)需求，本文設(shè)計(jì)研發(fā)一款可防水，又可保證車輛的正常出入的多功能地下車庫(kù)防水裝置，如圖1、圖2 所示。

圖1 地下車庫(kù)防水裝置

圖2 地下車庫(kù)防水裝置專利實(shí)物展示

1 地下車庫(kù)防洪裝置的設(shè)計(jì)方案

1.1 防洪裝置整體設(shè)計(jì)

此裝置由立柱、擋板、齒輪齒條組、防護(hù)欄等組成，自動(dòng)升降結(jié)構(gòu)在傳感器作用下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)升降操作，具有簡(jiǎn)單可靠、平穩(wěn)的特點(diǎn)。

1.2 間歇式設(shè)計(jì)

間歇式設(shè)計(jì)，在阻擋雨水的情況下使車輛能夠正常出入。本裝置在進(jìn)出口分別設(shè)計(jì)了三組可以間歇工作的擋板，并且考慮到車輛進(jìn)出的頻率，對(duì)于不同的天氣情況，有不同數(shù)量的擋板進(jìn)行工作，原理如下：當(dāng)雨水較少時(shí)，雨水積累到蓄水槽的水量也偏低，在蓄水槽水位不同的高度，設(shè)置有水位監(jiān)測(cè)器，當(dāng)?shù)竭_(dá)較低水量的水位檢測(cè)器時(shí)，啟用第一組和第三組擋板，第二組處于休息狀態(tài)，這樣既可以保證對(duì)雨水的阻擋，也不影響車輛進(jìn)出的效率；當(dāng)雨水較大時(shí)，在蓄水槽內(nèi)積累到更高的水位時(shí)間，高水位的水位檢測(cè)器啟用，控制三組擋板升起來(lái)，三組擋板共同工作，對(duì)雨水進(jìn)行更好的控制。

2 工作原理

2.1 可視界面顯示與控制

在可視界面內(nèi)，如圖3 所示，可以顯示水流速度、積水深度、車庫(kù)內(nèi)車輛數(shù)量，可以控制抽水泵工作。這可以使準(zhǔn)備停車的人員，根據(jù)當(dāng)時(shí)車庫(kù)內(nèi)的情況，作出反應(yīng)，提前做好預(yù)防，減少不必要的損失。

圖3 可視界面實(shí)物展示

2.2 人機(jī)界面自動(dòng)檢測(cè)與控制

本裝置按功能可劃分為安全保護(hù)模塊、控制模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及通信模塊等。

2.2.1 安全保護(hù)模塊

安全保護(hù)模塊是整個(gè)控制系統(tǒng)的前提，本控制系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC 作為控制核心，接入了總電源信號(hào)、抽水泵信號(hào)、傳感器信號(hào)、提聽(tīng)信號(hào)，一旦某個(gè)信號(hào)觸發(fā)，機(jī)器就會(huì)停止運(yùn)行，然后啟用PLC 的備用蓄電池，防止因?yàn)槁╇娀蛘唠娏Σ蛔阌绊懻麄€(gè)裝置的運(yùn)行，如圖4 所示。

圖4 安全PLC 接入圖

2.2.2 控制模塊

控制模塊在與PLC 連接的人機(jī)界面內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于抽水泵的啟動(dòng)與停止，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的啟動(dòng)與停止，以及對(duì)于人機(jī)界面顯示框的復(fù)位的控制；通過(guò)在人機(jī)界面的控制，可以極大地減少外接模塊的接入，減少整個(gè)裝置的復(fù)雜性，使得操作更加簡(jiǎn)便。

2.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、顯示模塊

人機(jī)界面通過(guò)外接變量實(shí)現(xiàn)與PLC 之間的連接，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車庫(kù)內(nèi)車輛的數(shù)量統(tǒng)計(jì)以及車庫(kù)內(nèi)積水深度的顯示，通過(guò)對(duì)于這些數(shù)據(jù)的顯示，可以很好地提醒準(zhǔn)備停入車庫(kù)的車主，是否要把車停入，可以起到很好的預(yù)防作用。

以上是使用梯形圖設(shè)計(jì)的一些功能模塊，而人機(jī)界面采用的是通過(guò)外部變量的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)與PLC 的連接，并且實(shí)現(xiàn)功能顯示和控制。

3 多功能的地下車庫(kù)防洪系統(tǒng)的特色與優(yōu)勢(shì)

間歇式工作。三組擋板間歇工作，可以保證即使在暴雨天氣下，也可使車輛正常出入。

可視界面的顯示與控制。在車庫(kù)外設(shè)計(jì)可視界面，可使準(zhǔn)備停車的人員及時(shí)了解到車庫(kù)內(nèi)的情況，做到預(yù)防，減少損失。

導(dǎo)通管連接。將兩個(gè)水槽通過(guò)導(dǎo)通管連接，控制水位平衡，這樣可以很好地減少第二組擋板阻水及第一個(gè)蓄水槽蓄水的壓力，以便應(yīng)對(duì)暴雨天氣。

4 結(jié)語(yǔ)

本設(shè)計(jì)能有效解決地下車庫(kù)在遭遇暴雨天氣時(shí)被淹，以及在暴雨天氣下車輛不能正常出入的問(wèn)題。因其在暴雨天氣下仍然能夠保證車輛正常出入，具有安全性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、可操作性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合中國(guó)國(guó)情，可以在小區(qū)、寫字樓、超市等有地下車庫(kù)的地方進(jìn)行改造安裝，具有廣闊的應(yīng)用前景和很大的經(jīng)濟(jì)潛力。