多功能的地下車庫防洪系統的設計與開發＊

常麗強，梅 杰，熊華燦，栗凌玉，孫俊杰，程 穩

（湖北汽車工業學院機械工程學院，湖北 十堰 442002）

當前地下停車場在暴雨或洪澇災害的影響下，導致雨水經常倒灌，使大量私家車被淹，造成了巨大的財產損失。傳統的地下車庫防水防汛主要是采用將沙袋等堆積成壩體阻擋雨水進入，不僅耗費人力物力，還需要實時關注水位。目前傳統車庫沒有完善的防水裝置，大部分是通過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際作用。因此，在暴雨天氣下，如何在保證防水的基礎上，保證車輛的正常出入，具有很大的社會意義。

為此，面對日益變化的多樣性、個性化市場需求，本文設計研發一款可防水，又可保證車輛的正常出入的多功能地下車庫防水裝置，如圖1、圖2 所示。

圖1 地下車庫防水裝置

圖2 地下車庫防水裝置專利實物展示

1 地下車庫防洪裝置的設計方案

1.1 防洪裝置整體設計

此裝置由立柱、擋板、齒輪齒條組、防護欄等組成，自動升降結構在傳感器作用下，實現自動升降操作，具有簡單可靠、平穩的特點。

1.2 間歇式設計

間歇式設計，在阻擋雨水的情況下使車輛能夠正常出入。本裝置在進出口分別設計了三組可以間歇工作的擋板，并且考慮到車輛進出的頻率，對于不同的天氣情況，有不同數量的擋板進行工作，原理如下：當雨水較少時，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，設置有水位監測器，當到達較低水量的水位檢測器時，啟用第一組和第三組擋板，第二組處于休息狀態，這樣既可以保證對雨水的阻擋，也不影響車輛進出的效率；當雨水較大時，在蓄水槽內積累到更高的水位時間，高水位的水位檢測器啟用，控制三組擋板升起來，三組擋板共同工作，對雨水進行更好的控制。

2 工作原理

2.1 可視界面顯示與控制

在可視界面內，如圖3 所示，可以顯示水流速度、積水深度、車庫內車輛數量，可以控制抽水泵工作。這可以使準備停車的人員，根據當時車庫內的情況，作出反應，提前做好預防，減少不必要的損失。

圖3 可視界面實物展示

2.2 人機界面自動檢測與控制

本裝置按功能可劃分為安全保護模塊、控制模塊、顯示模塊、報警模塊、數據統計以及通信模塊等。

2.2.1 安全保護模塊

安全保護模塊是整個控制系統的前提，本控制系統采用西門子S7-200PLC 作為控制核心，接入了總電源信號、抽水泵信號、傳感器信號、提聽信號，一旦某個信號觸發，機器就會停止運行，然后啟用PLC 的備用蓄電池，防止因為漏電或者電力不足影響整個裝置的運行，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 連接的人機界面內，可以實現對于抽水泵的啟動與停止，電機轉動的啟動與停止，以及對于人機界面顯示框的復位的控制；通過在人機界面的控制，可以極大地減少外接模塊的接入，減少整個裝置的復雜性，使得操作更加簡便。

2.2.3 數據統計、顯示模塊

人機界面通過外接變量實現與PLC 之間的連接，可以實現對車庫內車輛的數量統計以及車庫內積水深度的顯示，通過對于這些數據的顯示，可以很好地提醒準備停入車庫的車主，是否要把車停入，可以起到很好的預防作用。

以上是使用梯形圖設計的一些功能模塊，而人機界面采用的是通過外部變量的設置，實現與PLC 的連接，并且實現功能顯示和控制。

3 多功能的地下車庫防洪系統的特色與優勢

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。在車庫外設計可視界面，可使準備停車的人員及時了解到車庫內的情況，做到預防，減少損失。

導通管連接。將兩個水槽通過導通管連接，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蓄水槽蓄水的壓力，以便應對暴雨天氣。

4 結語

本設計能有效解決地下車庫在遭遇暴雨天氣時被淹，以及在暴雨天氣下車輛不能正常出入的問題。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、結構簡單、操作方便、可操作性較強的優點，結合中國國情，可以在小區、寫字樓、超市等有地下車庫的地方進行改造安裝，具有廣闊的應用前景和很大的經濟潛力。