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，造成了巨大的財產(chǎn)損失。傳統(tǒng)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(jìn)入，不僅耗費(fèi)人力物力，還需要實時關(guān)注水位。目前傳統(tǒng)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(chǔ)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(shè)計研發(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(shè)計方案

1.1 防洪裝置整體設(shè)計

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

1.2 間歇式設(shè)計

間歇式設(shè)計，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，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)測器，當(dāng)?shù)竭_(dá)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(tài)，這樣既可以保證對雨水的阻擋，也不影響車輛進(jìn)出的效率；當(dāng)雨水較大時，在蓄水槽內(nèi)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(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)時車庫內(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 可視界面實物展示

2.2 人機(jī)界面自動檢測與控制

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、報警模塊、數(shù)據(jù)統(tǒng)計以及通信模塊等。

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、抽水泵信號、傳感器信號、提聽信號，一旦某個信號觸發(fā)，機(jī)器就會停止運(yùn)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(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)，可以實現(xiàn)對于抽水泵的啟動與停止，電機(jī)轉(zhuǎn)動的啟動與停止，以及對于人機(jī)界面顯示框的復(fù)位的控制；通過在人機(jī)界面的控制，可以極大地減少外接模塊的接入，減少整個裝置的復(fù)雜性，使得操作更加簡便。

2.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計、顯示模塊

人機(jī)界面通過外接變量實現(xiàn)與PLC 之間的連接，可以實現(xiàn)對車庫內(nèi)車輛的數(shù)量統(tǒng)計以及車庫內(nèi)積水深度的顯示，通過對于這些數(shù)據(jù)的顯示，可以很好地提醒準(zhǔn)備停入車庫的車主，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)計的一些功能模塊，而人機(jī)界面采用的是通過外部變量的設(shè)置，實現(xiàn)與PLC 的連接，并且實現(xiàn)功能顯示和控制。

3 多功能的地下車庫防洪系統(tǒng)的特色與優(yōu)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(shè)計可視界面，可使準(zhǔn)備停車的人員及時了解到車庫內(nèi)的情況，做到預(yù)防，減少損失。

導(dǎo)通管連接。將兩個水槽通過導(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蓄水槽蓄水的壓力，以便應(yīng)對暴雨天氣。

4 結(jié)語

本設(shè)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(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可操作性較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合中國國情，可以在小區(qū)、寫字樓、超市等有地下車庫的地方進(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。