多功能的地下车库防洪系统的设计与开发＊

常丽强，梅 杰，熊华灿，栗凌玉，孙俊杰，程 稳

（湖北汽车工业学院机械工程学院，湖北 十堰 442002）

当前地下停车场在暴雨或洪涝灾害的影响下，导致雨水经常倒灌，使大量私家车被淹，造成了巨大的财产损失。传统的地下车库防水防汛主要是采用将沙袋等堆积成坝体阻挡雨水进入，不仅耗费人力物力，还需要实时关注水位。目前传统车库没有完善的防水装置，大部分是通过地面覆盖栅板与地下水道相连，但在暴雨情况下，这种装置很难起到实际作用。因此，在暴雨天气下，如何在保证防水的基础上，保证车辆的正常出入，具有很大的社会意义。

为此，面对日益变化的多样性、个性化市场需求，本文设计研发一款可防水，又可保证车辆的正常出入的多功能地下车库防水装置，如图1、图2 所示。

图1 地下车库防水装置

图2 地下车库防水装置专利实物展示

1 地下车库防洪装置的设计方案

1.1 防洪装置整体设计

此装置由立柱、挡板、齿轮齿条组、防护栏等组成，自动升降结构在传感器作用下，实现自动升降操作，具有简单可靠、平稳的特点。

1.2 间歇式设计

间歇式设计，在阻挡雨水的情况下使车辆能够正常出入。本装置在进出口分别设计了三组可以间歇工作的挡板，并且考虑到车辆进出的频率，对于不同的天气情况，有不同数量的挡板进行工作，原理如下：当雨水较少时，雨水积累到蓄水槽的水量也偏低，在蓄水槽水位不同的高度，设置有水位监测器，当到达较低水量的水位检测器时，启用第一组和第三组挡板，第二组处于休息状态，这样既可以保证对雨水的阻挡，也不影响车辆进出的效率；当雨水较大时，在蓄水槽内积累到更高的水位时间，高水位的水位检测器启用，控制三组挡板升起来，三组挡板共同工作，对雨水进行更好的控制。

2 工作原理

2.1 可视界面显示与控制

在可视界面内，如图3 所示，可以显示水流速度、积水深度、车库内车辆数量，可以控制抽水泵工作。这可以使准备停车的人员，根据当时车库内的情况，作出反应，提前做好预防，减少不必要的损失。

图3 可视界面实物展示

2.2 人机界面自动检测与控制

本装置按功能可划分为安全保护模块、控制模块、显示模块、报警模块、数据统计以及通信模块等。

2.2.1 安全保护模块

安全保护模块是整个控制系统的前提，本控制系统采用西门子S7-200PLC 作为控制核心，接入了总电源信号、抽水泵信号、传感器信号、提听信号，一旦某个信号触发，机器就会停止运行，然后启用PLC 的备用蓄电池，防止因为漏电或者电力不足影响整个装置的运行，如图4 所示。

图4 安全PLC 接入图

2.2.2 控制模块

控制模块在与PLC 连接的人机界面内，可以实现对于抽水泵的启动与停止，电机转动的启动与停止，以及对于人机界面显示框的复位的控制；通过在人机界面的控制，可以极大地减少外接模块的接入，减少整个装置的复杂性，使得操作更加简便。

2.2.3 数据统计、显示模块

人机界面通过外接变量实现与PLC 之间的连接，可以实现对车库内车辆的数量统计以及车库内积水深度的显示，通过对于这些数据的显示，可以很好地提醒准备停入车库的车主，是否要把车停入，可以起到很好的预防作用。

以上是使用梯形图设计的一些功能模块，而人机界面采用的是通过外部变量的设置，实现与PLC 的连接，并且实现功能显示和控制。

3 多功能的地下车库防洪系统的特色与优势

间歇式工作。三组挡板间歇工作，可以保证即使在暴雨天气下，也可使车辆正常出入。

可视界面的显示与控制。在车库外设计可视界面，可使准备停车的人员及时了解到车库内的情况，做到预防，减少损失。

导通管连接。将两个水槽通过导通管连接，控制水位平衡，这样可以很好地减少第二组挡板阻水及第一个蓄水槽蓄水的压力，以便应对暴雨天气。

4 结语

本设计能有效解决地下车库在遭遇暴雨天气时被淹，以及在暴雨天气下车辆不能正常出入的问题。因其在暴雨天气下仍然能够保证车辆正常出入，具有安全性高、结构简单、操作方便、可操作性较强的优点，结合中国国情，可以在小区、写字楼、超市等有地下车库的地方进行改造安装，具有广阔的应用前景和很大的经济潜力。