基于PLC 的衛(wèi)生間控制與管理系統(tǒng)設計

陳曉娟

（大連職業(yè)技術(shù)學院，遼寧大連 116037）

0 引言

隨著我國城鎮(zhèn)化建設步伐的不斷加快，城市公共設施的智能化，已是“智慧城市”建設的重要標志。公共衛(wèi)生間是城市公共服務設施不可或缺的組成部分，是展示城市文明形象和公共服務水平的窗口。相比發(fā)達國家的公共衛(wèi)生間人性化設計，國內(nèi)很多衛(wèi)生間還是比較傳統(tǒng)和老舊的[1]。

調(diào)研火車站、繁華商業(yè)區(qū)商場、機場、學校、景區(qū)等人流密集公共場所，發(fā)現(xiàn)大部分公共衛(wèi)生間還存在很多問題，例如：①衛(wèi)生間設施陳舊，打掃不及時，環(huán)境臟亂差；②衛(wèi)生間基礎管理及日常維護不到位，設備損壞修理不及時；③在特定時間段會出現(xiàn)某個衛(wèi)生間爆滿（特別是女衛(wèi)生間）而其他區(qū)域衛(wèi)生間卻存在廁位閑置的情況；④缺乏安全監(jiān)測及預警告警的設施，無法防范危機。

公共衛(wèi)生間智能控制與管理系統(tǒng)應運而生，實現(xiàn)人、物、環(huán)境信息間的交互，實現(xiàn)實時監(jiān)測，科學管理，可以使這些痛點問題得到有效改善。

系統(tǒng)具有自動沖水控制、照明控制系統(tǒng)、臭味氣體和煙霧監(jiān)測及通風控制、緊急報警系統(tǒng)，既可以給使用者提供便利，也可以對衛(wèi)生間的使用情況進行檢測監(jiān)控，及時進行檢修和清潔，同時也使管理者能夠快速準確的得到衛(wèi)生間的各項參數(shù)，提高公共衛(wèi)生間的管理維護效率，又可以科學調(diào)度分散人員，緩解擁堵。

1 公共衛(wèi)生間智能控制系統(tǒng)

PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）采用可以編制程序的存儲器，通過數(shù)字或模擬的輸入（I）和輸出（O）接口，利用操作指令控制各種類型的機械設備或生產(chǎn)過程的自動運行，廣泛應用于生產(chǎn)和生活的眾多領(lǐng)域。

公共衛(wèi)生間智能控制系統(tǒng)利用西門子S7-300 PLC 把人體感應、環(huán)境監(jiān)測、自動沖水、照明燈光調(diào)節(jié)和求助報警，甚至監(jiān)控界面等功能集中統(tǒng)一編程控制，方便管理。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

1.1 人體感應部分

在設計中，每個廁位設置人體紅外傳感器，監(jiān)測廁位內(nèi)是否有人，通過廁門上的顯示屏實時顯示廁位有人無人。分別在男女衛(wèi)生間入口設置一對紅外對射探測器，用于檢測進出衛(wèi)生間人數(shù)，每檢測一個人，人流量統(tǒng)計器增加一位，方便統(tǒng)計衛(wèi)生間人流量。當人流量增加一定數(shù)量時，報警提示清掃，有助于提高衛(wèi)生間的管理效率和數(shù)據(jù)分析。

1.2 環(huán)境監(jiān)測部分

系統(tǒng)增加硫化氫和氨氣等臭味氣體探測器，當濃度超標時提示清掃報警并自動開啟除臭機。設置煙霧探測器，當有異常煙霧或有人在衛(wèi)生間吸煙等情況，報警提醒的同時啟動排風扇等裝置，盡快消除煙霧。管理人員確認后方能消除報警。系統(tǒng)還通過溫度傳感器和濕度傳感器監(jiān)控衛(wèi)生間整體的環(huán)境情況。

1.3 自動沖水

系統(tǒng)通過紅外傳感器對沖水進行判定，用電磁閥對沖水進行控制，實現(xiàn)自動判定并沖水，增加手動沖水模式，做緊急備選。如果廁位紅外傳感器檢測到人后，待使用者停留30 s 之后，執(zhí)行沖水動作，沖水5 s，自動停止。待使用者離開后，傳感器無檢測信號，廁門顯示屏顯示無人，再沖水5 s 后自動停止。二次沖水避免一次沖水不徹底和有助于及時消除異味，方便自動清潔。如果沖水電磁閥故障，則報警提示管理人員排查。

1.4 自動調(diào)光照明系統(tǒng)

系統(tǒng)運用亮度傳感器和紅外傳感器配合使用對照明進行自動控制，并增加手動模式。如果衛(wèi)生間的光線比較好，則所有照明燈關(guān)閉；一旦亮度傳感器檢測到光線較暗（陰天或黑天）時，則衛(wèi)生間內(nèi)部分照明燈亮，作基礎照明。在門口或廁位紅外傳感器檢測到有人進入衛(wèi)生間時，所有照明燈全部點亮。直到人離開時，延時恢復部分燈照明。防止衛(wèi)生間黑暗，使想如廁的使用者不敢進入。有人時，衛(wèi)生間照明最亮，無人時，衛(wèi)生間照明稍暗，既達到節(jié)省電能的目的，又能和其他功能連鎖控制。照明系統(tǒng)的控制流程如圖2 所示。

1.5 報警部分

公共衛(wèi)生間是人流出入頻繁的區(qū)域，涉及不同年齡層，有遵紀守法的人，也有蠻橫不講理的不法之徒，人身安全監(jiān)控也是重要的一環(huán)。

（1）環(huán)境異常報警。當監(jiān)測到煙霧及明火等危機公共安全時，系統(tǒng)立即發(fā)出報警信息，有助于管理人員立即采取有效措施，防范危機蔓延。

圖2 照明系統(tǒng)的控制

（2）生命監(jiān)測報警。衛(wèi)生間內(nèi)每個廁位設置緊急求助信號，一旦發(fā)生異常緊急情況，老人或孕婦等能一鍵呼叫，及時發(fā)出求救信號，在總監(jiān)控室顯示的同時在門口引導顯示屏幕中顯示，提醒衛(wèi)生間附近的人員前往救援，管理中心可以接收報警信號，指揮工作人員前往救援和解除報警[2]，提高了管理者應對緊急事件的能力，降低意外事故發(fā)生的概率。

2 公共衛(wèi)生間智能管理系統(tǒng)

管理系統(tǒng)采用臺達B07S411 觸摸屏和西門子PLC 的組合實現(xiàn)的衛(wèi)生間監(jiān)控管理。可以將觸摸屏設置在保潔調(diào)度管控室，監(jiān)控衛(wèi)生間當前狀態(tài)，方便管理者根據(jù)實際調(diào)整沖水或照明參數(shù)或切換自動手動模式，及時處理報警，對公廁的改革和日常的維護提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

管理系統(tǒng)采用觸摸屏DOPSoft 軟件實現(xiàn)系統(tǒng)操作界面的設計，并實現(xiàn)衛(wèi)生間自動運行監(jiān)控界面和手動操作監(jiān)控界面的切換。監(jiān)控界面仿真成功之后，通過通信連接、數(shù)據(jù)交換，觸摸屏就可以監(jiān)視PLC 控制的衛(wèi)生間控制系統(tǒng)的各項控制過程。

管理系統(tǒng)自動運行監(jiān)控主界面如圖3 所示，主界面設計不同區(qū)域。其中廁位監(jiān)測區(qū)域中每個廁位有：有人無人指示（綠燈）、沖水電磁閥故障指示（黃燈）、緊急求助指示（紅燈）。

圖3 衛(wèi)生間管理系統(tǒng)自動運行監(jiān)控頁面

如果想修改沖水時間、照明燈盞數(shù)、清掃次數(shù)和人流量統(tǒng)計清零、報警消除等操作，則需要進入手動操作界面，手動修改參數(shù)。

3 結(jié)束語

基于PLC 的公共衛(wèi)生間智能控制和管理系統(tǒng)系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)衛(wèi)生間服務過程中的自動沖水、照明、自動排煙排氣等方面的問題，又能有效地節(jié)約資源，實現(xiàn)對城市公共衛(wèi)生間的精細化控制和管理，也為工作人員的高效率工作提供很好的幫助[3]。