基于PLC 的智能車庫(kù)簡(jiǎn)易管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉寶聚，鐘佩云，劉淑橋，孫玉潔，相吉陽(yáng)

（1.海洋石油工程（青島）有限公司，山東青島 266555 ；2.海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

1 設(shè)計(jì)背景

傳統(tǒng)車庫(kù)存在占地面積大、管理成本高，且需要司機(jī)浪費(fèi)更多的時(shí)間尋找泊車位。比如辦公區(qū)車庫(kù)分為3 層，上班早高峰時(shí)員工車輛需排隊(duì)進(jìn)入車庫(kù)，然后逐層、逐個(gè)的搜尋車位。往往出現(xiàn)在一樓轉(zhuǎn)了一圈沒找到泊車位，到二樓再轉(zhuǎn)一圈，然后三樓等，如此循環(huán)，浪費(fèi)掉員工大量的時(shí)間，且會(huì)增加車輛尾氣的排放量。

基于PLC 的智能車庫(kù)簡(jiǎn)易管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)則依靠PLC 控制器，智能識(shí)別并記錄車輛，通過(guò)車庫(kù)門口LCD 顯示屏實(shí)時(shí)顯示每層車位剩余數(shù)量，每層還可通過(guò)指示燈標(biāo)識(shí)空余可用車位，有效縮短司機(jī)尋找泊車位的時(shí)間，提高車庫(kù)的使用率和司機(jī)尋位的精準(zhǔn)率。

2 主要設(shè)計(jì)模塊

智能車庫(kù)簡(jiǎn)易管理系統(tǒng)分為4 個(gè)主要組成模塊：入庫(kù)控制模塊、車位狀態(tài)指示模塊、出庫(kù)控制模塊、LCD 顯示模塊。

2.1 入庫(kù)控制模塊

只有本單位員工已登記且在有效期內(nèi)的車輛才具備自動(dòng)觸發(fā)道閘開關(guān)的一個(gè)條件，未注冊(cè)車輛或異常情況進(jìn)入車庫(kù)需經(jīng)車庫(kù)管理員審核并手動(dòng)開閘放行。如圖1 所示，當(dāng)有車輛到達(dá)車庫(kù)門口時(shí)，首先通過(guò)高清攝像頭采集圖像，采用動(dòng)態(tài)視頻流實(shí)時(shí)識(shí)別技術(shù)，對(duì)車輛進(jìn)行身份驗(yàn)證，若驗(yàn)證成功則系統(tǒng)認(rèn)定為已登記車輛同時(shí)向PLC 控制器發(fā)出信號(hào)準(zhǔn)備進(jìn)行下一步動(dòng)作；若驗(yàn)證失敗則反饋提示“非注冊(cè)車輛不能通過(guò)”。

圖1 智能車庫(kù)簡(jiǎn)易系統(tǒng)示意

身份驗(yàn)證成功后，道閘仍處于關(guān)閉狀態(tài)。為保障車輛能安全駛過(guò)道閘、避免發(fā)生中途落桿現(xiàn)象，此時(shí)車輛需要繼續(xù)緩行至地感線圈，方能觸發(fā)道閘運(yùn)行開關(guān)。地感線圈實(shí)質(zhì)為L(zhǎng)C 振蕩電路（即電感－電容電路），它可以充分利用磁場(chǎng)感應(yīng)原理：當(dāng)車輛進(jìn)入時(shí)，地感線圈的空間介質(zhì)發(fā)生變化，從而改變線圈內(nèi)磁通，引起振蕩頻率發(fā)生改變進(jìn)而觸發(fā)信號(hào)；同理，當(dāng)車輛駛過(guò)地感線圈時(shí)，空間介質(zhì)再次發(fā)生變化，此時(shí)觸發(fā)的信號(hào)被認(rèn)定為車輛已駛離的關(guān)鍵信號(hào)。整個(gè)過(guò)程的技術(shù)關(guān)鍵是需要振蕩器穩(wěn)定可靠且介質(zhì)改變時(shí)頻率變化明顯。此外，為保護(hù)線圈減少磨損，地面開槽安裝時(shí)注意進(jìn)行45°倒角。地感線圈示意見圖2。

圖2 地感線圈示意

當(dāng)具備車輛身份驗(yàn)證成功、地感線圈第一次變化信號(hào)兩個(gè)條件時(shí)，基于PLC 的控制器發(fā)出道閘電機(jī)控制指令：電機(jī)正轉(zhuǎn)，拉動(dòng)道閘桿起升，車輛入庫(kù)放行；車輛通過(guò)后，地感線圈信號(hào)第二次發(fā)生變化，PLC 控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，道閘桿降落至水平位置。

2.2 車位狀態(tài)指示模塊

為進(jìn)一步明確可用車位所在位置，為尋找車位的司機(jī)亮起“指路明燈”，在每個(gè)車位正上方安裝車位狀態(tài)指示燈和車位探測(cè)器?，F(xiàn)在比較成熟的有超聲波車位探測(cè)器、紅外線車位探測(cè)器等，以超聲波車位探測(cè)器為例：探測(cè)器可由上而下發(fā)出超聲波，根據(jù)反射波精確測(cè)量出反射面到探測(cè)器的距離，進(jìn)而通過(guò)系統(tǒng)分析判斷該車位是否空閑。若探測(cè)距離較大（例如大于1.7 m），則判定此車位空閑，車位上方的指示燈為綠色；若探測(cè)距離較?。ɡ缧∮?.8 m），則判定該車位已被占用，相應(yīng)的指示燈變?yōu)榧t色。用戶可根據(jù)車位指示燈狀態(tài)快速定位可用車位。車位狀態(tài)示意見圖3。

圖3 車位狀態(tài)示意

2.3 出庫(kù)控制模塊

為提高出庫(kù)效率，車輛出庫(kù)階段無(wú)需驗(yàn)證身份，只需依靠地感線圈的觸發(fā)信號(hào)便可通知PLC 控制器發(fā)出指令：車輛駛?cè)氲馗芯€圈，觸動(dòng)控制器發(fā)出電機(jī)正轉(zhuǎn)指令，桿升閘開；車輛通過(guò)后，地感線圈磁通量再次發(fā)生變化，控制器發(fā)出電機(jī)反轉(zhuǎn)指令，桿落閘閉。車輛完成出庫(kù)。

2.4 LCD 顯示模塊

LCD 顯示器具有低功耗、易于色彩化、顯示信息量大等優(yōu)點(diǎn)，在車庫(kù)入口處醒目位置裝配LCD 顯示屏，用于顯示各層車庫(kù)車位情況（圖4），方便司機(jī)尋找車位，節(jié)約時(shí)間。

圖4 各層剩余車位信息展示

根據(jù)車位探測(cè)器反饋的信號(hào)，PLC 控制器可對(duì)寄存器數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行加減運(yùn)算，例如：某樓層一輛車駛離車位，探測(cè)器指示燈由紅轉(zhuǎn)綠，PLC 的寄存器接收到該信號(hào)后自動(dòng)將該樓層剩余可用車位數(shù)量加1；反之，探測(cè)器指示燈由綠轉(zhuǎn)紅，寄存器將該樓層剩余可用車位數(shù)量減1。然后將相應(yīng)的各層車位空閑數(shù)量信號(hào)傳遞給LCD 顯示屏并點(diǎn)亮顯示屏，車庫(kù)入口處即可直觀、清楚地顯示所有層的車位情況。

3 軟件設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)更加豐富的功能，基于PLC 的智能車庫(kù)簡(jiǎn)易管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)可結(jié)合上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管控：利用工控組態(tài)軟件構(gòu)建相應(yīng)模塊，結(jié)合VB 開發(fā)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件，使得界面更加美觀、易于操作。另外，為提高系統(tǒng)的可靠性，還需在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮通過(guò)遠(yuǎn)程控制的手段實(shí)現(xiàn)“手動(dòng)模式”操作，即通過(guò)遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)交互可在管理員審核通過(guò)后，通過(guò)在遠(yuǎn)程終端操控?cái)?shù)據(jù)模擬實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作控制道閘的開啟和關(guān)閉，以避免臨時(shí)車輛在系統(tǒng)“自動(dòng)模式”的情況下無(wú)法進(jìn)入車庫(kù)，減少“手動(dòng)模式”下人員必須到現(xiàn)場(chǎng)操作的工作量。因軟件編寫相對(duì)靈活，本文對(duì)軟件部分不做過(guò)多描述。

4 意義和效果

基于PLC 的智能車庫(kù)簡(jiǎn)易管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以提升自動(dòng)化管理車庫(kù)的水平，同時(shí)對(duì)其他類似庫(kù)房的自動(dòng)化管理也有一定的借鑒和參考作用。通過(guò)對(duì)大型商場(chǎng)的智能化車庫(kù)管理系統(tǒng)的觀察比較，可以發(fā)現(xiàn)智能化車庫(kù)管理可以更好地引導(dǎo)司機(jī)更快速、精準(zhǔn)地尋找車位，減少“兜車”造成的浪費(fèi)，解決車輛“亂入、亂?！钡膯?wèn)題，使停車更有秩序、操作更加方便。