基于PLC 的衛生間控制與管理系統設計

陳曉娟

（大連職業技術學院，遼寧大連 116037）

0 引言

隨著我國城鎮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。相比發達國家的公共衛生間人性化設計，國內很多衛生間還是比較傳統和老舊的[1]。

調研火車站、繁華商業區商場、機場、學校、景區等人流密集公共場所，發現大部分公共衛生間還存在很多問題，例如：①衛生間設施陳舊，打掃不及時，環境臟亂差；②衛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某個衛生間爆滿（特別是女衛生間）而其他區域衛生間卻存在廁位閑置的情況；④缺乏安全監測及預警告警的設施，無法防范危機。

公共衛生間智能控制與管理系統應運而生，實現人、物、環境信息間的交互，實現實時監測，科學管理，可以使這些痛點問題得到有效改善。

系統具有自動沖水控制、照明控制系統、臭味氣體和煙霧監測及通風控制、緊急報警系統，既可以給使用者提供便利，也可以對衛生間的使用情況進行檢測監控，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生間的各項參數，提高公共衛生間的管理維護效率，又可以科學調度分散人員，緩解擁堵。

1 公共衛生間智能控制系統

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過程的自動運行，廣泛應用于生產和生活的眾多領域。

公共衛生間智能控制系統利用西門子S7-300 PLC 把人體感應、環境監測、自動沖水、照明燈光調節和求助報警，甚至監控界面等功能集中統一編程控制，方便管理。系統總體結構如圖1所示。

圖1 控制系統總體結構

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，監測廁位內是否有人，通過廁門上的顯示屏實時顯示廁位有人無人。分別在男女衛生間入口設置一對紅外對射探測器，用于檢測進出衛生間人數，每檢測一個人，人流量統計器增加一位，方便統計衛生間人流量。當人流量增加一定數量時，報警提示清掃，有助于提高衛生間的管理效率和數據分析。

1.2 環境監測部分

系統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。系統還通過溫度傳感器和濕度傳感器監控衛生間整體的環境情況。

1.3 自動沖水

系統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 自動調光照明系統

系統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。如果衛生間的光線比較好，則所有照明燈關閉；一旦亮度傳感器檢測到光線較暗（陰天或黑天）時，則衛生間內部分照明燈亮，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。防止衛生間黑暗，使想如廁的使用者不敢進入。有人時，衛生間照明最亮，無人時，衛生間照明稍暗，既達到節省電能的目的，又能和其他功能連鎖控制。照明系統的控制流程如圖2 所示。

1.5 報警部分

公共衛生間是人流出入頻繁的區域，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，人身安全監控也是重要的一環。

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

圖2 照明系統的控制

（2）生命監測報警。衛生間內每個廁位設置緊急求助信號，一旦發生異常緊急情況，老人或孕婦等能一鍵呼叫，及時發出求救信號，在總監控室顯示的同時在門口引導顯示屏幕中顯示，提醒衛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，降低意外事故發生的概率。

2 公共衛生間智能管理系統

管理系統采用臺達B07S411 觸摸屏和西門子PLC 的組合實現的衛生間監控管理?？梢詫⒂|摸屏設置在保潔調度管控室，監控衛生間當前狀態，方便管理者根據實際調整沖水或照明參數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據支持。

管理系統采用觸摸屏DOPSoft 軟件實現系統操作界面的設計，并實現衛生間自動運行監控界面和手動操作監控界面的切換。監控界面仿真成功之后，通過通信連接、數據交換，觸摸屏就可以監視PLC 控制的衛生間控制系統的各項控制過程。

管理系統自動運行監控主界面如圖3 所示，主界面設計不同區域。其中廁位監測區域中每個廁位有：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 衛生間管理系統自動運行監控頁面

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

3 結束語

基于PLC 的公共衛生間智能控制和管理系統系統，解決傳統衛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，又能有效地節約資源，實現對城市公共衛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]。