基于PLC 的智能車庫簡易管理系統(tǒng)設計

劉寶聚，鐘佩云，劉淑橋，孫玉潔，相吉陽

（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 設計背景

傳統(tǒng)車庫存在占地面積大、管理成本高，且需要司機浪費更多的時間尋找泊車位。比如辦公區(qū)車庫分為3 層，上班早高峰時員工車輛需排隊進入車庫，然后逐層、逐個的搜尋車位。往往出現(xiàn)在一樓轉了一圈沒找到泊車位，到二樓再轉一圈，然后三樓等，如此循環(huán)，浪費掉員工大量的時間，且會增加車輛尾氣的排放量。

基于PLC 的智能車庫簡易管理系統(tǒng)設計則依靠PLC 控制器，智能識別并記錄車輛，通過車庫門口LCD 顯示屏實時顯示每層車位剩余數(shù)量，每層還可通過指示燈標識空余可用車位，有效縮短司機尋找泊車位的時間，提高車庫的使用率和司機尋位的精準率。

2 主要設計模塊

智能車庫簡易管理系統(tǒng)分為4 個主要組成模塊：入庫控制模塊、車位狀態(tài)指示模塊、出庫控制模塊、LCD 顯示模塊。

2.1 入庫控制模塊

只有本單位員工已登記且在有效期內的車輛才具備自動觸發(fā)道閘開關的一個條件，未注冊車輛或異常情況進入車庫需經(jīng)車庫管理員審核并手動開閘放行。如圖1 所示，當有車輛到達車庫門口時，首先通過高清攝像頭采集圖像，采用動態(tài)視頻流實時識別技術，對車輛進行身份驗證，若驗證成功則系統(tǒng)認定為已登記車輛同時向PLC 控制器發(fā)出信號準備進行下一步動作；若驗證失敗則反饋提示“非注冊車輛不能通過”。

圖1 智能車庫簡易系統(tǒng)示意

身份驗證成功后，道閘仍處于關閉狀態(tài)。為保障車輛能安全駛過道閘、避免發(fā)生中途落桿現(xiàn)象，此時車輛需要繼續(xù)緩行至地感線圈，方能觸發(fā)道閘運行開關。地感線圈實質為LC 振蕩電路（即電感－電容電路），它可以充分利用磁場感應原理：當車輛進入時，地感線圈的空間介質發(fā)生變化，從而改變線圈內磁通，引起振蕩頻率發(fā)生改變進而觸發(fā)信號；同理，當車輛駛過地感線圈時，空間介質再次發(fā)生變化，此時觸發(fā)的信號被認定為車輛已駛離的關鍵信號。整個過程的技術關鍵是需要振蕩器穩(wěn)定可靠且介質改變時頻率變化明顯。此外，為保護線圈減少磨損，地面開槽安裝時注意進行45°倒角。地感線圈示意見圖2。

圖2 地感線圈示意

當具備車輛身份驗證成功、地感線圈第一次變化信號兩個條件時，基于PLC 的控制器發(fā)出道閘電機控制指令：電機正轉，拉動道閘桿起升，車輛入庫放行；車輛通過后，地感線圈信號第二次發(fā)生變化，PLC 控制電機反轉，道閘桿降落至水平位置。

2.2 車位狀態(tài)指示模塊

為進一步明確可用車位所在位置，為尋找車位的司機亮起“指路明燈”，在每個車位正上方安裝車位狀態(tài)指示燈和車位探測器。現(xiàn)在比較成熟的有超聲波車位探測器、紅外線車位探測器等，以超聲波車位探測器為例：探測器可由上而下發(fā)出超聲波，根據(jù)反射波精確測量出反射面到探測器的距離，進而通過系統(tǒng)分析判斷該車位是否空閑。若探測距離較大（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；若探測距離較小（例如小于0.8 m），則判定該車位已被占用，相應的指示燈變?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 出庫控制模塊

為提高出庫效率，車輛出庫階段無需驗證身份，只需依靠地感線圈的觸發(fā)信號便可通知PLC 控制器發(fā)出指令：車輛駛入地感線圈，觸動控制器發(fā)出電機正轉指令，桿升閘開；車輛通過后，地感線圈磁通量再次發(fā)生變化，控制器發(fā)出電機反轉指令，桿落閘閉。車輛完成出庫。

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，在車庫入口處醒目位置裝配LCD 顯示屏，用于顯示各層車庫車位情況（圖4），方便司機尋找車位，節(jié)約時間。

圖4 各層剩余車位信息展示

根據(jù)車位探測器反饋的信號，PLC 控制器可對寄存器數(shù)據(jù)自動進行加減運算，例如：某樓層一輛車駛離車位，探測器指示燈由紅轉綠，PLC 的寄存器接收到該信號后自動將該樓層剩余可用車位數(shù)量加1；反之，探測器指示燈由綠轉紅，寄存器將該樓層剩余可用車位數(shù)量減1。然后將相應的各層車位空閑數(shù)量信號傳遞給LCD 顯示屏并點亮顯示屏，車庫入口處即可直觀、清楚地顯示所有層的車位情況。

3 軟件設計

為實現(xiàn)更加豐富的功能，基于PLC 的智能車庫簡易管理系統(tǒng)設計可結合上位機監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)遠程管控：利用工控組態(tài)軟件構建相應模塊，結合VB 開發(fā)的數(shù)據(jù)庫管理軟件，使得界面更加美觀、易于操作。另外，為提高系統(tǒng)的可靠性，還需在軟件設計過程中考慮通過遠程控制的手段實現(xiàn)“手動模式”操作，即通過遠端數(shù)據(jù)交互可在管理員審核通過后，通過在遠程終端操控數(shù)據(jù)模擬實現(xiàn)手動操作控制道閘的開啟和關閉，以避免臨時車輛在系統(tǒng)“自動模式”的情況下無法進入車庫，減少“手動模式”下人員必須到現(xiàn)場操作的工作量。因軟件編寫相對靈活，本文對軟件部分不做過多描述。

4 意義和效果

基于PLC 的智能車庫簡易管理系統(tǒng)設計，可以提升自動化管理車庫的水平，同時對其他類似庫房的自動化管理也有一定的借鑒和參考作用。通過對大型商場的智能化車庫管理系統(tǒng)的觀察比較，可以發(fā)現(xiàn)智能化車庫管理可以更好地引導司機更快速、精準地尋找車位，減少“兜車”造成的浪費，解決車輛“亂入、亂?！钡膯栴}，使停車更有秩序、操作更加方便。