基于PLC 的智能車庫簡易管理系統設計

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，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分為4 個主要組成模塊：入庫控制模塊、車位狀態指示模塊、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，若驗證成功則系統認定為已登記車輛同時向PLC 控制器發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 智能車庫簡易系統示意

身份驗證成功后，道閘仍處于關閉狀態。為保障車輛能安全駛過道閘、避免發生中途落桿現象，此時車輛需要繼續緩行至地感線圈，方能觸發道閘運行開關。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生變化，從而改變線圈內磁通，引起振蕩頻率發生改變進而觸發信號；同理，當車輛駛過地感線圈時，空間介質再次發生變化，此時觸發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指示燈和車位探測器。現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出超聲波，根據反射波精確測量出反射面到探測器的距離，進而通過系統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，相應的指示燈變為紅色。用戶可根據車位指示燈狀態快速定位可用車位。車位狀態示意見圖3。

圖3 車位狀態示意

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信號便可通知PLC 控制器發出指令：車輛駛入地感線圈，觸動控制器發出電機正轉指令，桿升閘開；車輛通過后，地感線圈磁通量再次發生變化，控制器發出電機反轉指令，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，節約時間。

圖4 各層剩余車位信息展示

根據車位探測器反饋的信號，PLC 控制器可對寄存器數據自動進行加減運算，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量減1。然后將相應的各層車位空閑數量信號傳遞給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

為實現更加豐富的功能，基于PLC 的智能車庫簡易管理系統設計可結合上位機監控系統實現遠程管控：利用工控組態軟件構建相應模塊，結合VB 開發的數據庫管理軟件，使得界面更加美觀、易于操作。另外，為提高系統的可靠性，還需在軟件設計過程中考慮通過遠程控制的手段實現“手動模式”操作，即通過遠端數據交互可在管理員審核通過后，通過在遠程終端操控數據模擬實現手動操作控制道閘的開啟和關閉，以避免臨時車輛在系統“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的觀察比較，可以發現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、亂停”的問題，使停車更有秩序、操作更加方便。