地下车库智能阻排水设计

地下车库智能阻排水设计

李潮 崔承勋

延边大学工学院 吉林延吉 133002

摘要：本设计从当下暴雨天地下车库易被雨水淹没而引起安全隐患与财产损失的实际问题出发，调查了目前国内外地下车库阻排水的研究现状，研发了一款智能化的地下车库阻排水系统。该系统将门板开合的蜗轮蜗杆驱动、门墙的密封贴合、太阳能发电、引水入坑、水位流量监控、水泵抽水等众多技术于一体，以ARDUINO为核心控制系统，辅以必要的物联网技术，使得地下车库的阻排水实现了完全的智能化，从而有效解决了暴雨天地下车库被淹没的问题。

关键词：地下车库；阻水排水；智能

结构设计

1.1、车库的地上阻水

由于车库的地上阻水部分应能够最大程度地阻断强降雨天气时雨水进入车库，同时又能够使车库门尽可能的承受较小的雨水冲击力，因此车库的地上阻水部分是设在进入地下车库的平地和斜坡的交界处。为了实现车库的阻水，我们采用翻转闸门的形式来阻隔雨水进入。闸门从紧密闭合车库位置，可以绕门轴向上翻转225°角到达极限位置^【1】。该位置为车库正常开启的状态，当遇到强降雨天气时，车库门由该位置变化至紧密贴合车库两壁紧急关闭状态，从而有效阻断雨水进入车库。翻转闸门的机械结构采用蜗轮蜗杆机构，具体设计如下：首先我们将门轴一体化，确保轴转动的同时闸门也随之翻转，门轴的长度要大于闸门的宽度；其次将门轴多出部分与蜗轮的输出端固定（门轴的左右两端各有一个蜗杆与之固定），确保蜗轮输出端与门轴在旋转方向上没有相对运动，为了减小受力，我们采用左右两个蜗轮蜗杆机构同时工作的方式；最后将蜗杆与电机相连，电机带动蜗杆旋转，蜗杆带动蜗轮，蜗轮使门轴旋转从而实现闸门的翻转。

闸门内侧装有太阳能板，用于晴天时闸门在开启状态下为车库系统储存电能，同时为了更好地实现阻水效果，闸门内侧的四周设置封条，在水压的作用下是阻水部分密封性更好。如图1所示。

图1 地上阻水部分

1.2、车库的引水

在强降雨天气下，尽管车库闸门关闭阻断大量雨水进入，但可能仍有少量雨水进入，同时在一些小降雨天气或一些特殊情况下导致车库持续进入少量雨水时，为了不让其肆意漫流，提高雨水的收集效率，我们在进入车库的斜坡处设置拦水槽^【2】，使进入斜坡的雨水通过与拦水槽相连的管道汇集到集水坑处，防止车库内有积水产生。如图2所示。

图2 拦水槽部分

1.3、车库的排水

车库的排水系统由水位传感器和抽水泵组成。当雨水汇集到集水坑时，我们在集水坑处设置水位传感器，水位传感器设有两个水位预设值。一个为抽水预设水位值，当集水坑的水位大于该预设值，抽水泵开始工作，向外排水。另一个为预警预设水位，该预设值大于抽水预设水位值，当集水坑的水位大于预警水位时，此时排水泵因为水位大于抽水预设值已经工作，而集水坑中的水位还在不断上升，到达了预警值，因此判断雨量已经大于抽水泵的排水能力，需要关闭车库闸门，否则将会发生泡车。所以当集水坑的水位大于预警水位时，给闸门一个关门信号^【3】。

控制系统设计

1、闸门关闭控制系统设计：

要实现智能化，需要自动检测外界环境来判断是否需要关闭闸门。由于本设计主要为了防止车库内车辆泡水报废而造成巨大损失，因此我们将检测标准定于车库内，通过集水坑中的水位高低来判断是否关闭闸门。

我们将集水坑处的水位传感器与Arduino板相连，设置好其高度值，当水位高于我们预设值时，水位传感器给Arduino一个输入信号,Arduino通过已编好的程序控制电机驱动器使电机转动，再通过蜗轮蜗杆机构实现闸门的关闭。同时，在某些特殊情况下，导致闸门自动关闭系统失灵，为了提高安全性和可靠性，我们设置了手动控制，在关闭闸门的控制系统中加入了wifi模块^【4】，管理员在手机上就能关闭闸门。

2、排水系统的设计：

将水位传感器与抽水泵相连，水位一旦超过我们预设的水位，传感器就输出一个信号，将抽水泵的电源接通，进行排水。

结语

通过这次的地下车库智能阻水排水的设计，我认识到将传统的机械结构与现在的智能化技术结合起来，大大解放了劳动力。同时，这次的设计有很多需要考虑的因素，例如车库闸门的渗水问题，水位计的放置，引水问题等，我学习到考虑问题要全面，尽可能的使方案没有缺陷，在做的时候发现问题，并加以改进，通过这样反复的发现问题和解决问题，才能将设计做到最好。

参考文献：

[1].郑勇.地下车库排水设计[J].安徽建筑 .2004（1）

[2].盛以军.大型及多层地下停车库的排水设计[J].住宅产业.2011（01）

[3].余霞.集水坑与潜水排污泵在地下车库的设置[J].机电设备.2011（04）

[4].韦意忠. 大型及多层地下停车库的排水设计[J].中国城市经济.2011（15）

作者简介：李潮（1999-07），男，汉族，籍贯：安徽省安庆市，学历：本科，研究方向：机械设计制造及其自动化，延边大学工学院机械设计及其自动化专业，本科生。

通讯作者：崔承勋，延边大学工学院机械工程系副教授，博士。