基于PLC 的卫生间控制与管理系统设计

2020-05-01陈晓娟

设备管理与维修 2020年5期

陈晓娟

（大连职业技术学院，辽宁大连 116037）

0 引言

随着我国城镇化建设步伐的不断加快，城市公共设施的智能化，已是“智慧城市”建设的重要标志。公共卫生间是城市公共服务设施不可或缺的组成部分，是展示城市文明形象和公共服务水平的窗口。相比发达国家的公共卫生间人性化设计，国内很多卫生间还是比较传统和老旧的[1]。

调研火车站、繁华商业区商场、机场、学校、景区等人流密集公共场所，发现大部分公共卫生间还存在很多问题，例如：①卫生间设施陈旧，打扫不及时，环境脏乱差；②卫生间基础管理及日常维护不到位，设备损坏修理不及时；③在特定时间段会出现某个卫生间爆满（特别是女卫生间）而其他区域卫生间却存在厕位闲置的情况；④缺乏安全监测及预警告警的设施，无法防范危机。

公共卫生间智能控制与管理系统应运而生，实现人、物、环境信息间的交互，实现实时监测，科学管理，可以使这些痛点问题得到有效改善。

系统具有自动冲水控制、照明控制系统、臭味气体和烟雾监测及通风控制、紧急报警系统，既可以给使用者提供便利，也可以对卫生间的使用情况进行检测监控，及时进行检修和清洁，同时也使管理者能够快速准确的得到卫生间的各项参数，提高公共卫生间的管理维护效率，又可以科学调度分散人员，缓解拥堵。

1 公共卫生间智能控制系统

PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）采用可以编制程序的存储器，通过数字或模拟的输入（I）和输出（O）接口，利用操作指令控制各种类型的机械设备或生产过程的自动运行，广泛应用于生产和生活的众多领域。

公共卫生间智能控制系统利用西门子S7-300 PLC 把人体感应、环境监测、自动冲水、照明灯光调节和求助报警，甚至监控界面等功能集中统一编程控制，方便管理。系统总体结构如图1所示。

图1 控制系统总体结构

1.1 人体感应部分

在设计中，每个厕位设置人体红外传感器，监测厕位内是否有人，通过厕门上的显示屏实时显示厕位有人无人。分别在男女卫生间入口设置一对红外对射探测器，用于检测进出卫生间人数，每检测一个人，人流量统计器增加一位，方便统计卫生间人流量。当人流量增加一定数量时，报警提示清扫，有助于提高卫生间的管理效率和数据分析。

1.2 环境监测部分

系统增加硫化氢和氨气等臭味气体探测器，当浓度超标时提示清扫报警并自动开启除臭机。设置烟雾探测器，当有异常烟雾或有人在卫生间吸烟等情况，报警提醒的同时启动排风扇等装置，尽快消除烟雾。管理人员确认后方能消除报警。系统还通过温度传感器和湿度传感器监控卫生间整体的环境情况。

1.3 自动冲水

系统通过红外传感器对冲水进行判定，用电磁阀对冲水进行控制，实现自动判定并冲水，增加手动冲水模式，做紧急备选。如果厕位红外传感器检测到人后，待使用者停留30 s 之后，执行冲水动作，冲水5 s，自动停止。待使用者离开后，传感器无检测信号，厕门显示屏显示无人，再冲水5 s 后自动停止。二次冲水避免一次冲水不彻底和有助于及时消除异味，方便自动清洁。如果冲水电磁阀故障，则报警提示管理人员排查。

1.4 自动调光照明系统

系统运用亮度传感器和红外传感器配合使用对照明进行自动控制，并增加手动模式。如果卫生间的光线比较好，则所有照明灯关闭；一旦亮度传感器检测到光线较暗（阴天或黑天）时，则卫生间内部分照明灯亮，作基础照明。在门口或厕位红外传感器检测到有人进入卫生间时，所有照明灯全部点亮。直到人离开时，延时恢复部分灯照明。防止卫生间黑暗，使想如厕的使用者不敢进入。有人时，卫生间照明最亮，无人时，卫生间照明稍暗，既达到节省电能的目的，又能和其他功能连锁控制。照明系统的控制流程如图2 所示。

1.5 报警部分

公共卫生间是人流出入频繁的区域，涉及不同年龄层，有遵纪守法的人，也有蛮横不讲理的不法之徒，人身安全监控也是重要的一环。

（1）环境异常报警。当监测到烟雾及明火等危机公共安全时，系统立即发出报警信息，有助于管理人员立即采取有效措施，防范危机蔓延。

图2 照明系统的控制

（2）生命监测报警。卫生间内每个厕位设置紧急求助信号，一旦发生异常紧急情况，老人或孕妇等能一键呼叫，及时发出求救信号，在总监控室显示的同时在门口引导显示屏幕中显示，提醒卫生间附近的人员前往救援，管理中心可以接收报警信号，指挥工作人员前往救援和解除报警[2]，提高了管理者应对紧急事件的能力，降低意外事故发生的概率。