長(zhǎng)大隧道照明監(jiān)控系統(tǒng)的PLC控制

康慧慧

（西山煤電集團(tuán)公司 機(jī)電廠，山西 太原 030053）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速公路的增多，長(zhǎng)大隧道也隨之增多。長(zhǎng)大隧道具有路程長(zhǎng)，工程大，控點(diǎn)多，通訊對(duì)象多的特點(diǎn)，因此隧道的監(jiān)控系統(tǒng)是保證隧道正常運(yùn)行必不可少的設(shè)施。在隧道的監(jiān)控中，照明系統(tǒng)，電力檢測(cè)系統(tǒng)，車輛檢測(cè)系統(tǒng)都是極其重要的監(jiān)控環(huán)節(jié)。車輛在駛?cè)胨淼阑蝰偝鏊淼?，如果光照?qiáng)度不合適，就會(huì)造成駕駛?cè)藛T暫時(shí)性的失明現(xiàn)象，從而加大交通事故率，為了避免這一現(xiàn)象，本文設(shè)計(jì)的合適光照方案在現(xiàn)場(chǎng)光強(qiáng)傳感器采集隧道外光照情況下，通過PLC比較功能模塊調(diào)整隧道內(nèi)實(shí)時(shí)光照強(qiáng)度來完成照明控制，最大限度地避免視覺“黑洞”現(xiàn)象的產(chǎn)生，確保隧道交通安全。

1 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)

隧道設(shè)計(jì)上含有變電站中控室，內(nèi)含中控柜、動(dòng)力柜及供電系統(tǒng)等，中控裝置支配關(guān)聯(lián)的燈光、風(fēng)機(jī)、區(qū)域控制等系統(tǒng)。中控通過PLC系統(tǒng)對(duì)燈光、風(fēng)機(jī)、本地控制等設(shè)備的信息進(jìn)行采集匯總，同時(shí)按照所設(shè)計(jì)的要求以及中控的指令作出相應(yīng)的反應(yīng)，匯總的信息經(jīng)PLC10Mb／100Mb光纖以太冗余環(huán)網(wǎng)發(fā)送到中控的總部電腦上，從而完成聯(lián)網(wǎng)。隧道工程主電腦采用PLC為區(qū)域控制器，它具有高速情況匯總分析功能和優(yōu)秀調(diào)節(jié)能力。在每臺(tái)PLC上安裝有RS-485／RS422或RS-232通訊端口，方便與多功能變送器、限速控制器、可變情報(bào)板顯示控制器等儀表控制設(shè)備連接，連接的通信協(xié)議是根據(jù)廠家的裝置變化的。

在本套設(shè)計(jì)中關(guān)于控制燈光、風(fēng)機(jī)、供電、路況等系統(tǒng)的各個(gè)區(qū)域控制器全部采用單獨(dú)的控制方式，每?jī)商讌^(qū)域控制器各裝配了一臺(tái)智能控制器，通過智能控制器完全控制對(duì)燈光、風(fēng)機(jī)、供電系統(tǒng)、路況監(jiān)控等各系統(tǒng)的監(jiān)查、調(diào)控。中控室電腦則使用互聯(lián)網(wǎng)與上級(jí)指揮中心交流。

光纖以太冗余環(huán)網(wǎng)為PLC提供一種主要的支撐，它提供PLC與PLC之間，PLC與主機(jī)之間的自主信息交換，也可提供數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行可編程的信息傳導(dǎo)。隧道監(jiān)控系統(tǒng)用光纖以太冗余環(huán)網(wǎng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。提供GlobalData中間件技術(shù)，完成對(duì)時(shí)效性信息輸出。

2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及通信系統(tǒng)

2.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

隧道中控室中控電腦是全部工程的核心部分，是各系統(tǒng)的收集匯總總部。其中不僅包括工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行信息的傳輸，而且還需要對(duì)計(jì)算機(jī)控制的信息處理。同時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)也離不開中控系統(tǒng)的硬件支持。中控室中控電腦收集和分析解決隧道監(jiān)察調(diào)節(jié)系統(tǒng)中各子設(shè)備的信息，并發(fā)送調(diào)控指令控制各子設(shè)備，并使用觸摸屏與隧道監(jiān)控人員通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道有關(guān)設(shè)備設(shè)施的集中操作。

2.2 通信系統(tǒng)

1）通信系統(tǒng)主要包含緊急通信設(shè)備和有線廣播設(shè)施。

2）通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)按照以下順序設(shè)計(jì)：根據(jù)隧道交通工程等級(jí)，確定通信系統(tǒng)的信息化程度；從安全、信息化程度、成本等進(jìn)行設(shè)備比對(duì)；根據(jù)實(shí)際地質(zhì)要求，完成信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3 亮度檢測(cè)與照明控制

隧道是一個(gè)特別的管道狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造，與隧道外亮敞的高速路不一樣，汽車進(jìn)入隧道經(jīng)過一個(gè)從明轉(zhuǎn)暗的失明過程。在此情況下司機(jī)的眼睛必須要有個(gè)反應(yīng)時(shí)間。由于在一天中日照變化很大，入洞口亮度應(yīng)該和洞內(nèi)外亮度有很好的交替，否則在車輛進(jìn)入隧道瞬間，司機(jī)眼睛會(huì)造成失明，即“黑洞效應(yīng)”，可能誘發(fā)撞車事故。同樣出洞口亮度和隧道外亮度也應(yīng)一致，防止大車后緊跟小車，小車不容易被發(fā)現(xiàn)的情況。

目前，隧道燈光設(shè)計(jì)一般把隧道分為進(jìn)口段、適應(yīng)段、正常段、外出段四部分來設(shè)計(jì)，其中適應(yīng)段有兩個(gè)，分別在正常段的前后。對(duì)洞內(nèi)最大亮度的設(shè)計(jì)是以全年洞外最大亮度和最高行車時(shí)速來確定的，對(duì)于天氣、車速等參數(shù)是以最大值來設(shè)計(jì)的，實(shí)現(xiàn)照明的自動(dòng)控制非常有限。

照明控制圖見圖1.

圖1 照明控制圖

4 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制實(shí)施方案

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)作為高速公路信息化建設(shè)的一個(gè)主要組成部分，正逐漸引起各建筑公司和設(shè)計(jì)公司的重視，據(jù)分析，許多同行在機(jī)電三大系統(tǒng)的配置上，一般只要求硬件設(shè)備的高端，對(duì)軟件方面例如對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)如何指揮實(shí)際運(yùn)營(yíng)的復(fù)雜情況處理程序不夠重視，但實(shí)踐表明，監(jiān)控系統(tǒng)的軟件是完成智能控制的重要基礎(chǔ)。

4.1 數(shù)據(jù)采集

一切信息系統(tǒng)的可靠性都要求一個(gè)基本點(diǎn)，那就是信息收集的準(zhǔn)確性。信息收集的準(zhǔn)確來自于三個(gè)方面：1）感應(yīng)設(shè)備的好壞。2）信息傳送系統(tǒng)的穩(wěn)定。3）核心信息收集系統(tǒng)的完善。

對(duì)于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)來說，信息收集設(shè)備主要為：交通流量檢測(cè)設(shè)備（包括各種車檢器），氣象檢測(cè)設(shè)備（如能見度儀、氣象檢測(cè)器、風(fēng)速風(fēng)向儀），隧道環(huán)境分析儀（如一氧化碳／能見度、亮度檢測(cè)儀等）。

4.2 聯(lián)動(dòng)控制方案

在確保信息收集的準(zhǔn)確可靠之后，完善、嚴(yán)密的聯(lián)動(dòng)控制方案的實(shí)現(xiàn)才有可能?？刂频膶?duì)象主要有三大類：路況監(jiān)控、燈光控制、風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)，三個(gè)部分互相獨(dú)立，又互相協(xié)調(diào)。

隧道監(jiān)控情況比較復(fù)雜多變，包含的信息收集控制設(shè)備較多，隧道監(jiān)控實(shí)現(xiàn)方案如下：

當(dāng)隧道內(nèi)車流量過多或路況阻塞時(shí)，需要用隧道內(nèi)車輛檢測(cè)設(shè)備及隧道攝像設(shè)備來判斷其阻塞情況，在相應(yīng)隧道內(nèi)外電子板上顯示“隧道擁堵，注意安全”等提示。另外，電子設(shè)備探測(cè)到隧道內(nèi)CO濃度升高，能見度降低，則由監(jiān)控人員或智能控制器自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)和調(diào)控照明系統(tǒng)。

隧道照明控制方案包括正常、火災(zāi)、交通事故、停電以及光強(qiáng)檢測(cè)狀況下各種天氣、一天內(nèi)各時(shí)段的照明燈開啟等級(jí)。

5 結(jié) 論

本設(shè)計(jì)通過傳感器采集隧道外光照情況，經(jīng)過PLC對(duì)比后對(duì)隧道內(nèi)照明情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，避免了“視覺黑洞”的產(chǎn)生。當(dāng)照明監(jiān)控系統(tǒng)開啟后可自動(dòng)運(yùn)行不需人工調(diào)整，只需人工監(jiān)控即可，達(dá)到了本設(shè)計(jì)的預(yù)計(jì)目標(biāo)，控制準(zhǔn)確、迅速。

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