張星陽(yáng)

摘 要：隧道具備解決交通擁堵、維護(hù)生態(tài)環(huán)境、受極端天氣影響較小等優(yōu)勢(shì)，尤其是隧道在高速公路上的應(yīng)用大大縮短了出行通過(guò)時(shí)間，但是在享受隧道通行便捷的同時(shí)，隧道內(nèi)的能見(jiàn)度及危害氣體給正常通行又帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，為此在中長(zhǎng)型隧道內(nèi)增加了對(duì)射流風(fēng)機(jī)的應(yīng)用，在此我們提出利用PLC在通風(fēng)系統(tǒng)上的應(yīng)用，在確保消除隧道行車安全隱患的同時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

關(guān)鍵詞：隧道；高速公路；安全；PLC；通風(fēng)節(jié)能

當(dāng)前，國(guó)家愈來(lái)愈注重對(duì)高速公路進(jìn)行建設(shè)，尤其是對(duì)隧道的建設(shè)。為了解決地理缺陷，提升車速，節(jié)約行車時(shí)間，隧道獲得了大量應(yīng)用；唐家塬隧道的建設(shè)就為通行節(jié)省了至少30分鐘，且降低了行駛盤山路的各種風(fēng)險(xiǎn)。

1 公路隧道內(nèi)通風(fēng)這一系統(tǒng)的介紹

1.1 通風(fēng)的重要性

隧道環(huán)境的相對(duì)密閉性造成了在潮濕隧道內(nèi)常年霧氣大、干燥的隧道內(nèi)又受行駛車輛的影響造成終年塵土影響隧道內(nèi)的能見(jiàn)度；在長(zhǎng)隧道的拐彎處煙、塵、氣又聚集無(wú)法散去；發(fā)生隧道火災(zāi)時(shí)，濃煙是造成人員傷亡的致命因數(shù)，也是造成監(jiān)控人員不能及時(shí)有效地報(bào)告火災(zāi)的具體情況及位置，延長(zhǎng)了消防救援時(shí)間；

這些濕氣、霧氣、粉塵、煙霧、有毒、有害氣體都給隧道設(shè)備及所處隧道內(nèi)的作業(yè)人員、車行通過(guò)人員帶來(lái)了極大安全隱患。通風(fēng)設(shè)施的安裝，確保了隧道中不會(huì)由于能見(jiàn)度較低而引起各種車禍與災(zāi)難的發(fā)生[1]。

1.2 通風(fēng)相關(guān)技術(shù)

（1）手動(dòng)控制：操作者根據(jù)隧道內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻或者環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)或者身處隧道內(nèi)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)決定風(fēng)機(jī)的啟停及數(shù)量，優(yōu)點(diǎn)控制靈活、自由。

（2）半自動(dòng)化控制：提前設(shè)置預(yù)案，分多鐘模式，優(yōu)點(diǎn)不用逐個(gè)啟停風(fēng)機(jī)，缺點(diǎn)可能開(kāi)啟了過(guò)多的風(fēng)機(jī)不利于節(jié)能，造成對(duì)電能上的浪費(fèi)。

●依據(jù)歷史數(shù)據(jù)每天車道占有率確定及設(shè)定啟停風(fēng)機(jī)的數(shù)量及時(shí)間段，操作員可以自行設(shè)定時(shí)間段及選擇在該時(shí)間段內(nèi)啟停的風(fēng)機(jī)，一次設(shè)定以后就可直接下發(fā)命令；

●設(shè)定輕污染和重污染模式，操作員可以自行判斷污染程度直接點(diǎn)擊污染模式下發(fā)命令。

●設(shè)定火警預(yù)案，在發(fā)生火警時(shí)，操作員可直接啟動(dòng)火警預(yù)案，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)。

（3）自動(dòng)控制：區(qū)域控制器PLC借助隧道中的環(huán)境檢測(cè)器CO探測(cè)儀及灰塵透過(guò)率探測(cè)儀監(jiān)測(cè)VI的值，把隧道目前的污染強(qiáng)度同操控目標(biāo)值對(duì)比，將少于目標(biāo)值當(dāng)作根本，運(yùn)算出操控信號(hào)，操控通風(fēng)機(jī)的開(kāi)停組數(shù)。

2 隧道中通風(fēng)節(jié)能這一系統(tǒng)規(guī)劃明確與其硬件設(shè)計(jì)

2.1 隧道中通風(fēng)節(jié)能這一系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

（1）可靠性：可靠性在隧道通風(fēng)系統(tǒng)是前提，隧道內(nèi)設(shè)備受很多因數(shù)影響，有空氣濕度、灰塵濃度、油煙侵蝕等，會(huì)給設(shè)施的正常運(yùn)行帶來(lái)影響。

（2）自動(dòng)化：對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求人性化加大自動(dòng)化、智能化的參與，降低人工的參與。

（3）方便維修：在對(duì)系統(tǒng)加以設(shè)計(jì)期間，要設(shè)計(jì)關(guān)鍵的功能構(gòu)造版塊，還要顧慮到使用期間產(chǎn)生問(wèn)題以后的立即發(fā)現(xiàn)及維修。要從軟硬件系統(tǒng)構(gòu)造、系統(tǒng)分配等方面加以設(shè)計(jì)，以提升工作成效，避免浪費(fèi)時(shí)間及精力。

（4）便捷性：人機(jī)界面要求簡(jiǎn)潔大方，體現(xiàn)人性化強(qiáng)，可以讓操控人員在短期內(nèi)全面掌握操作操控方式，并立即使用。

2.2 隧道中通風(fēng)節(jié)能這一規(guī)劃的明確

本文設(shè)計(jì)了一套以工業(yè)以太網(wǎng)為前提的適宜中小型隧道的模糊操控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃。

本系統(tǒng)上位人機(jī)界面采用三維力控軟件，下位機(jī)采用霍尼韋爾masterlogic200系列，編程軟件為soft Master。

2.3 對(duì)系統(tǒng)硬件加以設(shè)計(jì)

2.3.1上位機(jī)選取設(shè)計(jì)

上位機(jī)具備遠(yuǎn)端操控、監(jiān)控界面展示、輸出控制決策等功能。工控機(jī)同普通的PC機(jī)不一樣，要求具備抵抗干擾的能力高、平穩(wěn)性優(yōu)等特征，還支持多個(gè)工業(yè)使用硬件通信接口，便于同各產(chǎn)品構(gòu)建通信，所以選取國(guó)內(nèi)比較知名的研祥工控機(jī)。

2.3.2下位儀選取設(shè)計(jì)

（1）PLC選?。簩?duì)PLC進(jìn)行選取需要依據(jù)操控對(duì)象的操控標(biāo)準(zhǔn)來(lái)加以選取。PLC本身的容量、RAM同ROM的多少與是否具備支持充足的作用、外設(shè)等指數(shù)都是對(duì)PLC進(jìn)行選取要注重考慮的問(wèn)題。為此，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的核算、校驗(yàn)，選取masterlogic200系列中的2MLRCPU H/T當(dāng)作本地控制器，霍尼韋爾的這一型號(hào)PLC能夠極大地符合規(guī)定。但是因?yàn)槠洳痪邆渥詭У囊蕴W(wǎng)接口，所以要外擴(kuò)霍尼韋爾專門使用的2MLLEFMT以太網(wǎng)通信版塊。

（2）通風(fēng)機(jī)選?。核淼劳L(fēng)系統(tǒng)選用普遍的通風(fēng)機(jī)即射流通風(fēng)機(jī)，功率是30kW，總共8臺(tái)。

（3）變頻儀選?。鹤冾l器能夠促使風(fēng)機(jī)變頻調(diào)控這一功能得以實(shí)現(xiàn)。風(fēng)機(jī)的硬開(kāi)啟會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)巨大的沖擊，還會(huì)對(duì)電網(wǎng)容量提出更高的要求，開(kāi)啟以后形成的大電流及設(shè)備震動(dòng)會(huì)減弱風(fēng)機(jī)的使用期限。而安裝了變頻節(jié)能裝備以后，借助變頻器的軟開(kāi)啟這一功能把初始開(kāi)啟電流調(diào)至零，最大值也不會(huì)多于額定電流，減弱了給電網(wǎng)帶來(lái)的沖擊及對(duì)供電容量的需求。對(duì)變頻器進(jìn)行選取有很多參照指數(shù)，主要包括和荷載功率、變頻器制動(dòng)電阻、額定電流等，選取三晶SAJ800（Mini）這一變頻器構(gòu)建通風(fēng)設(shè)施。

（4）傳感器選?。簜鞲衅髟谒淼赖耐L(fēng)系統(tǒng)內(nèi)是一種“感知單位”，利用紅外線和可見(jiàn)光來(lái)測(cè)量一氧化碳和能見(jiàn)度。利用一氧化碳可以吸收特定的紅外線的特性，根據(jù)發(fā)射紅外線吸收反射吸收接收紅外線的原理可以得到準(zhǔn)確、低漂移的數(shù)據(jù)；能見(jiàn)度的測(cè)量使用一個(gè)高強(qiáng)度且經(jīng)過(guò)調(diào)制的LED可見(jiàn)光源，利用發(fā)射光阻攔反射阻攔接收檢測(cè)到的光的原理實(shí)現(xiàn)高精度的測(cè)量；測(cè)量CO精度為±1ppm，測(cè)量能見(jiàn)度的精度為0.0001m1 ，選取MANDRAKE CODEL—TC3 AQM，兩組420mA隔離輸出量，檢測(cè)范圍CO：0400 ppm，VI：035×103m1；兩組極限值報(bào)警，故障報(bào)警無(wú)源開(kāi)關(guān)量觸點(diǎn)，性能特征自校準(zhǔn)、自調(diào)零。[2]

3 結(jié)語(yǔ)

總之，合理借助PLC對(duì)高速公路上的隧道中通風(fēng)這一系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)及安裝，能降低隧道中車禍的發(fā)生率，給民眾平時(shí)的出行提供便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]諶昊堃.公路隧道通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2016，（12）：123.

[2]葛文淵，李國(guó)強(qiáng).長(zhǎng)大公路隧道短道通風(fēng)系統(tǒng)仿真與優(yōu)化[J].中國(guó)交通信息化，2015，（S1）：150152.