劉玉君

摘 要：文章對(duì)高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用原理等內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)基于PLC的高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)架和子系統(tǒng)的構(gòu)架進(jìn)行了分析，從而更好的提高高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)水平。

關(guān)鍵詞：PLC；高速公路；隧道監(jiān)控系統(tǒng)

1 引言

道路交通逐漸發(fā)展隧道是道路交通中的重點(diǎn)管理對(duì)象，也是其重要組成部分之一，高速公路不斷修建也使得隧道的數(shù)量不斷增加，我國(guó)雖然國(guó)土遼闊，但是地域環(huán)境復(fù)雜，所以隧道中的監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行效率和作用在道路交通監(jiān)控中占有重要比例。則隧道監(jiān)控系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定性、可開發(fā)擴(kuò)展性以及先進(jìn)性等特點(diǎn)成為當(dāng)前各個(gè)建設(shè)部門以及公路運(yùn)輸部門都比較關(guān)注的問題。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、通信技術(shù)以及微子技術(shù)的發(fā)展，讓公路交通的信息化以及智能化管理越來越高端，再結(jié)合上PLC的3C技術(shù)等特點(diǎn)，使其成為隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的核心監(jiān)控工具，配合網(wǎng)絡(luò)通信，更好的管理和監(jiān)控隧道中的交通情況。

2 PLC系統(tǒng)概述

隧道環(huán)境有著比較特殊的環(huán)境，其中安放的控制箱由于環(huán)境影響而容易變潮濕并影響其信道系統(tǒng)，再加上長(zhǎng)期監(jiān)控過程可能會(huì)由于隧道中汽車產(chǎn)生的尾氣、隧道中的顆粒煙塵物質(zhì)等也會(huì)造成PLC部分組件的損傷，因此隧道監(jiān)控系統(tǒng)必須要有著較高的質(zhì)量要求和技術(shù)要求。隧道監(jiān)控系統(tǒng)中最主要的組件就是PLC，只有其能夠滿足以上所述條件，再加上其自身特點(diǎn)更能高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。

3 隧道監(jiān)控系統(tǒng)的主要內(nèi)容和基本要求

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高效的交通系統(tǒng)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基木條件，在高速公路逐漸成為我國(guó)交通系統(tǒng)中的主要組成部分的同時(shí)，在高速公路中交通事故的發(fā)生頻率也有了一定程度的增加，尤其是在高速公路的隧道中、為了降低頻發(fā)的隧道交通事故，保證車輛順利通行，目前主要是采用在高速公路隧道中配置監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)隧道中的通風(fēng)、行車以及照明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)即時(shí)全方位的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)高速公路隧道中主要信息的及時(shí)采集、因此隧道中各方面信息如何高效采集，如何實(shí)現(xiàn)信息的準(zhǔn)確性和精度是保證隧道中車輛順利通行的關(guān)鍵。

3.1 交通檢測(cè)控制

隧道中良好行車環(huán)境是車輛通行順暢及安全的前提，交管部門通過了解高速公路隧道中的信息還能夠及時(shí)的對(duì)行車作出合理的引導(dǎo)、高速公路隧道中監(jiān)控內(nèi)容主要包括交通檢測(cè)、照明檢測(cè)及通風(fēng)檢測(cè)等，相應(yīng)的控制這些內(nèi)容的系統(tǒng)分別為交通檢測(cè)系統(tǒng)、照明檢測(cè)系統(tǒng)及通風(fēng)檢測(cè)系統(tǒng)。

3.2 通風(fēng)檢測(cè)控制

隧道內(nèi)的通風(fēng)情況是行車環(huán)境的重要內(nèi)容，目前通過在隧道內(nèi)設(shè)置風(fēng)速儀來檢測(cè)隧道內(nèi)的通風(fēng)情況、如果高速公路隧道設(shè)立在海拔較高的地區(qū)，還要配備一氧化碳濃度檢測(cè)儀和能見度檢測(cè)儀，通風(fēng)控制系統(tǒng)在對(duì)這些環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)和采集后，針對(duì)性的控制隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，以此來實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)空氣指標(biāo)符合行車所需的各項(xiàng)指標(biāo)、采用通風(fēng)控制系統(tǒng)不僅能夠有效的保證隧道內(nèi)的車輛通行安全，還能提高能源的利用效率符合我國(guó)科學(xué)發(fā)展觀的要求。

3.3 照明檢測(cè)控制

照明檢測(cè)控制系統(tǒng)的主要作用是不斷監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)外的光照強(qiáng)度，根據(jù)外在天氣條件及時(shí)的調(diào)解隧道洞及內(nèi)部照明回路的光照強(qiáng)度，保證隧道內(nèi)行車能夠隨時(shí)獲得行車需要的光照條件，盡量避免行車司機(jī)出現(xiàn)所謂的黑洞效應(yīng)和眩光效應(yīng)，即從光照強(qiáng)度較強(qiáng)的白天進(jìn)入隧道內(nèi)產(chǎn)生的光照強(qiáng)度的反差，為駕駛員能夠輕松的適應(yīng)隧道內(nèi)部光照強(qiáng)度的變化，有效的降低高速公路行車事故的發(fā)生。

4 基于PLC的高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)架

高速隧道監(jiān)控系統(tǒng)總體構(gòu)成：高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)以中央計(jì)算機(jī)和前端PLC構(gòu)成隧道自動(dòng)化系統(tǒng)，既能完成隧道機(jī)電設(shè)備、隧道環(huán)境狀況監(jiān)控的功能，又可完成隧道信息管理的功能，其中的監(jiān)控部分采用了具有高可靠性的PLC組成的，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的集散控制結(jié)構(gòu)的隧道可編程序控制器，使得整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性得到保證。同時(shí)，PLC可以獨(dú)立工作，完成基本控制任務(wù)；現(xiàn)場(chǎng)總線的采用將使各個(gè)區(qū)域的監(jiān)控任務(wù)變成相應(yīng)PLC的分散監(jiān)控任務(wù)，使得隧道布線更加簡(jiǎn)單、合理。PLC的靈活配置使得隧道監(jiān)控系統(tǒng)形成模塊結(jié)構(gòu)，PLC系統(tǒng)可大可小，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)要求進(jìn)行合理分布。

隧道監(jiān)控實(shí)行的是兩級(jí)管理方式，即值守點(diǎn)和隧道監(jiān)控中心共同管理。前端PLC采集隧道內(nèi)設(shè)備數(shù)據(jù)，通過隧道內(nèi)架設(shè)的雙環(huán)光纖冗余現(xiàn)場(chǎng)總線上傳到值守點(diǎn)主控PLC，值守點(diǎn)可通過近端工控機(jī)對(duì)所管轄隧道內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并對(duì)需要調(diào)整設(shè)備運(yùn)行的情況的指令進(jìn)行近端下發(fā)，完成對(duì)隧道設(shè)備的近端控制；各值守點(diǎn)匯集數(shù)據(jù)信息，通過站點(diǎn)節(jié)點(diǎn)機(jī)（VOX節(jié)點(diǎn)機(jī)）和整條高速公路組成的VOX環(huán)網(wǎng)上傳到隧道監(jiān)控中心，隧道監(jiān)控中心通過中心工控機(jī)對(duì)高速所有隧道設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，并根據(jù)實(shí)際道路情況向近端PLC下發(fā)運(yùn)行指令。

5 基于PLC的高速公路隧道監(jiān)控子系統(tǒng)的構(gòu)架

5.1 交通監(jiān)控

隧道內(nèi)采用車輛的微波檢測(cè)器以及車道指示標(biāo)志和限速標(biāo)志，加上信息可變情報(bào)板和交通信號(hào)燈等信息，對(duì)微波車輛檢測(cè)器提供的車道信息進(jìn)行處理，以判斷隧道內(nèi)交通狀況；根據(jù)隧道及路段狀況調(diào)整可變信息情報(bào)板顯示內(nèi)容；將隧道內(nèi)采集處理后的數(shù)據(jù)上傳到隧道監(jiān)控管理中心服務(wù)器。

5.2 照明系統(tǒng)控制

通過采集隧道洞內(nèi)外光強(qiáng)檢測(cè)器的數(shù)值，根據(jù)光強(qiáng)參數(shù)進(jìn)行隧道照明控制。也可以根據(jù)時(shí)間參數(shù)來進(jìn)行隧道照明控制。

5.3 消防控制

消防控制子系統(tǒng)中的報(bào)警是有雙層方案的，即自動(dòng)報(bào)警與手動(dòng)報(bào)警，PLC根據(jù)串口協(xié)議與火警控制器相連，可準(zhǔn)時(shí)獲取火災(zāi)情況并進(jìn)行反饋。同時(shí)中心控制區(qū)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有著各樣的控制方案以針對(duì)各種交通情況，例如滅火系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)等，這都是為了方便隧道管理以及意外情況發(fā)生等。

5.4 通風(fēng)控制

隧道內(nèi)所含有的一氧化碳的透過率檢測(cè)后所得數(shù)據(jù)再結(jié)合相關(guān)準(zhǔn)則進(jìn)行判斷能夠?qū)︼L(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)、轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向等進(jìn)行控制，使得隧道內(nèi)的安全狀況在保持的情況下還能夠達(dá)到節(jié)省資源、保護(hù)環(huán)境的目的。

6 結(jié)語(yǔ)

高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的是讓相關(guān)監(jiān)管人員及時(shí)、全面了解隧道內(nèi)的交通情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)公路運(yùn)行障礙并給與及時(shí)處理。PLC成為了當(dāng)前隧道監(jiān)控系統(tǒng)的核心裝備，使用PLC系統(tǒng)可以大幅提高高速公司隧道監(jiān)管系統(tǒng)的效率，節(jié)約資源，減少成本，提高總體經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 王永振，PLC在高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].智慧工廠，2012（04）.

[2] 李金，鄭曉鳴，白小果，PLC及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在高速公路供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報(bào)，2013（02）.

[3]孫欽凱.監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路隧道工程中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（04）.

[4]張哲.淺析PLC在高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2013（09）.

（作者單位：廣東新粵交通投資有限公司）