PLC下的高速公路隧道通風節能系統探究

張星陽

摘 要：隧道具備解決交通擁堵、維護生態環境、受極端天氣影響較小等優勢，尤其是隧道在高速公路上的應用大大縮短了出行通過時間，但是在享受隧道通行便捷的同時，隧道內的能見度及危害氣體給正常通行又帶來嚴重的安全隱患，為此在中長型隧道內增加了對射流風機的應用，在此我們提出利用PLC在通風系統上的應用，在確保消除隧道行車安全隱患的同時來實現節能。

關鍵詞：隧道；高速公路；安全；PLC；通風節能

當前，國家愈來愈注重對高速公路進行建設，尤其是對隧道的建設。為了解決地理缺陷，提升車速，節約行車時間，隧道獲得了大量應用；唐家塬隧道的建設就為通行節省了至少30分鐘，且降低了行駛盤山路的各種風險。

1 公路隧道內通風這一系統的介紹

1.1 通風的重要性

隧道環境的相對密閉性造成了在潮濕隧道內常年霧氣大、干燥的隧道內又受行駛車輛的影響造成終年塵土影響隧道內的能見度；在長隧道的拐彎處煙、塵、氣又聚集無法散去；發生隧道火災時，濃煙是造成人員傷亡的致命因數，也是造成監控人員不能及時有效地報告火災的具體情況及位置，延長了消防救援時間；

這些濕氣、霧氣、粉塵、煙霧、有毒、有害氣體都給隧道設備及所處隧道內的作業人員、車行通過人員帶來了極大安全隱患。通風設施的安裝，確保了隧道中不會由于能見度較低而引起各種車禍與災難的發生[1]。

1.2 通風相關技術

（1）手動控制：操作者根據隧道內的實時監控視頻或者環境監測設備監測的數據或者身處隧道內根據現場實際情況來決定風機的啟停及數量，優點控制靈活、自由。

（2）半自動化控制：提前設置預案，分多鐘模式，優點不用逐個啟停風機，缺點可能開啟了過多的風機不利于節能，造成對電能上的浪費。

●依據歷史數據每天車道占有率確定及設定啟停風機的數量及時間段，操作員可以自行設定時間段及選擇在該時間段內啟停的風機，一次設定以后就可直接下發命令；

●設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擊污染模式下發命令。

●設定火警預案，在發生火警時，操作員可直接啟動火警預案，開啟風機。

（3）自動控制：區域控制器PLC借助隧道中的環境檢測器CO探測儀及灰塵透過率探測儀監測VI的值，把隧道目前的污染強度同操控目標值對比，將少于目標值當作根本，運算出操控信號，操控通風機的開停組數。

2 隧道中通風節能這一系統規劃明確與其硬件設計

2.1 隧道中通風節能這一系統的設計原則

（1）可靠性：可靠性在隧道通風系統是前提，隧道內設備受很多因數影響，有空氣濕度、灰塵濃度、油煙侵蝕等，會給設施的正常運行帶來影響。

（2）自動化：對通風系統設計要求人性化加大自動化、智能化的參與，降低人工的參與。

（3）方便維修：在對系統加以設計期間，要設計關鍵的功能構造版塊，還要顧慮到使用期間產生問題以后的立即發現及維修。要從軟硬件系統構造、系統分配等方面加以設計，以提升工作成效，避免浪費時間及精力。

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

2.2 隧道中通風節能這一規劃的明確

本文設計了一套以工業以太網為前提的適宜中小型隧道的模糊操控系統設計規劃。

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

2.3 對系統硬件加以設計

2.3.1上位機選取設計

上位機具備遠端操控、監控界面展示、輸出控制決策等功能。工控機同普通的PC機不一樣，要求具備抵抗干擾的能力高、平穩性優等特征，還支持多個工業使用硬件通信接口，便于同各產品構建通信，所以選取國內比較知名的研祥工控機。

2.3.2下位儀選取設計

（1）PLC選取：對PLC進行選取需要依據操控對象的操控標準來加以選取。PLC本身的容量、RAM同ROM的多少與是否具備支持充足的作用、外設等指數都是對PLC進行選取要注重考慮的問題。為此，經過認真的核算、校驗，選取masterlogic200系列中的2MLRCPU H/T當作本地控制器，霍尼韋爾的這一型號PLC能夠極大地符合規定。但是因為其不具備自帶的以太網接口，所以要外擴霍尼韋爾專門使用的2MLLEFMT以太網通信版塊。

（2）通風機選取：隧道通風系統選用普遍的通風機即射流通風機，功率是30kW，總共8臺。

（3）變頻儀選取：變頻器能夠促使風機變頻調控這一功能得以實現。風機的硬開啟會給電網帶來巨大的沖擊，還會對電網容量提出更高的要求，開啟以后形成的大電流及設備震動會減弱風機的使用期限。而安裝了變頻節能裝備以后，借助變頻器的軟開啟這一功能把初始開啟電流調至零，最大值也不會多于額定電流，減弱了給電網帶來的沖擊及對供電容量的需求。對變頻器進行選取有很多參照指數，主要包括和荷載功率、變頻器制動電阻、額定電流等，選取三晶SAJ800（Mini）這一變頻器構建通風設施。

（4）傳感器選取：傳感器在隧道的通風系統內是一種“感知單位”，利用紅外線和可見光來測量一氧化碳和能見度。利用一氧化碳可以吸收特定的紅外線的特性，根據發射紅外線吸收反射吸收接收紅外線的原理可以得到準確、低漂移的數據；能見度的測量使用一個高強度且經過調制的LED可見光源，利用發射光阻攔反射阻攔接收檢測到的光的原理實現高精度的測量；測量CO精度為±1ppm，測量能見度的精度為0.0001m1 ，選取MANDRAKE CODEL—TC3 AQM，兩組420mA隔離輸出量，檢測范圍CO：0400 ppm，VI：035×103m1；兩組極限值報警，故障報警無源開關量觸點，性能特征自校準、自調零。[2]

3 結語

總之，合理借助PLC對高速公路上的隧道中通風這一系統進行設計及安裝，能降低隧道中車禍的發生率，給民眾平時的出行提供便利。

參考文獻：

[1]諶昊堃.公路隧道通風技術的應用分析[J].技術與市場，2016，（12）：123.

[2]葛文淵，李國強.長大公路隧道短道通風系統仿真與優化[J].中國交通信息化，2015，（S1）：150152.