基于PLC的地鐵車站智能空調(diào)及語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘 要：以往的地鐵運(yùn)營(yíng)管理過程中，在空調(diào)的使用方面不夠節(jié)約，本文在此基礎(chǔ)上，研制了一種基于PLC的地鐵車站智能空調(diào)及語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，能夠根據(jù)進(jìn)入車站的人流量大小來控制制冷空調(diào)機(jī)組的制冷速率；并根據(jù)進(jìn)入車站的人流量大小，通過語(yǔ)音播報(bào)模塊，對(duì)人群進(jìn)行安全提示。

關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；智能空調(diào)；語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)

1 前言

目前，國(guó)內(nèi)地鐵車站（主要指地下車站）利用空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行車站內(nèi)溫度、濕度的調(diào)節(jié)。現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境調(diào)節(jié)為采用定風(fēng)量、定水量的模式進(jìn)行冷量輸出。在以往的地鐵運(yùn)營(yíng)管理過程中，由于粗放的管理模式、淡薄的節(jié)能意識(shí)等多方面因素致使地鐵運(yùn)營(yíng)幾乎均處在虧損狀態(tài)。不能夠節(jié)約部分能源，地鐵車站大空間、人流量變化快的特點(diǎn)導(dǎo)致冷量變化相對(duì)滯后，無法有效調(diào)節(jié)車站冷環(huán)境。

地鐵運(yùn)營(yíng)中，地鐵車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的用電量占了相當(dāng)大的比重。盡管其投資僅占車站總投資的8%-10%，但其用電量卻占到整個(gè)地鐵耗電量的40%-50%，已經(jīng)嚴(yán)重影響到地鐵的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性。此外，當(dāng)人流量增大時(shí)，由于進(jìn)站人數(shù)大，容易發(fā)生人群擁擠踩踏事故；通常會(huì)在地鐵站進(jìn)站口設(shè)置專門工作人員，工作人員通過擴(kuò)音器進(jìn)行人工提示，這種方法機(jī)動(dòng)性不強(qiáng)，需要專門工作人員人工嗓音提示，無形中造成了人員浪費(fèi)。

2 基于PLC的地鐵車站智能空調(diào)及語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)

本文的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于PLC的地鐵車站智能空調(diào)及語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，如圖1所示，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種基于PLC的地鐵車站智能空調(diào)及語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，在地鐵車站的入口設(shè)置用于檢測(cè)人體的對(duì)射式紅外傳感器，對(duì)射式紅外傳感器連接微控制器，微控制器通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接至PLC控制器；微控制器根據(jù)對(duì)射式紅外傳感器被觸發(fā)的頻率來判定進(jìn)入地鐵車站的人流量大小，并將判定結(jié)果信號(hào)發(fā)送給PLC控制器。

在地鐵車站的入口設(shè)置語(yǔ)音播報(bào)模塊，該語(yǔ)音播報(bào)模塊與PLC控制器連接，PLC控制器根據(jù)微控制器發(fā)來的判定結(jié)果信號(hào)向語(yǔ)音播報(bào)模塊發(fā)送開啟語(yǔ)音播報(bào)的指令或者停止語(yǔ)音播報(bào)的指令；PLC控制器還與制冷空調(diào)機(jī)組相連，PLC控制器根據(jù)微控制器發(fā)來的判定結(jié)果信號(hào)向制冷空調(diào)機(jī)組發(fā)送增大制冷速度的指令或者回歸正常制冷速度的指令。

3 基于PLC的地鐵車站智能空調(diào)及語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)的工作原理

在地鐵車站的入口設(shè)置對(duì)射式紅外傳感器，對(duì)射式紅外傳感器連接微控制器（單片機(jī)），微控制器（單片機(jī)）通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接至PLC控制器：通過該對(duì)射式紅外傳感器檢測(cè)進(jìn)入地鐵車站的人流量，當(dāng)有人進(jìn)入車站入口時(shí)，對(duì)射式紅外傳感器被觸發(fā)（人體遮擋住對(duì)射式紅外傳感器的紅外信號(hào)后，對(duì)射式紅外傳感器被觸發(fā)一次），此時(shí)單片機(jī)檢測(cè)到對(duì)射式紅外傳感器的觸發(fā)信號(hào)，單片機(jī)根據(jù)對(duì)射式紅外傳感器被觸發(fā)的頻率來判定進(jìn)入地鐵車站的人流密度，并將判定結(jié)果信號(hào)發(fā)送給PLC控制器。（例如，設(shè)定單片機(jī)每15秒為一個(gè)檢測(cè)周期，如果在15秒的檢測(cè)周期內(nèi)，對(duì)射式紅外傳感器被觸發(fā)的次數(shù)超過設(shè)定的閾值（如30次），則單片機(jī)判定人流量過大，此時(shí)向PLC控制器發(fā)送人流量過大信號(hào)；如果在下一個(gè)15秒的檢測(cè)周期內(nèi)，對(duì)射式紅外傳感器被觸發(fā)的次數(shù)又低于設(shè)定的閾值，則單片機(jī)判定人流量正常，此時(shí)向PLC控制器發(fā)送人流量正常信號(hào)）。

在地鐵車站的入口設(shè)置語(yǔ)音播報(bào)模塊，語(yǔ)音播報(bào)模塊通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接PLC控制器，當(dāng)PLC控制器接收到微控制器（單片機(jī)）發(fā)送的人流量過大信號(hào)后，PLC控制器向語(yǔ)音播報(bào)模塊發(fā)送開啟語(yǔ)音播報(bào)的指令，語(yǔ)音播報(bào)模塊接收到該指令后進(jìn)行相應(yīng)的語(yǔ)音播報(bào)，例如“請(qǐng)小心慢行，注意安全”，以對(duì)人群進(jìn)行安全提示；當(dāng)PLC控制器接收到微控制器（單片機(jī)）發(fā)送的人流量正常信號(hào)后，PLC控制器向語(yǔ)音播報(bào)模塊發(fā)送停止語(yǔ)音播報(bào)的指令，語(yǔ)音播報(bào)模塊接收到該指令后停止語(yǔ)音播報(bào)。

PLC控制器與制冷空調(diào)機(jī)組相連，當(dāng)PLC控制器接收到微控制器（單片機(jī)）發(fā)送的人流量過大信號(hào)后，PLC控制器向制冷空調(diào)機(jī)組發(fā)送增大制冷速度的指令，以加大冷空調(diào)機(jī)組對(duì)車站內(nèi)部的制冷速率，做到根據(jù)人流量提前對(duì)車站進(jìn)行降溫：當(dāng)PLC控制器接收到微控制器（單片機(jī)）發(fā)送的人流量正常信號(hào)后，PLC控制器向制冷空調(diào)機(jī)組發(fā)送回歸正常制冷速度的指令，使制冷空調(diào)機(jī)組的制冷速率回歸正常，以節(jié)約能源。PLC控制器還與監(jiān)控服務(wù)器連接，監(jiān)控服務(wù)器也可以向PLC控制器發(fā)送控制指令，以控制語(yǔ)音播報(bào)模塊和制冷空調(diào)機(jī)組。

4 基于PLC的地鐵車站智能空調(diào)及語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)的有益分析

本文的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：本文的基于PLC的地鐵車站智能空調(diào)及語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，能夠根據(jù)進(jìn)入車站的人流量大小來控制制冷空調(diào)機(jī)組的制冷速率；并根據(jù)進(jìn)入車站的人流量大小，通過語(yǔ)音播報(bào)模塊，對(duì)人群進(jìn)行安全提示。

5 總結(jié)

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器已逐步取代繼電器，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域。通過分析地鐵車站智能空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀、運(yùn)行現(xiàn)巧和能耗分析，地鐵車站智能空調(diào)系統(tǒng)存在問題較多，能耗浪費(fèi)嚴(yán)重。地鐵節(jié)能存在巨大空間，之后還有許多方面需要進(jìn)一步的闡述和研究。

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作者簡(jiǎn)介：

王琳琳，女，講師，1979年05月出生，現(xiàn)工作于鞍山技師學(xué)院，主要從事理論教學(xué)工作。