PLC下的高速公路隧道通风节能系统探究

摘 要：隧道具备解决交通拥堵、维护生态环境、受极端天气影响较小等优势，尤其是隧道在高速公路上的应用大大缩短了出行通过时间，但是在享受隧道通行便捷的同时，隧道内的能见度及危害气体给正常通行又带来严重的安全隐患，为此在中长型隧道内增加了对射流风机的应用，在此我们提出利用PLC在通风系统上的应用，在确保消除隧道行车安全隐患的同时来实现节能。

关键词：隧道；高速公路；安全；PLC；通风节能

当前，国家愈来愈注重对高速公路进行建设，尤其是对隧道的建设。为了解决地理缺陷，提升车速，节约行车时间，隧道获得了大量应用；唐家塬隧道的建设就为通行节省了至少30分钟，且降低了行驶盘山路的各种风险。

1 公路隧道内通风这一系统的介绍

1.1 通风的重要性

隧道环境的相对密闭性造成了在潮湿隧道内常年雾气大、干燥的隧道内又受行驶车辆的影响造成终年尘土影响隧道内的能见度；在长隧道的拐弯处烟、尘、气又聚集无法散去；发生隧道火灾时，浓烟是造成人员伤亡的致命因数，也是造成监控人员不能及时有效地报告火灾的具体情况及位置，延长了消防救援时间；

这些湿气、雾气、粉尘、烟雾、有毒、有害气体都给隧道设备及所处隧道内的作业人员、车行通过人员带来了极大安全隐患。通风设施的安装，确保了隧道中不会由于能见度较低而引起各种车祸与灾难的发生[1]。

1.2 通风相关技术

（1）手动控制：操作者根据隧道内的实时监控视频或者环境监测设备监测的数据或者身处隧道内根据现场实际情况来决定风机的启停及数量，优点控制灵活、自由。

（2）半自动化控制：提前设置预案，分多钟模式，优点不用逐个启停风机，缺点可能开启了过多的风机不利于节能，造成对电能上的浪费。

●依据历史数据每天车道占有率确定及设定启停风机的数量及时间段，操作员可以自行设定时间段及选择在该时间段内启停的风机，一次设定以后就可直接下发命令；

●设定轻污染和重污染模式，操作员可以自行判断污染程度直接点击污染模式下发命令。

●设定火警预案，在发生火警时，操作员可直接启动火警预案，开启风机。

（3）自动控制：区域控制器PLC借助隧道中的环境检测器CO探测仪及灰尘透过率探测仪监测VI的值，把隧道目前的污染强度同操控目标值对比，将少于目标值当作根本，运算出操控信号，操控通风机的开停组数。

2 隧道中通风节能这一系统规划明确与其硬件设计

2.1 隧道中通风节能这一系统的设计原则

（1）可靠性：可靠性在隧道通风系统是前提，隧道内设备受很多因数影响，有空气湿度、灰尘浓度、油烟侵蚀等，会给设施的正常运行带来影响。

（2）自动化：对通风系统设计要求人性化加大自动化、智能化的参与，降低人工的参与。

（3）方便维修：在对系统加以设计期间，要设计关键的功能构造版块，还要顾虑到使用期间产生问题以后的立即发现及维修。要从软硬件系统构造、系统分配等方面加以设计，以提升工作成效，避免浪费时间及精力。

（4）便捷性：人机界面要求简洁大方，体现人性化强，可以让操控人员在短期内全面掌握操作操控方式，并立即使用。

2.2 隧道中通风节能这一规划的明确

本文设计了一套以工业以太网为前提的适宜中小型隧道的模糊操控系统设计规划。

本系统上位人机界面采用三维力控软件，下位机采用霍尼韦尔masterlogic200系列，编程软件为soft Master。

2.3 对系统硬件加以设计

2.3.1上位机选取设计

上位机具备远端操控、监控界面展示、输出控制决策等功能。工控机同普通的PC机不一样，要求具备抵抗干扰的能力高、平稳性优等特征，还支持多个工业使用硬件通信接口，便于同各产品构建通信，所以选取国内比较知名的研祥工控机。

2.3.2下位仪选取设计

（1）PLC选取：对PLC进行选取需要依据操控对象的操控标准来加以选取。PLC本身的容量、RAM同ROM的多少与是否具备支持充足的作用、外设等指数都是对PLC进行选取要注重考虑的问题。为此，经过认真的核算、校验，选取masterlogic200系列中的2MLRCPU H/T当作本地控制器，霍尼韦尔的这一型号PLC能够极大地符合规定。但是因为其不具备自带的以太网接口，所以要外扩霍尼韦尔专门使用的2MLLEFMT以太网通信版块。

（2）通风机选取：隧道通风系统选用普遍的通风机即射流通风机，功率是30kW，总共8台。

（3）变频仪选取：变频器能够促使风机变频调控这一功能得以实现。风机的硬开启会给电网带来巨大的冲击，还会对电网容量提出更高的要求，开启以后形成的大电流及设备震动会减弱风机的使用期限。而安装了变频节能装备以后，借助变频器的软開启这一功能把初始开启电流调至零，最大值也不会多于额定电流，减弱了给电网带来的冲击及对供电容量的需求。对变频器进行选取有很多参照指数，主要包括和荷载功率、变频器制动电阻、额定电流等，选取三晶SAJ800（Mini）这一变频器构建通风设施。

（4）传感器选取：传感器在隧道的通风系统内是一种“感知单位”，利用红外线和可见光来测量一氧化碳和能见度。利用一氧化碳可以吸收特定的红外线的特性，根据发射红外线吸收反射吸收接收红外线的原理可以得到准确、低漂移的数据；能见度的测量使用一个高强度且经过调制的LED可见光源，利用发射光阻拦反射阻拦接收检测到的光的原理实现高精度的测量；测量CO精度为±1ppm，测量能见度的精度为0.0001m1 ，选取MANDRAKE CODEL—TC3 AQM，两组420mA隔离输出量，检测范围CO：0400 ppm，VI：035×103m1；两组极限值报警，故障报警无源开关量触点，性能特征自校准、自调零。[2]

3 结语

总之，合理借助PLC对高速公路上的隧道中通风这一系统进行设计及安装，能降低隧道中车祸的发生率，给民众平时的出行提供便利。

参考文献：

[1]谌昊堃.公路隧道通风技术的应用分析[J].技术与市场，2016，（12）：123.

[2]葛文渊，李国强.长大公路隧道短道通风系统仿真与优化[J].中国交通信息化，2015，（S1）：150152.