隧道是高速公路及城市公路的重要組成部分米诉。長隧道和特長隧道需要監(jiān)控系統(tǒng)以保證隧道內(nèi)行車的安全和通暢。采用基于和利時LK系列PLC的監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)集成數(shù)據(jù)采集、通信處理吟叙、協(xié)調(diào)控制、操作監(jiān)視暇鸦、設(shè)備控制于一體的綜合管理系統(tǒng)揍丘。

當今交通道路已進入迅猛發(fā)展時期，作為公路修建中一個重要環(huán)節(jié)的隧道牺胎，其數(shù)量也在不斷增加楞庸。由于我國復(fù)雜的地理條件以及隧道本身的特點，隧道監(jiān)控系統(tǒng)在隧道的運營和管理以及事故處理中發(fā)揮著極其重要的作用暂一。因此晾胡，建設(shè)可靠、穩(wěn)定屯远、先進蔓姚、經(jīng)濟以及可擴展的合理的隧道監(jiān)控系統(tǒng)成為工程界和公路營運管理部門共同關(guān)心的問題。微電子慨丐、通信坡脐、計算機技術(shù)的發(fā)展大大提高了公路交通的信息化和智能化程度。PLC以其卓越的可靠性房揭、抗干擾性以及靈活的控制方式成為隧道監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制器备闲。PLC與開放的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)一起，共同推動著隧道監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度的發(fā)展捅暴。因為具有可靠性高恬砂、處理速度快、邏輯修改方便蓬痒、抗干擾能力強泻骤、能適應(yīng)現(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境等特點，基于和利時LK系列PLC的隧道監(jiān)控系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用梧奢。

基于和利時LK系列PLC的隧道監(jiān)控系統(tǒng)主要功能是監(jiān)測隧道環(huán)境質(zhì)量狱掂、通風(fēng)系統(tǒng)、給排水消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)陈伪、交通引導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)備工作狀態(tài)深牲，確保各系統(tǒng)設(shè)備工作正常，并根據(jù)隧道正常運行的需要泛倦，對各分系統(tǒng)設(shè)備實施遠程人工控制或自動控制辽松，異常工況下聯(lián)動各系統(tǒng)設(shè)備協(xié)同運作，以達到設(shè)備運行智能化和自動化的需求习环，實現(xiàn)改變環(huán)境狀況和營造隧道內(nèi)安全環(huán)境的目的裸努。

隧道監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

隧道安全是公路安全中的咽喉，所以對隧道監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性要求特別高柏豆。在任何可能發(fā)生的緊急情況下绎弯，都能保證隧道的通風(fēng)、照明这毁、消防版逼、交通引導(dǎo)等正常工作。本隧道監(jiān)控系統(tǒng)采用和利時公司高性價比的LK系列PLC為核心控制器混闪，每套PLC包括電源模塊钮隙、CPU模塊、DI模塊和DO模塊等属瓣，中央控制室载迄、PLC控制站之間的數(shù)據(jù)通訊采用高速實時工業(yè)以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為環(huán)形抡蛙，通訊速率為100Mbps护昧。

隧道按照其長度分類，分別為短隧道（L<250m）粗截、中隧道（250m<L<1000m）惋耙、長隧道（1000m<L<3000m）和特長隧道（L>3000m）。隧道的長度越長熊昌，需要考慮的監(jiān)控設(shè)施就越多绽榛。從目前國際上對隧道的設(shè)計標準來看，長隧道和特長隧道需要監(jiān)控系統(tǒng)以保證隧道內(nèi)行車的安全和通暢婿屹。隧道監(jiān)控系統(tǒng)按照各個子系統(tǒng)分可分為照明系統(tǒng)灭美、通風(fēng)系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、消防控制系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)罗和、廣播系統(tǒng)等。按照設(shè)備的類型分可分為檢測設(shè)備访跛、控制設(shè)備、顯示設(shè)備和通訊設(shè)備样呜。檢測設(shè)備包括火災(zāi)報警探頭、車輛檢測器屿赶、COVI覆珍、能見度檢測儀、風(fēng)速風(fēng)向儀等差机∩垂欤控制設(shè)備包括交通區(qū)域控制器、照明區(qū)域控制器倡超、通風(fēng)區(qū)域控制器等倔剩。顯示設(shè)備包括計算機工作站、大屏幕監(jiān)視器扎怨、聲光報警器等盖呼。通訊設(shè)備包括交換機、集線器化撕、串口信號傳輸設(shè)備几晤、光端機等。

從隧道監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成來看植阴，一般分計算機集中控制層蟹瘾、區(qū)域控制器分布控制層和現(xiàn)場設(shè)備層等3個層次。計算機集中控制層主要實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控預(yù)案制定掠手、預(yù)案發(fā)布憾朴、多系統(tǒng)協(xié)同控制等復(fù)雜功能，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫記錄喷鸽、報表生成众雷、設(shè)備管理等信息管理功能也在本層實現(xiàn)，本層設(shè)備和軟件集中在監(jiān)控中心進行實施魁衙。區(qū)域控制器分布控制層是設(shè)備控制系統(tǒng)主體报腔，主要用于實現(xiàn)預(yù)案執(zhí)行、設(shè)備閉環(huán)自動控制剖淀、設(shè)備運行信息采集等現(xiàn)場流程控制功能〈慷辏現(xiàn)場設(shè)備層由隧道內(nèi)各分系統(tǒng)設(shè)備控制柜、智能儀表足渔、硬件執(zhí)行機構(gòu)組成留旱，主要用于執(zhí)行控制系統(tǒng)發(fā)出的指令，實現(xiàn)硬件級自動控制丹碑、硬件自保護格你、以及人工現(xiàn)場手動操作功能。

隧道監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 隧道監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖

隧道監(jiān)控系統(tǒng)的PLC控制柜設(shè)計

本隧道監(jiān)控系統(tǒng)的由以和利時LK系列PLC為核心的控制機柜述逾、執(zhí)行機構(gòu)盹清、聲光報警、一次和二次外圍元件組成殴客，系統(tǒng)裝置示意圖如圖2所示曾辙。隧道監(jiān)控系統(tǒng)控制柜里配置有PLC、冗余電源傀铃、斷路器糕米、溫度濕度傳感器、報警繼電器等茫经。每一路輸入巷波、輸出通道都有與之相對應(yīng)的指示燈，可以檢查某一通道的動作情況卸伞，且系統(tǒng)具有在線試驗功能抹镊。以其中一個核心控制柜的PLC配置為例，配置清單如表1所示瞪慧。

2.2 隧道監(jiān)控系統(tǒng)的PLC控制柜示意圖

隧道監(jiān)控系統(tǒng)的特點

基于和利時LK系列PLC的隧道監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)具有如下特點：

準確性及可靠性

穩(wěn)定性性髓考、可靠性是隧道監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵。本系統(tǒng)采用了和利時LK系列PLC弃酌，其中配置了高性能的工業(yè)級處理器氨菇，具有納秒級的處理速度以及大容量的內(nèi)存，可使隧道內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)妓湘、報警等程序準確查蓉、快速地執(zhí)行，大大保證了系統(tǒng)的高穩(wěn)定性和高可靠性榜贴。

系統(tǒng)功能強

由于和利時LK系列PLC具有體積小豌研、集成化程度高、運算速度快沈猜、邏輯控制容量大等特點淌璧，所以整套程序中除了現(xiàn)場監(jiān)測傳感器、風(fēng)機控制奈炕、照明控制等常規(guī)功能外禽忧，還可進行在線試驗功能。該功能的作用在于系統(tǒng)正常運行時书尚，檢查執(zhí)行開關(guān)衙乡、電磁閥等外圍元器件的健康狀態(tài)，提高整套裝置的自身安全系數(shù)沐刷。

通訊能力強大

和利時LK系列PLC自身集成有以太網(wǎng)接口箱歪。在此系統(tǒng)中趁悦，通過PLC自身集成的以太網(wǎng)口接入工業(yè)交換機組成的環(huán)形以太網(wǎng)，保證了現(xiàn)場數(shù)據(jù)能快速的傳輸給中控中心揽膏。同時委蒿，中控中心的計算機指令也能快速得到現(xiàn)場設(shè)備的響應(yīng)，而且光纖傳輸不受電磁干擾的影響跑事，可靠性更高别粮。

展望

我國隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和實施現(xiàn)還正處于成長的時期，系統(tǒng)的需求蛇耀、設(shè)計、結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)的控制仍然存在不完善的地方坎弯，同時也給技術(shù)的發(fā)展纺涤、改進創(chuàng)造了條件和基礎(chǔ)。隧道監(jiān)控系統(tǒng)一方面要兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定抠忘、可靠與可控撩炊，也要反映系統(tǒng)的先進、經(jīng)濟與可擴展崎脉，同時也要使操作便捷與維護方便拧咳。另一方面，針對不同的交通條件和功能要求囚灼，確定系統(tǒng)的規(guī)模和冗余度的大小骆膝。確定系統(tǒng)合理的集成方式，以力求系統(tǒng)的可靠性灶体、穩(wěn)定性阅签、先進性與經(jīng)濟性的有機結(jié)合。今后我國的隧道監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向是捧懈，在原有的基礎(chǔ)上列序，按照監(jiān)測與控制適當分離、最大限度的集中監(jiān)測失叁、靈活機動的現(xiàn)場控制等總體思想睹肝，逐步改進，使得隧道監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)更趨合理隐辟。

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