邢瑋琦

(山西省自動化研究所，山西 太原 030012)

0 引言

隧道光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)包括本地控制器(PLC)、工業(yè)以太網(wǎng)交換機、環(huán)網(wǎng)光纖等。隧道本地控制器系統(tǒng)完成隧道內(nèi)區(qū)段控制的功能。對外場設(shè)備如:可變信息標志、CO/VI 檢測器、能見度檢測器、光強檢測器、風(fēng)機、照明、消防設(shè)備等進行區(qū)域控制，在隧道管理站計算機和外場設(shè)備之間起上傳下達的作用，以提高通信效率，加強本地手動控制功能。

本地控制器(PLC)采用可編程的存儲器，在開關(guān)量邏輯控制、模擬量控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理、通信及聯(lián)網(wǎng)方面均有不同程度的應(yīng)用。隨著近幾年高速公路建設(shè)的飛速發(fā)展，PLC 由于其可靠性高，抗干擾性強，系統(tǒng)的設(shè)計、施工工作量小、易于維護、能耗低等特點，其在高速公路隧道監(jiān)控中得到了廣泛應(yīng)用。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

本地控制器安裝在隧道內(nèi)車行方向右側(cè)壁洞室內(nèi)(主PLC 安裝在變電所內(nèi))，根據(jù)所連接的各種外場設(shè)備的接口類型，本地控制器可通過串口、以太網(wǎng)接口、模擬量接口、數(shù)字量接口與之相連。本地控制器視所轄區(qū)段內(nèi)的外場設(shè)備類型、數(shù)量而配備足夠數(shù)量的RS485、RS232、數(shù)字I/O 及模擬I/O 接口單元。

隧道左右兩個洞的本地控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機光纖構(gòu)成一個工業(yè)級以太自愈環(huán)網(wǎng)，隧道通過主本地控制器的工業(yè)以太網(wǎng)交換機以太網(wǎng)口、數(shù)據(jù)光端機將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿淼拦芾碚?。隧道現(xiàn)場設(shè)備交換機按隧道劃分組成單模光纖環(huán)網(wǎng)，當(dāng)環(huán)網(wǎng)內(nèi)的任意一條鏈路出現(xiàn)中斷的時候，網(wǎng)絡(luò)可以自動換成總線結(jié)構(gòu)，恢復(fù)數(shù)據(jù)通信。

隧道中的區(qū)域控制器所組成的以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機接入位于隧道變電所內(nèi)的主控區(qū)域控制器，并分別通過光端機與監(jiān)控中心相連，100M的以太網(wǎng)傳輸速度足可以保證監(jiān)控數(shù)據(jù)和指令的實時海量數(shù)據(jù)傳輸。

光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成圖如圖1所示:

圖1 光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成圖

2 子系統(tǒng)簡介

2.1 通風(fēng)控制子系統(tǒng)

通風(fēng)控制子系統(tǒng)由通風(fēng)控制工作站、隧道本地控制器、隧道風(fēng)機、CO/VI 檢測器、風(fēng)速風(fēng)向檢測器以及傳輸通道等組成。通過隧道內(nèi)CO/VI 高低、風(fēng)速風(fēng)向、交通量數(shù)據(jù)對風(fēng)機進行自動控制和實現(xiàn)節(jié)能。通風(fēng)控制分為自動控制和手動控制兩種方式，其中人工控制優(yōu)先權(quán)高于自動控制。

2.2 隧道照明子系統(tǒng)

隧道照明控制子系統(tǒng)由隧道照明控制工作站、隧道本地控制器、隧道口光強檢測器、隧道照明設(shè)備構(gòu)成。車行橫洞口設(shè)置照明控制箱、控制箱內(nèi)設(shè)手動、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)以及自動控制狀態(tài)下的接觸器，隧道照明控制工作站可以通過PLC遠程控制車行橫通道內(nèi)燈具的開閉。隧道管理站或本地控制器來實現(xiàn)對隧道出入口段的照明進行控制。本地控制器控制隧道照明設(shè)備配電箱內(nèi)的交流接觸器對隧道照明回路進行控制。

2.3 消防控制子系統(tǒng)

采集高低位消防水池的水位信息、水泵和排污泵的工作狀態(tài)信息，水泵啟/停的工作狀態(tài)信息，水位報警信息，水泵工作異常信息，并能實現(xiàn)對水泵的遠程控制。

水泵房內(nèi)保溫系統(tǒng)數(shù)據(jù)需上傳管理站，管理站需實時監(jiān)視水泵房內(nèi)溫度。

隧道內(nèi)各車行橫洞防火卷簾門控制、橫洞照明控制聯(lián)動，可實現(xiàn)現(xiàn)場手動、自動、遠程自動開啟功能，便于交通流組織和火災(zāi)下封閉煙霧和車輛人員逃生。

2.4 信息發(fā)布及交通控制子系統(tǒng)

片區(qū)中心可實現(xiàn)對本路段主線設(shè)置的門架式情報板、懸臂式情報板具有發(fā)布信息的功能，可根據(jù)本路段周邊路網(wǎng)交通狀況統(tǒng)一考慮進行發(fā)布信息，進行路網(wǎng)交通誘導(dǎo)。

3 小結(jié)

光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)是隧道監(jiān)控的核心部分，對其合理的設(shè)計，是隧道監(jiān)控能否高效、可靠運行的關(guān)鍵。21 世紀后，以太網(wǎng)技術(shù)迅猛發(fā)展，以太網(wǎng)已成為最標準、最通用、開放性能最好的網(wǎng)絡(luò)，并且已廣泛地應(yīng)用到了工業(yè)自動控制領(lǐng)域，許多應(yīng)用已采用以太網(wǎng)來取代控制層網(wǎng)絡(luò)。目前我國大部分高速公路隧道監(jiān)控就采用了10/100M 自適應(yīng)的以太網(wǎng)構(gòu)成隧道內(nèi)的光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)。