康慧慧

（西山煤電集團公司 機電廠，山西 太原 030053）

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，高速公路的增多，長大隧道也隨之增多。長大隧道具有路程長，工程大，控點多，通訊對象多的特點，因此隧道的監(jiān)控系統(tǒng)是保證隧道正常運行必不可少的設(shè)施。在隧道的監(jiān)控中，照明系統(tǒng)，電力檢測系統(tǒng)，車輛檢測系統(tǒng)都是極其重要的監(jiān)控環(huán)節(jié)。車輛在駛?cè)胨淼阑蝰偝鏊淼?，如果光照強度不合適，就會造成駕駛?cè)藛T暫時性的失明現(xiàn)象，從而加大交通事故率，為了避免這一現(xiàn)象，本文設(shè)計的合適光照方案在現(xiàn)場光強傳感器采集隧道外光照情況下，通過PLC比較功能模塊調(diào)整隧道內(nèi)實時光照強度來完成照明控制，最大限度地避免視覺“黑洞”現(xiàn)象的產(chǎn)生，確保隧道交通安全。

1 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)

隧道設(shè)計上含有變電站中控室，內(nèi)含中控柜、動力柜及供電系統(tǒng)等，中控裝置支配關(guān)聯(lián)的燈光、風(fēng)機、區(qū)域控制等系統(tǒng)。中控通過PLC系統(tǒng)對燈光、風(fēng)機、本地控制等設(shè)備的信息進行采集匯總，同時按照所設(shè)計的要求以及中控的指令作出相應(yīng)的反應(yīng)，匯總的信息經(jīng)PLC10Mb／100Mb光纖以太冗余環(huán)網(wǎng)發(fā)送到中控的總部電腦上，從而完成聯(lián)網(wǎng)。隧道工程主電腦采用PLC為區(qū)域控制器，它具有高速情況匯總分析功能和優(yōu)秀調(diào)節(jié)能力。在每臺PLC上安裝有RS-485／RS422或RS-232通訊端口，方便與多功能變送器、限速控制器、可變情報板顯示控制器等儀表控制設(shè)備連接，連接的通信協(xié)議是根據(jù)廠家的裝置變化的。

在本套設(shè)計中關(guān)于控制燈光、風(fēng)機、供電、路況等系統(tǒng)的各個區(qū)域控制器全部采用單獨的控制方式，每兩套區(qū)域控制器各裝配了一臺智能控制器，通過智能控制器完全控制對燈光、風(fēng)機、供電系統(tǒng)、路況監(jiān)控等各系統(tǒng)的監(jiān)查、調(diào)控。中控室電腦則使用互聯(lián)網(wǎng)與上級指揮中心交流。

光纖以太冗余環(huán)網(wǎng)為PLC提供一種主要的支撐，它提供PLC與PLC之間，PLC與主機之間的自主信息交換，也可提供數(shù)據(jù)服務(wù)進行可編程的信息傳導(dǎo)。隧道監(jiān)控系統(tǒng)用光纖以太冗余環(huán)網(wǎng)來進行數(shù)據(jù)通信。提供GlobalData中間件技術(shù)，完成對時效性信息輸出。

2 計算機控制系統(tǒng)及通信系統(tǒng)

2.1 計算機控制系統(tǒng)

隧道中控室中控電腦是全部工程的核心部分，是各系統(tǒng)的收集匯總總部。其中不僅包括工業(yè)以太網(wǎng)進行信息的傳輸，而且還需要對計算機控制的信息處理。同時工業(yè)以太網(wǎng)的實現(xiàn)也離不開中控系統(tǒng)的硬件支持。中控室中控電腦收集和分析解決隧道監(jiān)察調(diào)節(jié)系統(tǒng)中各子設(shè)備的信息，并發(fā)送調(diào)控指令控制各子設(shè)備，并使用觸摸屏與隧道監(jiān)控人員通信，實現(xiàn)對隧道有關(guān)設(shè)備設(shè)施的集中操作。

2.2 通信系統(tǒng)

1）通信系統(tǒng)主要包含緊急通信設(shè)備和有線廣播設(shè)施。

2）通信系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)按照以下順序設(shè)計：根據(jù)隧道交通工程等級，確定通信系統(tǒng)的信息化程度；從安全、信息化程度、成本等進行設(shè)備比對；根據(jù)實際地質(zhì)要求，完成信息系統(tǒng)設(shè)計。

3 亮度檢測與照明控制

隧道是一個特別的管道狀結(jié)構(gòu)構(gòu)造，與隧道外亮敞的高速路不一樣，汽車進入隧道經(jīng)過一個從明轉(zhuǎn)暗的失明過程。在此情況下司機的眼睛必須要有個反應(yīng)時間。由于在一天中日照變化很大，入洞口亮度應(yīng)該和洞內(nèi)外亮度有很好的交替，否則在車輛進入隧道瞬間，司機眼睛會造成失明，即“黑洞效應(yīng)”，可能誘發(fā)撞車事故。同樣出洞口亮度和隧道外亮度也應(yīng)一致，防止大車后緊跟小車，小車不容易被發(fā)現(xiàn)的情況。

目前，隧道燈光設(shè)計一般把隧道分為進口段、適應(yīng)段、正常段、外出段四部分來設(shè)計，其中適應(yīng)段有兩個，分別在正常段的前后。對洞內(nèi)最大亮度的設(shè)計是以全年洞外最大亮度和最高行車時速來確定的，對于天氣、車速等參數(shù)是以最大值來設(shè)計的，實現(xiàn)照明的自動控制非常有限。

照明控制圖見圖1.

圖1 照明控制圖

4 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)動控制實施方案

高速公路監(jiān)控系統(tǒng)作為高速公路信息化建設(shè)的一個主要組成部分，正逐漸引起各建筑公司和設(shè)計公司的重視，據(jù)分析，許多同行在機電三大系統(tǒng)的配置上，一般只要求硬件設(shè)備的高端，對軟件方面例如對監(jiān)控系統(tǒng)如何指揮實際運營的復(fù)雜情況處理程序不夠重視，但實踐表明，監(jiān)控系統(tǒng)的軟件是完成智能控制的重要基礎(chǔ)。

4.1 數(shù)據(jù)采集

一切信息系統(tǒng)的可靠性都要求一個基本點，那就是信息收集的準確性。信息收集的準確來自于三個方面：1）感應(yīng)設(shè)備的好壞。2）信息傳送系統(tǒng)的穩(wěn)定。3）核心信息收集系統(tǒng)的完善。

對于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)來說，信息收集設(shè)備主要為：交通流量檢測設(shè)備（包括各種車檢器），氣象檢測設(shè)備（如能見度儀、氣象檢測器、風(fēng)速風(fēng)向儀），隧道環(huán)境分析儀（如一氧化碳／能見度、亮度檢測儀等）。

4.2 聯(lián)動控制方案

在確保信息收集的準確可靠之后，完善、嚴密的聯(lián)動控制方案的實現(xiàn)才有可能。控制的對象主要有三大類：路況監(jiān)控、燈光控制、風(fēng)機調(diào)節(jié)，三個部分互相獨立，又互相協(xié)調(diào)。

隧道監(jiān)控情況比較復(fù)雜多變，包含的信息收集控制設(shè)備較多，隧道監(jiān)控實現(xiàn)方案如下：

當隧道內(nèi)車流量過多或路況阻塞時，需要用隧道內(nèi)車輛檢測設(shè)備及隧道攝像設(shè)備來判斷其阻塞情況，在相應(yīng)隧道內(nèi)外電子板上顯示“隧道擁堵，注意安全”等提示。另外，電子設(shè)備探測到隧道內(nèi)CO濃度升高，能見度降低，則由監(jiān)控人員或智能控制器自動啟動風(fēng)機和調(diào)控照明系統(tǒng)。

隧道照明控制方案包括正常、火災(zāi)、交通事故、停電以及光強檢測狀況下各種天氣、一天內(nèi)各時段的照明燈開啟等級。

5 結(jié) 論

本設(shè)計通過傳感器采集隧道外光照情況，經(jīng)過PLC對比后對隧道內(nèi)照明情況進行實時調(diào)整，避免了“視覺黑洞”的產(chǎn)生。當照明監(jiān)控系統(tǒng)開啟后可自動運行不需人工調(diào)整，只需人工監(jiān)控即可，達到了本設(shè)計的預(yù)計目標，控制準確、迅速。

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