基于模糊控制技術的隧道通風控制軟件系統(tǒng)

蔣昀

摘 要：文章介紹了模糊控制技術來開發(fā)公路隧道通風控制系統(tǒng)。專家的知識和經(jīng)驗或運營商，開發(fā)一套模糊控制規(guī)則，從車輛檢測器、CO濃度傳感器和VI傳感器實時數(shù)據(jù)，模糊控制器的操作，控制指令，控制風機的操作。

關鍵詞：隧道通風；模糊控制；自動控制

引言

在公路隧道機械通氣模式，最初都是橫向通風模式，這種通風方式的首次成功應用荷蘭隧道，盾構法的施工，圓形截面，車道上拱的下部空間空氣管，設置上面的天花板，拱形空間排風管道，將流經(jīng)隧道后較低的空間設計的排風管道上部橫向通風方式，這種方式顯然通風的隧道截面較大，容易獲得管道空間使用。為了減少隧道的橫截面面積，節(jié)省工程投資，使用一個風道和隧道出現(xiàn)妥協(xié)通風模式相結合，所謂的半橫向通風。1934年，英國和西方隧道（3226）采用半橫向通風，然后在大量的長度不是很長公路隧道，采用的通風方式。和短隧道建成，原來依靠自然風可以滿足要求，但隨著交通量的顯著增加，需要增加通風設備，設置專用的管道是不可能的，然后采用縱向通風模式。

隧道通風控制方法可分為手動控制、自動控制（實時控制）和基本控制（順序控制）三種。

手動控制方式的特點是簡單、靈活操作，操作員根據(jù)測試數(shù)據(jù)的采集（有限公司VI檢測器、線圈等）和控制系統(tǒng)相關的技巧，獨立的起停控制風扇。但它需要大量的人力手動控制，并不能實現(xiàn)最優(yōu)控制，所以主要的特殊情況緊急手動控制。在一些假警報探測設備，手動控制比自動控制更準確、更有效。手動控制可以分別在區(qū)域控制器控制和隧道，隧道區(qū)域控制器上的手動功能主要用于維護。

自動控制系統(tǒng)的原理是收集測試數(shù)據(jù)發(fā)送到中央控制計算機，控制計算機根據(jù)預設控制過濾模型，預測，計算，通風系統(tǒng)狀態(tài)值，然后計算出相應的控制動作。自動控制的關鍵是準確的控制模型，應用在正常情況下，隧道控制模型是不同的，不同的控制模型根據(jù)隧道的實際參數(shù)，包括形狀、長度的隧道、交通流量和組成、氣候、等開發(fā)，和需要不斷調整完善的現(xiàn)場試驗。

基本控制方式是系統(tǒng)運行一段時間后，根據(jù)積累的經(jīng)驗，得出系統(tǒng)狀態(tài)按照控制方式的時間變化規(guī)律。這種控制方式只能根據(jù)過去的經(jīng)驗控制，控制滯后問題的變化性能差，不能作為控制系統(tǒng)在正常情況下的主要方法。

1 基于模糊技術的自動控制方法

1.1 介紹模糊控制技術

模糊控制方法是控制對象的模糊模型的基礎上，通過近似推理和模糊控制器，系統(tǒng)控制的方法，這依賴于專家知識和經(jīng)驗或運營商，開發(fā)一套模糊控制規(guī)則，從車輛檢測器、CO濃度傳感器和VI傳感器實時數(shù)據(jù)，模糊控制器的操作，控制指令，控制風機的操作。

在要求完整的隧道控制系統(tǒng)中，不僅包括通風控制子系統(tǒng)，但也包括交通控制子系統(tǒng)，照明控制子系統(tǒng)、監(jiān)控子系統(tǒng)等等。這些子系統(tǒng)相互補充，可以互相配合使用，極大地限制每個子系統(tǒng)的功能。如在交通控制子系統(tǒng)，需要使用車輛檢測器可用于通風控制子系統(tǒng)，央視屏幕分辨率也可以幫助通風控制輔助決策的作用。這是該控制方案的一個重要特點，控制流程如圖1所示。

1.2 公路隧道通風系統(tǒng)的結構和實現(xiàn)

通風系統(tǒng)由車站隧道監(jiān)控房間主控制器，隧道區(qū)域控制器、電氣控制柜、射流風機風扇，風速和風向，VI探測器探測器等。

設置在一氧化碳和煙霧穿透率檢測器，根據(jù)隧道通風模式，一氧化碳濃度高和煙低透射率設置有限公司VI探測器，為快速、準確、連續(xù)自動測定一氧化碳濃度的隧道，隧道煙霧通過的所有數(shù)據(jù)，由區(qū)域控制器采集數(shù)據(jù)和監(jiān)控系統(tǒng)將檢測數(shù)據(jù)與控制標準，起停控制提供了基礎參數(shù)的數(shù)據(jù)。

風速和風向是安裝在隧道探測器、自動測定隧道與風向平行，風速數(shù)據(jù)隧道壁和測試操作的數(shù)據(jù)。

區(qū)域控制器，和通風控制柜通過中間繼電器觸點輸出相連，以確保風機的遠程控制，每組射流風機（兩個），一個獨立的控制，盡量減少相互的影響。

射流風機監(jiān)控系統(tǒng)的自動控制是一個風扇作為一組兩個部分，分別返回每個狀態(tài)信號的風機通風系統(tǒng)，包括正向和反向的風扇、停止、故障信號，采用相應的輸入和輸出之間的電磁隔離措施。

使用jet使用公路隧道縱向通風風扇控制系統(tǒng)根據(jù)各種因素影響隧道通風，確定射流風機的開集，調整通風率稀釋污染物濃度的隧道。風扇開集短缺將導致隧道污染物的濃度，和開放的太多會造成能源浪費，增加通風運營費用。良好的通風控制系統(tǒng)必須能夠滿足隧道空氣衛(wèi)生標準的條件下，最小化的數(shù)量。

公路隧道交通不僅在改變，時間和車輛行駛速度變化，這使得交通通過風、氣流速度和相應的污染物濃度變化，與此同時，與傳感器來檢測污染源影響的變化兩者之間存在有限的時間延遲，因此穩(wěn)定流動狀態(tài)計算不能解決上述問題，為了分析污染物的濃度時變過程，動態(tài)控制隧道通風，通風控制系統(tǒng)必須建立動態(tài)數(shù)學模型的一個組成部分，這一問題建立了空氣動力學模型、污染、交通模型和控制器模型。

2 控制軟件開發(fā)和運行環(huán)境

VC.net2003平臺開發(fā)，控制軟件采用實時監(jiān)控ACCESS2003輸出控制數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)庫備份。微軟Microsoft WindowsXP/7.0操作系統(tǒng)軟件的正常運行。顯示分辨率：推薦使用1280×1024，超過24真彩色。

3 軟件運行情況總結

從使用效果，軟件可以方便隧道通風風扇控制。設計結果也可以站起來的實際使用測試。基于模糊控制的仿真測試中，模糊控制系統(tǒng)可以在污染物濃度在允許的范圍內盡可能的達到目的，減少風扇打開頻率，減少能源消耗。因此，軟件可以實現(xiàn)發(fā)展更好的實用性。

參考文獻

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[2]王國欣，馬榮全，肖龍鴿.隧道施工4D可視化監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)[J].隧道建設，2012（06）.