長大隧道照明監控系統的PLC控制

康慧慧

（西山煤電集團公司 機電廠，山西 太原 030053）

隨著我國經濟的發展，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，因此隧道的監控系統是保證隧道正常運行必不可少的設施。在隧道的監控中，照明系統，電力檢測系統，車輛檢測系統都是極其重要的監控環節。車輛在駛入隧道或駛出隧道，如果光照強度不合適，就會造成駕駛人員暫時性的失明現象，從而加大交通事故率，為了避免這一現象，本文設計的合適光照方案在現場光強傳感器采集隧道外光照情況下，通過PLC比較功能模塊調整隧道內實時光照強度來完成照明控制，最大限度地避免視覺“黑洞”現象的產生，確保隧道交通安全。

1 工業以太網系統

隧道設計上含有變電站中控室，內含中控柜、動力柜及供電系統等，中控裝置支配關聯的燈光、風機、區域控制等系統。中控通過PLC系統對燈光、風機、本地控制等設備的信息進行采集匯總，同時按照所設計的要求以及中控的指令作出相應的反應，匯總的信息經PLC10Mb／100Mb光纖以太冗余環網發送到中控的總部電腦上，從而完成聯網。隧道工程主電腦采用PLC為區域控制器，它具有高速情況匯總分析功能和優秀調節能力。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備連接，連接的通信協議是根據廠家的裝置變化的。

在本套設計中關于控制燈光、風機、供電、路況等系統的各個區域控制器全部采用單獨的控制方式，每兩套區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、風機、供電系統、路況監控等各系統的監查、調控。中控室電腦則使用互聯網與上級指揮中心交流。

光纖以太冗余環網為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，也可提供數據服務進行可編程的信息傳導。隧道監控系統用光纖以太冗余環網來進行數據通信。提供GlobalData中間件技術，完成對時效性信息輸出。

2 計算機控制系統及通信系統

2.1 計算機控制系統

隧道中控室中控電腦是全部工程的核心部分，是各系統的收集匯總總部。其中不僅包括工業以太網進行信息的傳輸，而且還需要對計算機控制的信息處理。同時工業以太網的實現也離不開中控系統的硬件支持。中控室中控電腦收集和分析解決隧道監察調節系統中各子設備的信息，并發送調控指令控制各子設備，并使用觸摸屏與隧道監控人員通信，實現對隧道有關設備設施的集中操作。

2.2 通信系統

1）通信系統主要包含緊急通信設備和有線廣播設施。

2）通信系統設計應按照以下順序設計：根據隧道交通工程等級，確定通信系統的信息化程度；從安全、信息化程度、成本等進行設備比對；根據實際地質要求，完成信息系統設計。

3 亮度檢測與照明控制

隧道是一個特別的管道狀結構構造，與隧道外亮敞的高速路不一樣，汽車進入隧道經過一個從明轉暗的失明過程。在此情況下司機的眼睛必須要有個反應時間。由于在一天中日照變化很大，入洞口亮度應該和洞內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”，可能誘發撞車事故。同樣出洞口亮度和隧道外亮度也應一致，防止大車后緊跟小車，小車不容易被發現的情況。

目前，隧道燈光設計一般把隧道分為進口段、適應段、正常段、外出段四部分來設計，其中適應段有兩個，分別在正常段的前后。對洞內最大亮度的設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、車速等參數是以最大值來設計的，實現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 高速公路監控系統聯動控制實施方案

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

4.1 數據采集

一切信息系統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）感應設備的好壞。2）信息傳送系統的穩定。3）核心信息收集系統的完善。

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

4.2 聯動控制方案

在確保信息收集的準確可靠之后，完善、嚴密的聯動控制方案的實現才有可能。控制的對象主要有三大類：路況監控、燈光控制、風機調節，三個部分互相獨立，又互相協調。

隧道監控情況比較復雜多變，包含的信息收集控制設備較多，隧道監控實現方案如下：

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

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

5 結 論

本設計通過傳感器采集隧道外光照情況，經過PLC對比后對隧道內照明情況進行實時調整，避免了“視覺黑洞”的產生。當照明監控系統開啟后可自動運行不需人工調整，只需人工監控即可，達到了本設計的預計目標，控制準確、迅速。

［1］ 廖常初.PLC編程及應用［M］.北京：機械工業出版社，2002：14-15.

［2］ 謝克明.可編程控制器原理與程序設計［M］.北京：電子工業出版社，2002：24-26.

［3］ 王兆義.可編程控制器使用技術［M］.北京：機械工業出版社，2004：10-11.

［4］ 徐科軍，李曉林，馬修水.傳感器與檢測技術［M］.北京：電子工業出版社，2004：19-20.

［5］ 交通部.公路隧道交通工程設計規范［S］.北京：人民交通出版社，2002：54-55.

［6］ 周澤魁.控制儀表與計算機控制裝置［M］.北京：化學工業出版社，2002：29-30.

［7］ 王衛兵.高峻山.可編程控制器原理及應用［M］.北京：機械工業出版社，2009：17-18.