一种隧道通风照明的系统及方法

本发明属于隧道通风照明，具体为一种隧道通风照明的系统及方法。

背景技术：

1、随着公路建设的脚步逐渐踏进广漠高原、迈向崇山峻岭、深入离岸江海，长大公路隧道数量的不断增多，大大缩短了通行距离、提高了通行效率。我国的隧道建设技术也在逐步提升，隧道建设技术在很多方面都有了新的突破，我国已经逐渐步入世界隧道强国之列。

2、在隧道快速发展的同时也带来了新的困难与挑战，隧道的能源消耗巨大，长大隧道耗能一年的电费就高达数千万，给运营商带来了巨大的压力。由于隧道是一个狭长的半封闭空间，空气流动不畅且光线较暗，汽车在隧道行驶过程排放的一氧化碳和烟尘如果不及时排出隧道，不仅会对司乘人员的健康产生危害，还会影响驾驶安全。一氧化碳浓度过高会致使司机头晕恶心；烟尘浓度过高不仅仅会降低隧道的能见度和车辆安全行驶的视距，还会影响隧道照明效果。由于隧道内外的亮度差，驾驶人员在出入隧道会产生“黑洞效应和白洞效应”。这两种效应轻则会使驾驶员出现视觉迟滞现象，重则会导致严重的交通事故，尤其是在节假日、春运期间，由于车流量较大，一旦发生交通事故，后果不堪设想。据有关资料显示，车辆追尾是隧道口最易发生的交通事故，而发生这一事故最大的原因就是隧道洞口内外亮度差异过大导致的。

3、由于隧道环境的特殊性，需要全天候提供人工照明；本着安全驾驶以人为本的原则，目前照明系统的设计以照明细则为依据，按照洞外最大亮度和预测的最大车流量进行洞内亮度调节，使得洞内实际亮度普遍高于设计要求值；无独有偶，为了给驾驶人员提供良好的呼吸环境，隧道运营单位将风机常开，但是公路隧道内的交通流量以及车流速度是时刻变化的，其排放的有害气体、烟尘以及产生的交通风量也是在不断变化的，这就要求隧道内的通风设备及其运行方式做出相应的调整，使系统在达到控制标准的同时节约能源；据调查显示，隧道内过度照明导致70％电力资源浪费；通风中所需的电力消耗与通风量大约呈三次方的关系，通风照明的能耗占运营能耗的90％。

4、综上所述，面对目前隧道通风、照明耗能如此巨大的情况，制定出可行的通风照明节能方案，并研究一种可以根据隧道实时环境做出正确决策的智能控制系统对减轻运营部门的负担和实现可持续健康发展有着十分重要的意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种隧道通风照明的系统及方法，解决了控制方法问题、控制策略问题与隧道通风照明设计、设置不合理能耗浪费现象严重的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种隧道通风照明系统，所述隧道通风照明系统包括风速风向检测模块、亮度检测模块、车辆检测模块、环境监测模块、co浓度检测模块、烟雾浓度检测模块、射流风机检测模块、照明模块与主控模块；

3、所述风速风向检测模块、亮度检测模块、车辆检测模块、环境监测模块、co浓度检测模块、烟雾浓度检测模块、射流风机检测模块、照明模块均与主控模块电信号连接；

4、所述风速风向检测模块、亮度检测模块、车辆检测模块、环境监测模块、co浓度检测模块、烟雾浓度检测模块、射流风机检测模块采集数据环网传输至主控模块，主控模块运算通过plc控制照明模块运行。

5、优选的，所述隧道通风照明系统具体如下：除隧道入口外每间隔250m架设一组风机，一个plc控制柜控制附近的3组风机，另用一个plc控制柜对隧道照明设备进行控制，每个plc控制柜内置两个cpu，构成冗余系统；当其中一个cpu发生故障时，自动切换到另一个cpu运行。

6、优选的，每个plc控制柜之间通过工业以太网交换机构成环网结构，数据通过环网送至监控中心的总控制器。

7、优选的，6个plc机柜的附近安装一组一体式co/vi检测仪，对隧道环境进行监测，采用就近启动原则，隧道哪个测量点的传感器测得的浓度需要开启风机时，开启就近风机。

8、本发明还提出了一种隧道通风照明方法，所述隧道通风照明方法具体如下：

9、q1、隧道的左右洞洞口分别安装亮度检测仪；

10、q2、采集的亮度传输至plc，计算各个区段所需的光亮度；

11、q3、隧道入口段、过渡段、中间段、出口段的需要的光亮度不同，入口段的需求亮度最高；

12、q4、为避免发生在事故灾害，隧道无灯可用，相隔25米安装紧急照明灯。

13、优选的，所述q3中为满足入口段的需求亮度，布设较高密度灯具的同时选择100w的led灯。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

15、本申请系统设计过程中，根据控制系统的总体设计要求，把握其总体设计方案，充分、合理利用先进控制设备，准确选择plc和触摸屏的配置，实现自动监控和运行管理，具有技术先进性；

16、本申请通过plc控制器采用s7-200smart系列，每个控制柜内置两个cpu，构成冗余系统，当其中一个cpu发生故障时，自动切换到另一个cpu运行，提高了控制系统的可靠性。plc之间通过工业以太网交换机构成环网结构，数据通过环网送至监控中心的总控制器，具有稳定可靠性；

17、本申请系统具有人性化设计的上位机界面，能够及时提供实时数据和实时画面，使整个工艺流程清晰可见，以便出现故障时，可以方便工作人员操作，实现快速检修；

18、本申请设计过程中，综合考虑各种因素，以降低成本，提高效益，减少设备的投资和运行费用；

19、本申请考虑到以后整个系统的扩展性，i/o点数应留有相应的余量，系统具备一定的可扩充能力，同时也满足在预留i/o点数范围内的扩展不会影响整个系统的正常运行。

技术特征：

1.一种隧道通风照明系统，其特征在于：所述隧道通风照明系统包括风速风向检测模块、亮度检测模块、车辆检测模块、环境监测模块、co浓度检测模块、烟雾浓度检测模块、射流风机检测模块、照明模块与主控模块；

2.根据权利要求1所述的一种隧道通风照明系统，其特征在于：除隧道入口外每间隔250m架设一组风机，一个plc控制柜控制附近的3组风机，另用一个plc控制柜对隧道照明设备进行控制，每个plc控制柜内置两个cpu，构成冗余系统；当其中一个cpu发生故障时，自动切换到另一个cpu运行。

3.根据权利要求2所述的一种隧道通风照明系统，其特征在于：每个plc控制柜之间通过工业以太网交换机构成环网结构，数据通过环网送至监控中心的总控制器。

4.根据权利要求2所述的一种隧道通风照明系统，其特征在于：6个plc机柜的附近安装一组一体式co/vi检测仪，对隧道环境进行监测，采用就近启动原则，隧道哪个测量点的传感器测得的浓度需要开启风机时，开启就近风机。

5.一种隧道通风照明方法，其特征在于：所述隧道通风照明方法具体如下：

6.根据权利要求5所述的一种隧道通风照明方法，其特征在于：所述q3中为满足入口段的需求亮度，布设较高密度灯具的同时选择100w的led灯。

技术总结
本发明公开了一种隧道通风照明系统，所述隧道通风照明系统包括风速风向检测模块、亮度检测模块、车辆检测模块、环境监测模块、CO浓度检测模块、烟雾浓度检测模块、射流风机检测模块、照明模块与主控模块。本申请系统设计过程中，根据控制系统的总体设计要求，把握其总体设计方案，充分、合理利用先进控制设备，准确选择PLC和触摸屏的配置，实现自动监控和运行管理，具有技术先进性；本申请通过PLC控制器采用S7‑200SMART系列，每个控制柜内置两个CPU，构成冗余系统，当其中一个CPU发生故障时，自动切换到另一个CPU运行，提高了控制系统的可靠性。PLC之间通过工业以太网交换机构成环网结构，数据通过环网送至监控中心的总控制器，具有稳定可靠性。

技术研发人员：张洋,苗荣霞,李洁馨,王幸
受保护的技术使用者：西安工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15