初探PLC在隧道智能监控系统中的运用

初探PLC在隧道智能监控系统中的运用

卢家莉

广东诚泰交通科技发展有限公司511431

摘要：在高速公路中，隧道监控工程构成复杂，数据采集量大、控制站点多，设备分布分散，而且隧道内环境恶劣，系统可靠性要求高。隧道监控系统要求既要从车检器以串行通讯方式获取大量交通数据，又要完成对风速、CO/VI、光强度的模拟量采集，还要参与车道指示标志等开关量信号的检测与连锁控制。而通过采用PLC可编程控制器，实现了所有数据的采集、发布、控制，使系统的稳定性、可靠性得到了很好的保证和提高，本文就此展开论述。

关键词：PLC；隧道；智能监控；运用

1.PLC系统概述

PLC即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

隧道环境有着比较特殊的环境，其中安放的控制箱由于环境影响而容易变潮湿并影响其信道系统，再加上长期监控过程可能会由于隧道中汽车产生的尾气、隧道中的颗粒烟尘物质等也会造成PLC部分组件的损伤，因此隧道监控系统必须要有着较高的质量要求和技术要求。隧道监控系统中最主要的组件就是PLC，只有其能够满足以上所述条件，再加上其自身特点更能高效、稳定的运行。

2.隧道监控系统中PLC的主要功能

2.1交通监控

隧道内采用车辆的微波检测器以及车道指示标志和限速标志，加上信息可变情报板和交通信号灯等信息，对微波车辆检测器提供的车道信息进行处理，以判断隧道内交通状况；根据隧道及路段状况调整可变信息情报板显示内容；将隧道内采集处理后的数据上传到隧道监控管理中心服务器。

2.2照明系统控制

通过采集隧道洞内、外光强检测器的数值，根据光强参数进行隧道照明控制。也可以根据时间参数来进行隧道照明控制。

2.3消防控制

消防控制子系统中的报警是有双层方案的，即自动报警与手动报警，PLC根据串口协议与火警控制器相连，可准时获取火灾情况并进行反馈。同时中心控制区的计算机系统有着各样的控制方案以针对各种交通情况，例如灭火系统、通风系统以及照明系统等，这都是为了方便隧道管理以及意外情况发生等。

2.4通风控制

隧道内所含有的一氧化碳的透过率经过检测后所得数据再结合相关控制准则进行判断，能够对风机的转动、转速以及转向等进行控制，使得隧道内的运营状况在保持安全、稳定的情况下还能够达到节省资源、保护环境的目的。

3.某高速公路隧道智能监控系统中PLC的运用实例分析

某高速公路全长为104.582公里，采用四车道高速公路标准，设计速度80公里/小时，该条高速公路中，设计隧道23座，其中有6条长隧道。对于这条高速公路而言，隧道监控是全线监控的关键。六条长隧道设置了完整的监控系统，其中交通监控、通风、照明子系统的信息的采集和命令发布采用区域控制器（PLC）完成。

3.1交通子系统程序

3.1.1交通子系统维护程序

交通子系统维护程序负责对隧道内的车道指示灯、横洞门以及隧道外的交通信号灯进行控制，并收集它们反馈回的信息。由于该项目设计隧道设备实现三级控制，所以交通子系统维护程序分为三种权限的控制：

①中心控制是隧道设备的最远端控制，它通过安装在监控中心的组态软件，通过监控网络对PLC进行的控制，它的权限最高；

②管理站控制是通过安装在隧道管理站的组态软件通过监控网络对PLC进行的控制，它相比中心控制来说层级相对较低、稳定性相对较大；

③现场控制是通过安装在隧道主配电室PLC柜上的触摸屏实现对PLC的控制，它是PLC最底层的控制，也是最稳定的一级控制。

3.1.2交通子系统预案程序

交通子系统预案程序的目的是在隧道发生交通事故、火灾和其它特殊情况下需要在隧道进行交通指挥时，为用户能快捷的执行诸多交通方案提供一个图形界面。这些交通方案都是通过和用户沟通而得到的，实用性强，用户可以根据事故的类型和大小选择合适的预案执行。

3.2通风子系统程序

3.2.1通风子系统维护程序

通风子系统维护程序负责对隧道内的风机进行正转、停止、反转操作，并采集它们反馈回的正转、反转、故障信息。由于本项目设计隧道风机实现三级控制，所以通风子系统维护程序分为三种权限的控制：中心控制、管理站控制和现场控制。它的实现方式与交通子系统维护程序类似。

3.2.2通风子系统预案程序

通风子系统预案程序负责对隧道内的风机进行分类别操作，控制它们按预设的方案运行。一般情况下，通风子系统预案有行车道正转、超车道正转、行车道停止、超车道停止、单洞正转、单洞停止等。这些预案的设计思路都是建立在开启单个风机后延时一段时间的基础上再开启相应风机。运行通风子系统预案程序时一定要事先考虑隧道配电室内的低压断路器的承载能力。

3.2.3通风子系统自动控制程序

通风子系统自动控制程序是根据PLC上的模拟量检测到的CO（一氧化碳）值、VI（烟雾浓度）值等信息来控制风机的运行台数、运行方向和运行时间，以达到实现节能运行和保持风机较佳寿命的控制运行的目的。

3.3照明子系统程序

3.3.1照明子系统维护程序

该项目设计隧道照明实现三级控制，所以照明子系统维护程序分为三种权限的控制：中心控制、管理站控制和现场控制。它们的实现方式与交通子系统维护程序类似。一般来说，照明子系统维护程序一般仅用于维护人员检测隧道照明回路灯具的情况时使用。

3.3.2照明子系统预案程序

照明子系统预案程序是根据不同天气需要不同亮度等级的原理编制而成的，本系统提供了6种照明等级，它们分别是晴天模式、云天模式、阴天模式、重阴模式、夜间模式、深夜模式。照明子系统预案在晴天模式下隧道亮度等级最高、深夜模式最低。用户可以根据不同的天气状况，选择相应的照明子系统预案。

3.3.3照明子系统时序控制程序

隧道照明子系统时序控制程序是根据昼间、夜间对亮度需求的差别，在相应时段开启相应的灯具，本系统利用PLC自身提供的时钟功能，自动辨识昼间、夜间。用户只需设置一次设置，既可实现昼、夜间亮度的不同需求又可达到行车安全、节约能源的效果。

3.3.4照明子系统自动控制程序

照明子系统自动控制程序利用PLC的模拟量模块采集到的洞内外光强数据来控制隧道的照明系统，调节出入口以及洞内的照明，保证行车的安全，以及在满足照明要求的情况下达到节能运行的目的。

结束语：总之，高速公路隧道监控系统的设计目的是让相关监管人员及时、全面了解隧道内的交通情况，及时发现公路运行障碍并给与及时处理。PLC成为了当前隧道监控系统的核心装备，使用PLC系统可以大幅提高高速公路公司隧道监管系统的效率，节约资源，减少成本，提高总体经济效益和社会效益。

参考文献

[1]于淼.关于PLC技术在高速公路隧道监控系统中的应用[J].城市建设.2012.

[2]张哲.浅析PLC在高速公路隧道监控系统中的应用[J].数字技术与应用.2013.

[3]王永振，PLC在高速公路隧道监控系统中的应用[J]，可编程控制器与工厂自动化.2012.