牛岭界隧道监控系统设计

《牛岭界隧道监控系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牛岭界隧道监控系统设计（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、牛岭界隧道监控系统设计 广西交通规划勘察设计研究院赵奇志 牛岭界隧道位于广西岑溪市与苍梧县交界处，是岑溪至梧州高速公路的重点工程之一，隧道 设计为两座独立的分离式隧道，其中隧道右线长1 4 5 2 米，左线长1 4 4 0 米。根据隧道运营管理需 要，设置隧道监控站一处。 根据高速公路隧道监控系统模式规定，牛岭界隧道监控等级为A 级。针对牛岭界隧道运 营中的通风、照明、火灾、供电、事故监视、车道引导、交通信息采集等功能的需求，设计了一 种基于P L C 工业控制技术和网络通讯技术的先进监控系统。 系统组成及结构设计 牛岭界隧道智能监控系统网络分为三级，第一级中央控制管理系统，为隧道监控站中控室

2、内 组建上位星形拓扑以太局域网，各系统工作站连接到该局域网进行数据交换传输；第二级现地P L C 控制网络，为贯穿整个隧道的M o d b u sP l u s ( 船+ ) 自愈式光纤冗余环网，通过在岑溪端洞口变电 所本地控制器P L C 处配置以太网模块与中控室交换机连接起来，构成了一条数据传输链路；第三 级现场设备层。 中央控制管理系统 中央控制管理系统由计算机、网络、外围设备及相应软件组成。中央计算机系统以快速 E t h e r n e t ( I O I O O M 自适应) 方式交换式局域网，T C P I P 通信协议，基于c ll e n t s e r v e r 结构上

3、建立大型、统一的数据库系统，以多工作站形式分功能、分级别实现网上资源共享、网络协调运 作功能。系统能在各种情况下准确、可靠、迅捷地作出反应，及时处理、协调各系统工作，以达 到实时监控的目的。 整个中央控制管理系统主要实现控制系统的入机界面、控制信息的数据库存储、控制命令下 传和现场信息的显示等。 现地P I 网络 现地P L C 控制网络由8 台本地控制器P L C 、光缆及相应软件组成。P L C 放置在隧道的洞内和 洞口变电所内，采用工业控制船+ 网络协议组成本地控制自愈式光纤冗余环网，该网络为对等的 光纤令牌网，其通讯速率达l 兆字节，任意P L C 节点故障不会影响干网运行。 系统设计

4、应用了P L C 联网群控技术，利用P L C 网络技术来实现分布式采样，在被控点附近设 置P L C 采样单元一套，就近完成被控点的状态采样和控制输出，并完成该采样单元内部各控制信 号的互锁；另外，在洞口变电所本地控制器P L C 处配备有本地人机操作界面，通过工业控制M B + 网络的站间通讯( P e e rC o p ) 技术，协调并控制各采样单元之间控制信号，实现对整个隧道内设 备、交通状况的监控( 也就是所说的群控) 。 现场设备层 现场被监控设备包括：配电室照明控制柜与风机控制柜、光强检测器、V I C O 检测器、w S 检 测器、火灾报警按钮、车辆检测线圈、可变情报板、红绿灯

5、控制回路、卷闸门控制回路等。所有 的系统均由对应的P L C 进行采集或控制，并通过M B + 网络传送到中央控制管理系统或从中央控制 管理系统传送到现场，实现整个系统的监控功能。 系统控制思路 光强检测器、V I C O 检测器、照明、通风、火灾报警、可变情报板等现场设备的运行状况信 儿届由国高鏖公路信扈化管理及技木硼讨盆 8 t hS e m i n aro fC h i n aE x p r e s s w a yE i n f or m a t i o nM a n a g e m e n ta n dT e c h n o l o g i e s 号( 开关量、模拟量) 直接传输给现

6、地P L C ，根据系统的控制要求，对P L C 进行控制程序的编制， 从而P L C 可以根据检测信号进行控制输出。同时P L C 把现场的运行状态信息传送给中央控制管理 系统，接受并执行其下传的控制命令。系统主要控制思路如下。 中央控制 中央控制管理系统应具有界面友好的组态软件，主要具有如下几个功能模块：系统模拟画面， 用于动态地以图形方式显示出整个隧道内的运行状态信息；手动控制画面，用于通过鼠标键盘进 行相应设备的状态控制；定时控制画面，用于对相应设备进行长时无人自动定时运行设置；自动 控制画面，由于对相应设备通过检测光照度或V I C O 浓度进行相应的自动控制；现场控制画面， 考虑到

7、在现场进行维修的需要，设置了现场控制功能，即当设置为现场控制功能时，自动和手动 控制就无效。 照明控制 控制方式 实时控制。根据检测到的洞内外光强数据和隧道内的交通运行状况，控制照明灯具的开启 和关闭，使洞内照度与洞外照度得到比较平缓的过渡，以消除眩光和黑洞效应，保证行车的安全 及在满足照明要求的情况下达到节能运行的目的。 时序控制。即将照明系统分为4 级控制：白天、傍晚( 或重阴天) 、夜间、深夜( 2 4 点以 后) 。洞外引道路灯照明在夜间和深夜时开启，其余时间关闭。 控制原理 光强检测器测得反映光照度的4 2 0 m A 形式电信号，送到相应的隧道本地控制器P L C ，由该 P L

8、C 控制变电所配电柜中相应的照明开关( 交流接触器) 来控制照明灯具。当光强检测器出现故 障，中控室的通风照明控制计算机应自动由实时控制转入时序控制。 发生火灾时，无论照明现状如何，照明控制系统应将隧道照明开到最大程度，以便救火。 通风控制 控制方式 实时控制。在实时检测隧道内c 0 、V I 、w S 等参数的基础上，将这些数据传到中控室的通 风照明控制计算机，计算机以检测到的环境参数( C O 、V I 、W S ) 为依据，配合交通控制状态，选 择风机的控制方式，在保障行车安全的环境条件下，尽量减少风机的运转，从而到达节约能源的 目的。 手动控制。中央控制计算机系统和隧道本地控制器P L

9、 C 可以实现手动控制。 控制原则 根据公路隧道通风照明设计规范规定，当2 5 0 p p m 0 0 0 6 5 m - 1 时，需启动风机进行机械通风，直到c O 浓度和烟雾浓度正常。当隧道发生事故或交通 阻滞时，c 0 浓度超标，启动风机后，允许c O 浓度在2 0 m i n 以内为3 0 0 p p m ，超过2 0 m i nC O 浓度 仍不能达到正常值则关闭隧道。 正常运行状态时，风机为正常吹风( 即沿行车方向吹风) 。当火灾或双向行驶时正向交通 量少于逆向交通量，风机才可能逆向吹风。如需要逆向吹风时，应先停机再启动反向运转。出于 对设备的保护，设置的风机应启动延时，同组两个风

10、机之间应延时1 5 秒，两组风机之间转换延 时为5 分钟。 火灾时风机的运行采用风速零化措施，以抑制火灾情况下烟雾的扩散速度和范围。 交通控制 隧道区段主要依靠隧道口交通信号灯、可变情报板、车道控制标志，来实现各种交通流控制 方式。 正常情况下 在正常情况下隧道交通为单向运行，全部车道开放，洞口交通信号灯显示绿灯，洞口及洞内车道 控制标志在一道车道上总保持一致，迎行车方向显示绿l ，逆行车方向显示红。 异常情况下 隧道监控系统对采集的信息进行综合分析、处理，判断出交通异常后，向中控室操作员报警， 并中断正常程序，进入紧急处理程序。监控系统根据异常等级、地点提供交通控制、诱导方案， 交通监控计算

11、机向可变情报板、交通信号灯、车道控制标志等发布控制指令，显示道路信息、警 告、限速、诱导分流等信息。操作员还可通过隧道内有线广播发布隧道情况，并向路政、交警等 有关单位通报，从而完成实时控制。 电力监控 隧道变电所电力监控系统由变电所l O k V 数字继电保护器、0 4 k V 低压测控单元构成，负责对 电力的分布、设备的用电情况( 电压、电流、功耗等) 、系统总能耗等进行检测，控制电源的开、 关，实现变电所运行遥控、遥测，具有故障自动报警及记录等功能。 隧道变电所内可不设值班人员，电力监控系统的管理计算机设在隧道监控站中控室内。隧道 变电所本地电力监控系统利用隧道本地控制器的传输网络连入隧道监控站中控室的以太网交换 机。 结语 系统的优越性体现在充分利用高速的工业控制 J B + 网络通讯技术及P L C 的自动化控制性能， 实现P L C 联网群控技术，使得整个系统的有用信息得到完全共享，便于系统集成和相关设备日常 检修。同时M o d B u sP l u s 的高速数据通讯和光纤自愈环网所带来的高可靠性，使得整个监控系统 十分适合隧道自动化系统。