1、    淺談過江隧道的plc監控系統措施    黃偉強摘 要：文章主要闡述某隧道完善的計算機監控系統架構，針對plc系統監控進行了詳細地分析與研究，旨在有效地提高隧道工程的監控實用性、可靠性，減少交通事故，保障隧道營運安全。關鍵詞：plc系統隧道中央監控中圖分類號：u45文獻標識碼：a 文章編號：1工程概況某隧道是大型跨江隧道工程，全長2.5km，其中左段隧道長1.1km，右線隧道長1.4km。采用兩段沉管法施工，中間連接到小島岸上，單向凈寬度9.45米，雙孔四車道單向行車。洞內設計車速50/h。本隧道監控系統包括:監控管理中心主控制系統、視頻圖像監視系

2、統、交通監控系統、通風監控系統、排水監控系統、照明監控系統、雙回路供電監控系統、火災檢測報警系統、有線廣播系統、緊急電話系統等等。2監控系統整體架構2.1 監控系統架構本隧道現場控制系統及信息傳輸系統由本地控制器(plc)、以太網交換機、光纖工業以太網冗余環網、單模光纜等構成。隧道內每隔200m 左右放置1套plc，在隧道出入口設置4套帶有觸摸屏的主控制器，共有22套plc。所有plc 用多模光纜和工業以太網交換機連接起來，主控制器通過工業以太網交換機和光纖連通至監控所控制管理計算機，對整個隧道運營控制進行管理。其系統配置如圖1所示。圖1隧道控系統配置圖2.2 plc系統構成plc 可編程控制

3、器多應用于工業生產控制領域，在大量采集離散數據和產生邏輯動作的工程中取代大量順序控制的開關。由于 plc 具有可編程、組合靈活、適應范圍廣、可用于惡劣環境等特點，它逐漸發展成為自動化領域不可代替的一部分。plc主要有cpu 模塊、 i/ o 模塊、開關量輸入輸出模塊、模擬量輸入模塊、串口通信模塊、電源模塊、底板或機架等構成。本系統采用歐姆龍（omron）cs1d系列plc。本地控制器主要由數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、串口通信模塊和以太網模塊構成。如圖2 所示。圖2 隧道監控系統結構圖2.3 plc點數功能分配隧道基于安全考慮需要設置監控設備眾多， plc 設備數量也較大，共

4、22套，根據其附近設備的性能配置各種相應功能模塊，其中vi/ co/tw，光強檢測用模擬量輸入模塊，車輛指示器、照明、信號燈、風機、水位、供配電等用開關量輸入輸出模塊，車流檢測、可變情報顯示板用串口通信模塊等。2.4 plc 主要功能（1）收集隧道制定區域檢測設備現場信息，包括co/vi檢測器、風速檢測器、光強檢測儀、 車輛檢測器等。（2）對收集信息進行預處理并上傳給隧道監控中心的系統服務器。如：隧道內的co正常運營時允許濃度一般在250ppm，交通阻滯時(隧道內各車均以怠速行駛，平均車速為 l0km/h時可為300ppm；隧道內煙霧允許濃度為7.0*0.0011/m；風速正常運營時推薦為l0

5、m/s)。（3）接收隧道管理站計算機的各種控制命令(如控制風機的啟、停、照明開關等) ,將控制命令和設備運行狀態比較后, 發出對下端執行設備的控制指令(如發給風機、水泵、照明柜、 車道控制標志、信號燈等的指令) 。（4）監視系統各部分運行狀態和進程，對系統中出現異常情況進行報警和記錄，甚至自動終止運行。（5）可存儲預置常用和特殊的程序，如交通事故處理程序、火災緊急處理程序等（即當遇到交通事故時的緊急處理措施，如：改變交通信號標志，風機的控制，發出報警信息等等)。3 plc監控系統3.1控制原理本隧道監控設備主要包括：車輛檢測器、風速/風向檢測器、co/vi 檢測器、光強檢測器、攝像機、視頻檢測

6、、火災報警、隧道廣播等等。它將采集隧道內行車信息、風速、一氧化碳、能見度、光強度、風機狀態、火災情況、車輛事故情況等等，并通過信息發布系統發出相應信息，引導車輛行駛。3.2 視頻監控系統隧道電視監控系統由32路視頻檢測器、攝像機、數據光端機、交通監控計算機、監視器、dlp 大屏幕投影、硬盤錄像機組成。隧道的左右洞共設置了40臺防水護罩定焦攝像機，4臺事故監測攝像機，在隧道出入口設置4臺光16光倍數自動聚焦云臺式攝像機。系統對隧道出、入口及隧道內的交通流量及道路使用狀況進行監視，及時、直觀地得到隧道現場情況的畫面，幫助辨認交通、火災事故的類型及其嚴重程度，還能夠對視頻圖像進行錄像、打印，以便分析

7、及取證。3.3交通控制系統隧道入口的車輛檢測器對出入隧道車輛的車速、車流量進行檢測，把搜集到的信息通過plc設備通訊板經過隧道多模光纖冗余環網接至隧道監控所管理計算機，經過對收集到信息進行確認、加工處理，監控所根據隧道運行情況來控制信號燈和車道指示器的狀態，根據車輛、車速情況調整限速標志及情報板內容，同時指令通過通信系統傳送到plc，由plc對隧道交通信號燈、可變情報板等誘導設備的狀態進行控制。3.4通風控制系統通風控制系統由安裝在隧道內的vi/co和tw檢測器、plc 模擬量輸入模塊、 通風控制計算機地圖板等構成，vi/co和tw 檢測器檢測隧道內環境信息，監控中心根據這些參數判定所開啟的風

8、機是否合適。如不合適則對風機的啟/停及轉速進行調整，進行合適的增加、減少風機的開啟數量，修正風機控制規則表，同時將風機控制指令發送到plc數字量輸出模塊，plc對風機進行直接控制。3.5排水控制系統隧道共有4個雨水泵房，2個江中清污泵房。共安裝17臺大功率的潛水泵，排水控制系統只受計算機控制系統監測，具體內容包括集水池的實時液位、水泵的運行狀態、故障狀態。每個泵房集水池分別安裝靜壓液位探測器，plc收集現場水位位置信號上傳中央計算機，可以實時探測每個集水池的液位情況。3.6照明控制系統照明控制系統由安裝在隧道口的4套光亮檢測器、plc 模擬量輸入模塊、照明控制計算機、地圖板等構成。光亮檢測器測

9、得反映照度的420ma 形式電信號，通過模擬量輸入模塊送到就近的plc，由該 plc 控制相應的基本照明和加強照明開關，使洞內照度與洞外照度達到比較平緩的過渡。3.7 供配電控制系統隧道共設有兩回路獨立電源供電。當其中一回路事故或檢修停電時，另外一路電源會自動合閘供電，本控制系統主要是通過plc控制點對10kv高壓獨立電源及負荷開關運行分、合閘狀態進行監控。3.8火災控制系統火災報警控制系統包括手動報警按鈕，安裝在消防箱內聯動開關，以及重點部位（如配電房、水泵房等）煙霧和溫度檢測器等。一但發生火災事故，司乘人員在最短時間內對事故進行控制和報警，火災報警模塊將報警信號送回計算機，計算機系統進入緊急火災狀況，隧道照明立刻轉到晴朗最亮級別，并按照預先編制的通風方式啟動相關風機，火災報警附近的攝像機畫面被切換到監視器畫面，并實現自動錄像，同時監控中心及時調動救援力量，避免事故擴大。4 結束語計算機控制系統是自動控制系統發展中的高級階段，隨著現代化工業過程復雜性與集成度的提高，計算機控制系統得到了迅速的發展。plc 構成的隧道信息發布系統方案，使得整個系統的有用信息得到完全共享，信息利用率大大提高，控制質量更穩定，plc具有可編程、組網靈活、適應范圍廣等特點，這種監控方式較好地發揮了計算機和plc的各自優勢，較好地適應了惡劣環境下的隧道監控系統。參考文獻1 c