一種高速公路隧道專用elc控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種ELC控制器，尤其是涉及一種高速公路隧道專用的ELC控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國(guó)高速公路交通事業(yè)的飛速發(fā)展，公路的等級(jí)不斷提高，公路隧道也隨之不斷增加。由于處于封閉的環(huán)境中，隧道中一旦發(fā)生事故，特別是火災(zāi)，往往導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，隧道運(yùn)營(yíng)過程中的照明、通風(fēng)機(jī)電、消防設(shè)施等問題受到政府和社會(huì)各界越來越多的關(guān)注。同時(shí)現(xiàn)階段隧道建設(shè)中存在照明設(shè)施布燈方式保持一直點(diǎn)亮的單一模式調(diào)節(jié)造成電能消耗問題；風(fēng)機(jī)布置不合理，一直開啟通風(fēng)導(dǎo)致調(diào)控制不合理、易壞、電能浪費(fèi)等問題；以及隧道內(nèi)污染物計(jì)算預(yù)測(cè)缺失，導(dǎo)致的影響風(fēng)機(jī)控制通風(fēng)過/欠飽和問題。
[0003]因此，探宄高速公路隧道的安全管理措施，建設(shè)可靠、穩(wěn)定、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)以及可擴(kuò)展的合理的隧道照明、通風(fēng)機(jī)電、消防設(shè)施的智能控制系統(tǒng)，對(duì)于保障車輛安全行駛，具有重要的顯示意義。從公路隧道本身具有的特殊性及隧道運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)，可以看出隧道運(yùn)營(yíng)管理設(shè)施的設(shè)計(jì)、設(shè)置、系統(tǒng)配備因涉及較多的因素而比較復(fù)雜、要求較高。因此基于目前市場(chǎng)上已經(jīng)開發(fā)的一款高集成度、多功能工業(yè)級(jí)智能控制器一一嵌入式邏輯控制器ELC，急需設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，將原來的交通、通風(fēng)、照明、電力、消防和通信這6個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一起來，變成高清數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)、消防聯(lián)動(dòng)及應(yīng)急處置系統(tǒng)、智能監(jiān)控前端設(shè)備ELC、數(shù)字緊急電話及廣播系統(tǒng)、通風(fēng)照明交通供配電綜合系統(tǒng)。不僅可以打破國(guó)外控制器的市場(chǎng)壟斷，并且替代了傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高速公路隧道專用的ELC控制方法，其解決的技術(shù)問題是:(1)隧道建設(shè)中存在照明設(shè)施布燈方式保持一直點(diǎn)亮的單一模式調(diào)節(jié)造成電能消耗問題；(2)風(fēng)機(jī)布置不合理，一直開啟通風(fēng)導(dǎo)致調(diào)控制不合理、易壞、電能浪費(fèi)等問題；(3)以及隧道內(nèi)污染物計(jì)算預(yù)測(cè)缺失，導(dǎo)致的影響風(fēng)機(jī)控制通風(fēng)過/欠飽和問題；(4)不同的系統(tǒng)由不同的公司研發(fā)實(shí)施，線路也各自分開，要配備幾個(gè)專業(yè)人員，才能維護(hù)和維修，建設(shè)和維修成本都比較高的問題。(5)之前的系統(tǒng)沒有統(tǒng)一，緊急電話有專用網(wǎng)絡(luò)，視頻信號(hào)也有專用網(wǎng)絡(luò)，隧道監(jiān)控又有專用網(wǎng)絡(luò)，信息沒有綜合，增加了管理的工作量的問題。
[0005]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案:一種高速公路隧道專用ELC控制方法，主要包括:
(1)建立隧道內(nèi)污染物預(yù)測(cè)模型:通過設(shè)置一氧化碳/污染物濃度檢測(cè)器(CO/VI)檢測(cè)實(shí)際隧道中的一氧化碳/污染物濃度，通過ELC控制器進(jìn)行控制，選擇合適的通風(fēng)模式；
(2)建立預(yù)測(cè)模型:設(shè)置車輛檢測(cè)器(TC)檢測(cè)隧道中的車輛平均速度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的交通數(shù)據(jù)判別交通狀態(tài)，預(yù)測(cè)隧道內(nèi)車輛數(shù)的變化趨勢(shì)，并通過ELC控制器進(jìn)行控制；
(3)建立照明預(yù)測(cè)模型:設(shè)置光線檢測(cè)器(GX)檢測(cè)隧道內(nèi)的亮度，再通過ELC控制器控制燈具的設(shè)置和燈具開啟的數(shù)量；
(4)建立通風(fēng)預(yù)測(cè)模型:設(shè)置風(fēng)速檢測(cè)儀(WS)檢測(cè)隧道內(nèi)的通風(fēng)狀況，從而在通過ELC控制器進(jìn)行控制，選擇合適的通風(fēng)模式。
[0006]所述ELC控制器包括以下5個(gè)子模塊:預(yù)警參數(shù)設(shè)置模塊、通風(fēng)計(jì)算模塊、交通預(yù)測(cè)與交通狀態(tài)智能判斷模塊、運(yùn)營(yíng)評(píng)價(jià)模塊、控制決策模塊；所述預(yù)警參數(shù)設(shè)置模塊通過設(shè)置一定CO濃度和車流量的平均速度來到達(dá)安全預(yù)警目的；所述通風(fēng)計(jì)算模塊通過計(jì)算CO濃度和煙霧濃度并且根據(jù)計(jì)算值來確定風(fēng)量以及風(fēng)機(jī)的開啟狀態(tài)或停轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)；所述交通預(yù)測(cè)與交通狀態(tài)智能判斷模塊根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的交通數(shù)據(jù)來判別交通狀態(tài)，從而可以預(yù)測(cè)隧道內(nèi)車輛數(shù)的變化趨勢(shì)，且可以根據(jù)隧道內(nèi)車流的平均速度，判斷是否出現(xiàn)堵塞；所述運(yùn)營(yíng)評(píng)價(jià)模塊可以計(jì)算車輛在隧道內(nèi)的停止時(shí)間，且當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生堵塞時(shí)，可以計(jì)算堵塞長(zhǎng)度，從而對(duì)當(dāng)前風(fēng)機(jī)的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)，可以通過計(jì)算運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，對(duì)風(fēng)機(jī)的起(停)排列出優(yōu)先順序；所述控制決策模塊結(jié)合運(yùn)營(yíng)評(píng)價(jià)模塊的評(píng)價(jià)結(jié)論，決定風(fēng)機(jī)的開啟或停轉(zhuǎn)以選擇最優(yōu)通風(fēng)模式。
[0007]所述(I)中，隧道內(nèi)污染物預(yù)測(cè)模型的建立，首先采集隧道內(nèi)的CO濃度數(shù)據(jù)，然后根據(jù)采集隧道內(nèi)CO濃度數(shù)據(jù)，用有限元法求解歐拉平流擴(kuò)散方程，在此基礎(chǔ)上，計(jì)算整條隧道CO指數(shù)和濃度分布。
[0008]進(jìn)一步深化通風(fēng)研宄，完成隧道內(nèi)CO濃度分布場(chǎng)的建立。將濃度分布場(chǎng)的概念引入隧道通風(fēng)節(jié)能控制中。先采集隧道內(nèi)的CO濃度數(shù)據(jù)，接著通過有限元計(jì)算分析方法計(jì)算局部的CO濃度場(chǎng)的分布，接著模擬出整條隧道的CO濃度場(chǎng)分布。并以此繪制CO控制期望曲線，進(jìn)一步優(yōu)化通風(fēng)模式，提升5%的節(jié)能空間。
[0009]發(fā)明人進(jìn)一步將通風(fēng)節(jié)能控制模型、照明節(jié)能控制模型、CO濃度場(chǎng)分布建立的程序化，完成了最終集成系統(tǒng)的開發(fā)，通過圖形化界面進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制與調(diào)節(jié)，從而系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)把原來的交通、通風(fēng)、照明、電力、消防和通信這6個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一起來，變成高清數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)、消防聯(lián)動(dòng)及應(yīng)急處置系統(tǒng)、智能監(jiān)控前端設(shè)備ELC、數(shù)字緊急電話及廣播系統(tǒng)、通風(fēng)照明交通供配電綜合系統(tǒng)。
[0010]該高速公路隧道專用的ELC控制器及控制方法與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)相比，具有以下有益效果:
1、建成“數(shù)字化隧道系統(tǒng)”，把原來的交通、通風(fēng)、照明、電力、消防和通信這6個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一起來，變成高清數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)、消防聯(lián)動(dòng)及應(yīng)急處置系統(tǒng)、智能監(jiān)控前端設(shè)備ELC、數(shù)字緊急電話及廣播系統(tǒng)、通風(fēng)照明交通供配電綜合系統(tǒng)。
[0011]2、成本低，有了自己的核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，不用買外國(guó)產(chǎn)品。
[0012]3、選擇智能照明節(jié)能控制方法并建立模型，選擇合理的照明燈具、燈具布置以及燈具的相關(guān)智能控制，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能與降耗。
[0013]4、建立了智能通風(fēng)預(yù)測(cè)模型，在正常工況下考慮未來的交通量發(fā)展趨勢(shì)并結(jié)合信息融合技術(shù)，建立起洞內(nèi)污染物的預(yù)測(cè)模型。通過污染物預(yù)測(cè)模型設(shè)置預(yù)警參數(shù)、計(jì)算通風(fēng)量、判別交通狀態(tài)及控制決策模塊來對(duì)風(fēng)機(jī)的進(jìn)行調(diào)節(jié)，及時(shí)有效的對(duì)隧道進(jìn)行通風(fēng)控制并降低能耗。
[0014]5、將分布場(chǎng)的概念引入隧道通風(fēng)節(jié)能控制中。先采集隧道內(nèi)的污染物濃度(如CO濃度)數(shù)據(jù)，接著是建立起污染物濃度場(chǎng)的分布，根據(jù)其濃度場(chǎng)分布選擇合理的通