摘 要： 本文簡(jiǎn)要介紹了當(dāng)前我國(guó)隧道監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成，在此基礎(chǔ)上分析了控制系統(tǒng)的整體解決方案以及其區(qū)域控制器（PLC）及網(wǎng)絡(luò)的選型，同時(shí)以天津津薊高速公路項(xiàng)目為例，詳細(xì)分析了單隧道和隧道群的具體解決方案，最后分析了隧道監(jiān)控系統(tǒng)的改進(jìn)與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：可編程控制器     隧道監(jiān)控系統(tǒng)

Abstract：In this paper, the structure of tunnel control system at present in China is described firstly, and on the basis of it the whole scheme and configurations about core region controller and communication network are analyzed , and at the same time, some total solutions of tunnels based on building or built project in Tianjing are provided in detail, and in the end  the application and improvement and development of tunnel control system is given.

Key Words：PLC ， Tunnel control system

一、引言

　　隨著交通道路的不斷發(fā)展，作為其一個(gè)重要環(huán)節(jié)的隧道，其數(shù)量不斷增加，建設(shè)可靠、穩(wěn)定、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)的隧道監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為工程界和公路營(yíng)運(yùn)管理部門(mén)共同關(guān)心的問(wèn)題?，F(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展大大提高了公路交通的信息化和智能化程度，與3C技術(shù)相結(jié)合的PLC以其卓越的可靠性、抗干擾性以及靈活的控制方式成為隧道監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制器，他們與開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)一起，共同推動(dòng)著隧道監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。

二、系統(tǒng)簡(jiǎn)介

　　隧道監(jiān)控系統(tǒng)按照各個(gè)子系統(tǒng)分可分為：照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、消防控制系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)等。按照設(shè)備的類型分可分為：檢測(cè)設(shè)備、控制設(shè)備、顯示設(shè)備和通訊設(shè)備。檢測(cè)設(shè)備如：火災(zāi)報(bào)警探頭、車輛檢測(cè)器、COVI、能見(jiàn)度檢測(cè)儀、風(fēng)速風(fēng)向儀等；控制設(shè)備如交通區(qū)域控制器、照明區(qū)域控制器、通風(fēng)區(qū)域控制器等；顯示設(shè)備如：計(jì)算機(jī)工作站、大屏幕監(jiān)視器、聲光報(bào)警器等；通訊設(shè)備如：交換機(jī)、集線器、串口信號(hào)傳輸設(shè)備、光端機(jī)等。

　　當(dāng)前隧道監(jiān)控模式主要分為兩種，一種是適用于短隧道的集散式控制模式，一種是適用于長(zhǎng)隧道的分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制模式。前者布線復(fù)雜，造價(jià)較高，由中控室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施進(jìn)行控制與管理，后者施工方便，不但造價(jià)較低，而且可靠性較高，其又可分為全分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制和集中式現(xiàn)場(chǎng)總線控制。全分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制模式，中控室對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施不直接進(jìn)行控制，由現(xiàn)場(chǎng)各種設(shè)施的控制器進(jìn)行控制。分布式現(xiàn)場(chǎng)總線控制模式從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成來(lái)看，一般分3個(gè)層次：上層為中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即本地控制中心，中間是由各區(qū)域控制器組成的控制層，下層為各種檢測(cè)設(shè)備和控制及誘導(dǎo)設(shè)備組成的設(shè)備層。

　　本地控制中心一般由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控工作站(控制計(jì)算機(jī))、監(jiān)控系統(tǒng)軟件、主區(qū)域控制器及相應(yīng)的附屬設(shè)施構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)隧道監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)軟件運(yùn)行于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控工作站上，并不斷與PLC控制器交換數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)地把所有設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)以圖表、顏色、閃爍、數(shù)值等方式顯示在操作界面上；而操作人員在操作界面的每個(gè)動(dòng)作，也由監(jiān)控系統(tǒng)軟件將相關(guān)的命令、參數(shù)寫(xiě)入PLC，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的手動(dòng)控制。

　　隧道控制的核心思想就是將所有縱向及橫向的系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)算法分析，最終實(shí)現(xiàn)智能化控制。區(qū)域控制器就是其實(shí)現(xiàn)的核心。各區(qū)域控制器負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備的信息，處理后傳給本地控制中心，而本地控制中心的控制命令則發(fā)給區(qū)域控制器，再由區(qū)域控制器直接控制相應(yīng)設(shè)備。在本地控制中心與區(qū)域控制器通訊中斷的情況下，區(qū)域控制器仍然具備獨(dú)立控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的能力。因此區(qū)域控制器應(yīng)高效且高度可靠。

　　除現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)則是保證系統(tǒng)能否高效運(yùn)行的關(guān)鍵。長(zhǎng)隧道、特長(zhǎng)隧道以及隧道群的出現(xiàn)已經(jīng)越來(lái)越多，單洞內(nèi)的區(qū)域控制器就越來(lái)越多，這就意味著網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)在不斷增加。通訊網(wǎng)絡(luò)不僅要具有較高的通訊速率以保證大量數(shù)據(jù)的有效傳輸，還必須具有容錯(cuò)的能力以提高通訊的可靠性，即網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)故障時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)自恢復(fù)，同時(shí)，構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備必須滿足工業(yè)級(jí)要求，以適應(yīng)隧道內(nèi)苛刻的工作環(huán)境。系統(tǒng)還需要具有很好的可擴(kuò)展性，使得設(shè)備更新與增加、功能改善與變化，都能******限度地應(yīng)用原有系統(tǒng)。隧道監(jiān)控的環(huán)境相對(duì)比較特殊，隧道所處的山野防雷非常重要，隧道中的控制箱經(jīng)常會(huì)遇到潮濕甚至漏水的侵?jǐn)_，而一些高原隧道面臨嚴(yán)寒和低空氣密度，特別是長(zhǎng)大隧道中的汽車煙塵很容易附著在密封不好的控制箱中設(shè)備上，這些煙塵具有一定的導(dǎo)電性，從而造成本地控制器等設(shè)備的早期故障或損壞。

三、系統(tǒng)構(gòu)成

　　隧道監(jiān)控系統(tǒng)，分布性強(qiáng)，干擾強(qiáng)，環(huán)境較差。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)隧道監(jiān)控安全、可靠、有效的運(yùn)行非常重要。在隧道監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，國(guó)內(nèi)公路監(jiān)控系統(tǒng)在管理體制上主要是三級(jí)管理，即管理中心、管理分中心和管理所。由于管理所不直接對(duì)隧道的設(shè)備進(jìn)行控制，因此工程界按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的劃分把監(jiān)控系統(tǒng)劃分為信息層、控制層、和設(shè)備層。針對(duì)這三層網(wǎng)絡(luò)，世界上主流的自動(dòng)化廠家都有相應(yīng)的產(chǎn)品，如表一所示。

表