[實用新型]高速公路隧道通風變頻控制系統

有效

• 申請號: 201020129085.0
• 申請日: 2010-02-10
• 公開（公告）號: CN201606100U
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 朱衛國;王愛華
• 申請（專利權）人: 合肥華欣自控設備成套廠
• 主分類號: E21F1/00
• 分類號: E21F1/00;E21F1/08;G05B19/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本實用新型涉及一種通風變頻控制系統，特別是一種高速公路隧道通風變頻控制系統。

背景技術：

近年來隨著高速公路建設的迅猛發展，在山區為克服地形限制、改善線型、縮短行車距離，以及保護生態、節省燃料、節省時間、提高經濟效益，越來越多的高速公路選擇修建隧道來解決這些問題。隧道越修越多，也越修越長，特別是我國中西部山區的公路建設，將有許多長大或特長公路隧道需要修建，正在施工的秦嶺終南山公路隧道，設計長度更是長達18km。在整個隧道的建設中，通風控制方案的優劣將對通風運營效果的好壞起著決定性的影響，20多年來，國內在公路隧道通風控制方面積累了許多成功的經驗，但也存在許多問題，特別是許多長大或特長公路隧道的建設和規劃。通風已經成為影響和制約長大公路隧道建設的關鍵，因而特長隧道對通風控制系統又提出了一個新的課題。隨著人們對公路隧道通風控制理念的轉變，通風控制系統不但要滿足隧道日常行車運營衛生、安全的要求，滿足隧道火災情況下排煙系統的有效運作以保證隧道安全運營性，而且要滿足降低能源消耗和資源浪費，降低隧道運營成本的功能。本論文旨在針對長大公路隧道的通風系統進行優化，探討特長公路隧道合理、科學、節能、經濟的通風系統。

國內有關智能交通領域中機電工程項目的研發工作起步較晚，有關隧道通風系統方法的研發工作仍處于起步階段。現階段國內在以下幾個方面有過初步的研究。系統網絡結構方面，當前有兩種控制模式，一種是適用于短隧道的集散式控制模式，一種是適用于長隧道的分布式現場總線控制模式。前者布線復雜，造價較高，由中控室對現場設施進行控制與管理，后者施工方便，不但造價較低，而且可靠性較高，其又可分為全分布式現場總線控制和集中式現場總線控制。全分布式現場總線控制模式，中控室對現場設施不直接進行控制，由現場各種設施的控制器進行控制。而集中式現場總線控制模式，中控室對現場總線連接的設備，統一進行設備的控制實施。在控制施行方面，普遍采用手動控制，使得隧道通風不能及時得到調節，在火災發生時不能及時滅火，加大了火災的危害性。在風機啟動節能方面，普遍采用機械式的啟動和關閉，對電網的沖擊很大以及浪費了巨大無功能耗。在風機運行方面，在哪種工作模式下最節能和延長使用壽命考慮很少。伴隨著幾種智能控制方法：模糊控制、模式識別、人工智能逐步應用到隧道通風自動控制中，提高了系統的準確性和實時性，大大提高了隧道運行的穩定性，但在實際應用中，穩定性不是很強，抗噪聲和純滯后能力以及控制方法實時性還有待更深入的探討。

國外高速公路由于起步較早，在公路隧道機電領域研究方面也相對較為成熟。而且建成的長大、特大隧道也相對較多，如挪威于2000年建成的萊爾隧道長度為24km，瑞士1980年正式通車的圣哥達隧道長16km，法國至意大利Mont-blanc隧道全長11km這些特長隧道的出現，以及運營過程因為通風控制不得力出現的火災傷亡事故，都給公路隧道通風控制帶來了巨大的挑戰。

從控制方法看，國外公路隧道通風控制，大致經歷了直接控制法、間接控制法和模糊控制法三個發展階段。直接控制法通過各類傳感器檢測隧道內環境條件，直接對通風設備的運行進行控制。這種方式受環境條件的多變性、傳感器安裝位置的局限性、檢測時間的滯后性等因素的影響，不能達到有效控制和節省能源的目的。間接控制法是在采用車輛分類檢測裝置檢測交通量、車速和車型的基礎上，通過空氣動力學模型的預測分析計算，得出最佳通風量，據此對風機進行控制。1984年日本關越隧道首次采用間接控制法，實踐證明效果較好，與直接控制法相比節能20％，目前被一些發達國家廣泛采用。但是該方式需要建立空氣動力學等模型，模型精確與否直接影響控制效果和能否達到節能的目的。隨著智能控制理論和技術的發展，九十年代，日本道路公團率先開發出避開數學模型，用模糊控制技術實現風速和煤煙通過率(VI)的多輸入通風反饋控制系統；隨后日本日立公司又運用信息管理和模糊控制理論，成功地設計出通風控制專家系統，獲得了更加穩定的VI值，在改善風機運行狀態的同時，進一步降低了電能消耗。1996年我國臺灣學者在日本研究的基礎上，將交通量以及污染物濃度的預測值作為前饋輸入量，并加入空間、時間過濾器，改進了模糊控制系統，在控制性能和節能方面進一步取得了較好的效果。但是，在長大公路隧道的通風控制方面，智能控制理論的多個融合以及考慮隧道通風系統的抗干擾性，運營通過變頻器對大功率的風機節能還是考慮不多。

實用新型內容：

本實用新型要解決的技術問題是提供一種高速公路隧道通風變頻控制系統。