浅议PLC在高速公路隧道监控系统的应用

[摘 要]随着我国高速公路建设速度的小断加快，对高速公路隧道建设中监控系统的构建要求日益增强，主要基于PLC技术简要分析其在高速公路隧道监控系统中的应用策略，从区域控制、功能实现及软件程序设计等几个力而进行简要分析。

[关键词]PLC技术 高速公路隧道 监控系统 应用

中图分类号：TP39.03 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0334-01

1 引言

道路交通逐渐发展隧道是道路交通中的重点管理对象也是其重要组成部分之一高速公路不断修建也使得隧道的数量不断增加，我国虽然国土辽阔，但是地域环境复杂，所以隧道中的监控系统的运行效率和作用在道路交通监控中占有重要比例。则隧道监控系统的经济稳定性、可开发扩展性以及先进性等特点成为当前各个建设部门以及公路运输部门都比较关注的问题。随着计算机信息技术、通信技术以及微子技术的发展，让公路交通的信息化以及智能化管理越来越高端，再结合上PLC的3C技术等特点，使其成为隧道监控系统中的核心监控工具，配合网络通信，更好的管理和监控隧道中的交通情况。

2 PLC系统概述

隧道环境有着比较特殊的环境，其中安放的控制箱由于环境影响而容易变潮湿并影响其信道系统，再加上长期监控过程可能会由于隧道中汽车产生的尾气、隧道中的颗粒烟尘物质等也会造成PLC部分组件的损伤，因此隧道监控系统必须要有着较高的质量要求和技术要求。隧道监控系统中最主要的组件就是PLC，只有其能够满足以上所述条件，再加上其自身特点更能高效、稳定的运行。

3 隧道监控系统的主要内容和基本要求

随着我国社会经济的不断发展，高效的交通系统是社会经济发展的基木条件，在高速公路逐渐成为我国交通系统中的主要组成部分的同时，在高速公路中交通事故的发生频率也有了一定程度的增加，尤其是在高速公路的隧道中、为了降低频发的隧道交通事故，保证车辆顺利通行，目前主要是采用在高速公路隧道中配置监控系统，对隧道中的通风、行车以及照明系统实现即时全方位的监控，实现高速公路隧道中主要信息的及时采集、因此隧道中各方面信息如何高效采集，如何实现信息的准确性和精度是保证隧道中车辆顺利通行的关键。

3.1 交通检测控制

隧道中良好行车环境是车辆通行顺畅及安全的前提，交管部门通过了解高速公路隧道中的信息还能够及时的对行车作出合理的引导、高速公路隧道中监控内容主要包括交通检测、照明检测及通风检测等，相应的控制这些内容的系统分别为交通检测系统、照明检测系统及通风检测系统。

3.2 通风检测控制

隧道内的通风情况是行车环境的重要内容，目前通过在隧道内设置风速仪来检测隧道内的通风情况、如果高速公路隧道设立在海拔较高的地区，还要配备一氧化碳浓度检测仪和能见度检测仪，通风控制系统在对这些环境数据进行实时的检测和采集后，针对性的控制隧道内风机的工作状态，以此来实现各项空气指标符合行车所需的各项指标、采用通风控制系统不仅能够有效的保证隧道内的车辆通行安全，还能提高能源的利用效率符合我国科学发展观的要求。

3.3 照明检测控制

照明检测控制系统的主要作用是不断监测隧道内外的光照强度，根据外在天气条件及时的调解隧道洞及内部照明回路的光照强度，保证隧道内行车能够随时获得行车需要的光照条件，尽量避免行车司机出现所谓的黑洞效应和眩光效应，即从光照强度较强的白天进入隧道内产生的光照强度的反差，为驾驶员能够轻松的适应隧道内部光照强度的变化，有效的降低高速公路行车事故的发生。

4 基于PLC的隧道监控系统设计

4.1 主要设备选型

由于隧道内的环境十分恶劣，不仅潮湿含有腐蚀性气体，而且有较高的汽车尾气中的游离碳等导电粉尘，再加上各种干扰信号源，雷电感应电压等等因此设备选型时采取了严格的要求和措施。主（备用）调度机、变电所主机选用中国台湾研华IPC 610 PC总线全纲结构工业控制机（P III 700/128M/8M/20G）或者研祥的工业控制机，执行终端设备采用防尘防水密封式机柜和机箱，PLC模块采用SIEMENS公司生产的S7系列产品或者采用欧姆龙、菲尼克斯、施耐德、ABB的产品，模块化结构，适应性强，使用方便灵活。

4.2 通信方式

调度机以及变电所主机的配置的通信接口都为RS-2犯系列，且适配器为能够设置通信波特率且速率能够达到9600bps， PLC终端机柜和RS-485的机箱与系统连接时都是9600bps的通信速率，通信电缆是能够进行双芯以及双绞线的屏蔽，上下行隧道为确保可靠采用闭环通讯，且其电缆长度达到最高单条1800多米，再加上系统的通信方式为自由协议，各个仪表与终端之间都有相对应的通信协议，PLC终端与主调度机通信之外还能够达到和RS-485进行的电压电流变送器之间的协议，并且其编程语句上都能实现电压电流之间的变送器通信。

4.3 系统软件配置

winaow7操作系统为主用和备用调度机以及变电所等采用的操作平台，软件包则为数据库编程软件以及Deiphi多媒体组成。系统主画面采用下拉莱单式结构，分主画面、盐端低压室配电系统画面、惠端低压室配电系统画面、风机系统监控画面、照明系统监控画面、交通信号灯系统监控画面等。在图形显示区部分，采用方便下拉式莱单操作，，根据相应选择项以及动画语音、位图等提示进行相关操作，PLC的终端机软件一般都是采用语句表和梯形图等的编程方式。

4.4 PLC的隧道监控系统设计优点

PLC作为被广泛应用的综合电子设备，拥有储存记忆、完成特定命令、顺序选择、逻辑判断、定时等功能，其应用于隧道监控系统具有以下五个显著的优点：第一，拥有稳压保护系统和故障排除技术，一般条件下可以可靠工作5万一10万小时；第二，PLC可供选择种类丰富，功能齐全，可以应用的领域广泛；第三，PLC编程简单，容易学习掌握，操作简便，价格低廉；第四，应用集成电路技术可以大大缩小PLC的体积和重量，能耗低，且方便安装使用；第五，拥有在线编程功能，用笔记本进行操作更方便，且能使PLC的功能更有针对性。

5 隧道监控系统中PLC程序的主要功能

5.1 交通监控

隧道内采用车辆的微波检测器以及车道指示标志和限速标志，加上信息可变情报板和交通信号灯等信息，对微波车辆检测器提供的车道信息进行处理，以判断隧道内交通状况；根据隧道及路段状况调整可变信息情报板显示内容；将隧道内采集处理后的数据上传到隧道监控管理中心服务器。

5.2 照明系统控制

通过采集隧道洞内外光强检测器的数值，根据光强参数进行隧道照明控制。也可以根据时间参数来进行隧道照明控制。

5.3 消防控制

消防控制子系统中的报警是有双层方案的，即自动报警与手动报警，PLC根据串口协议与火警控制器相连，可准时获取火灾情况并进行反馈。同时中心控制区的计算机系统有着各样的控制方案以针对各种交通情况，例如灭火系统、通风系统以及照明系统等，这都是为了方便隧道管理以及意外情况发生等。

5.4 通风控制

隧道内所含有的一氧化碳的透过率检测后所得数据再结合相关准则进行判断能够对风机的转动、转速以及转向等进行控制，使得隧道内的安全状况在保持的情况下还能够达到节省资源、保护环境的目的。

6 结语

高速公路隧道监控系统的设计目的是让相关监管人员及时、全面了解隧道内的交通情况，及时发现公路运行障碍并给与及时处理。PLC成为了当前隧道监控系统的核心装备，使用PLC系统可以大幅提高高速公司隧道监管系统的效率，节约资源，减少成本，提高总体经济效益和社会效益。

参考文献

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[3] 李金，郑晓鸣，白小果，PLC及网络技术在高速公路供电系统中的应用[J]，上海船舶运输科学研究所学报，2013年02期.