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长隧道风机远程控制的研究与实践控制技术

罗宁宁

中国铁路集团5成都工程有限责任公司，成都，中国。

邮箱：

751461529@qq.com

引用这篇文章：

罗宁宁.长隧道风机远程控制技术的研究与实践.国际运输杂志工程技术.2卷，4号，2016，pp. 49-54.关键词：10.11648/j.ijtet.20160204.13

收到：2016年10月13日：2016年11月18日：2016年12月20日

翻译后摘要：本文提出了一种新的长隧道风机远程控制系统，它是专为目前的缺点用风机手动控制隧道施工。该系统具有集中控制、自动智能，兼容性强，维护方便，通讯长，环境要求低。它已被成功地部署在成都的铁路隧道，隧道跃龙门兼容硫化氢气体监测系统对接，自动调节风扇转速，根据硫化氢气体的孔浓度，实现良好的经济效益，确保施工安全。本文所描述的系统是一个解决方案，长隧道自动化智能通风集中管理。

关键词：隧道工程，曝气控制，远程智能，模糊控制。

1。介绍

随着我国交通运输事业的快速发展 施工中，隧道工程起着很大的作用 中天[ 1 ]。交通工程中的隧道长度 变长，特别是在铁路工程中，长度 单座隧道和长隧道正在增加 连续设计与建造[ 2 ]。的局限性 建设，需要更长的辅助实现 在这一过程中的“长隧短打、快速施工 施工，单头长度较长 更长[ 3 ]。 为了解决长隧道通风问题 施工中，强制通风通常应用[ 4 ]。继电器 各级通风需要设置远离孔 在值班室外。然而，由于 风扇之间的长距离，手动控制风扇不是 只是浪费时间和人力资源，但也很难 实现孔外扇的科学化 联动，造成风扇损坏和浪费时间。如何进行集中控制和系统管理长距离呼吸机已成为一个关键问题某特长隧道通风施工[ 5 ]。吴Y和Bakar M Z成功控制烟雾纵向通风系统在隧道火灾中的流动基于计算流体动力学（CFD）技术[ 6 ]。因加臣h，李义珍提出纵向通风火灾测试[ 7 ]。Bartzanas T讨论了通风效果在一个温室大棚迎风通风装置[ 8 ]。并结合施工通风方案，集中控制和管理技术将遥控呼吸机与预防和预防相结合该地区硫化氢和气体的控制要求实现超标准自动预警警告在跃龙门隧道的水平隧道区

成兰铁路。通风系统调整到达到节约成本提高工作的目的效率。

2。工程背景

成川成兰铁路段（成都至兰州 成都四川主寺）跃龙门隧道的 示意图如图1所示为混合乘客旅行 电气化铁路隧道，时速200公里/小时，位于 在龙门山断裂带，在中央断裂带，是 双洞修复隧道，左线总长度为 19981米，总长度的权利线是20042米，在 为了加快施工进度和解决 施工现场问题，弃渣，排水， 通风、救灾等，辅助隧道设置“1平 2斜井 3横廊“，结合 地形、地质条件，采用了无轨 运输组织建设。之间的距离 斜井3号和3号是9750m横向画廊 无辅助孔。横向画廊3号有一个长度 对2405m和长度的独头掘进近8000米， 有5个或6个工作面后面的孔后，进入这个洞，我们发现工作区的部分已经满了硫化氢气体，通风将是困难的。根据工程特点和通风需要的横向画廊3号，我们使用副孔横向画廊3作为一个专门的进气气道，这是图2所示，并在交叉口设置通风站辅助孔和普通孔。通风机在通风站，2500m离开值班室各工作面分别提供吹送通风。

3.呼吸机远程研究控制技术

3.1。目的研究

（1）集中控制：由于长度较长斜孔在横向廊道，效率人工管理低，多级继电器

风扇不同步，会导致损坏很容易。利用风机遥控技术实现通过值班室呼吸机的管理，集中启动和停止的控制，确保安全多级接力风机，节约能源[ 9 ]。

（2）遥控：用光纤和组件连接到呼吸机，风扇远程控制技术可以控制启动/停止和速度所有的球迷直接在洞口，实现国际交通工程与技术杂志2016；2（4）：：51远程控制提高工作效率。

（3）智能自动控制：通风是有效的措施，以减少有毒有害气体，风扇遥控系统与氢气兼容硫化物气体监测系统，风机遥控系统可以诱导硫化氢气体浓度智能，一旦浓度硫化氢气体超过临界值，风扇启动或加速自动增加通风，降低氢气浓度

有效地保证硫化氢气体的安全价值，保证隧道施工安全。

3.2。设计原则

在值班室的计算机上安装软件跃龙门隧道横洞3号连接计算机与风机在隧道中，实现远程集中式管理的所有球迷和有序启动根据通风方案，通过值班室，在同时通过兼容对接氢硫化物气体监测系统，远程中央控制系统诱导和分析硫化氢气体在洞穴集中，自动分析工作面通风要求浓度，然后发送指令的通风实现风扇的智能控制。

3.3。设计方案

1. 该系统主要由硬件部分和软件部分。硬件控制部分包括：可编程逻辑控制器（PLC），中级继电器，光纤收发器和空气开关，并使用防爆箱保护硬件。这个硬件组成和连接显示在图3。软件部分包括：控制代码风扇、浏览器/服务器（B/S）控制接口。

1. 系统控制过程：工业个人计算机（IPC）发送信号，光收发器将信号转换为PLC，PLC发送输出到中间继电器按书面程序，继电器连接和控制配电风扇箱。隧道风机远程中央控制系统可以手动使用B/S系统的工控机，它也可以实现与硫化氢的兼容对接气体监测系统，自动感应硫化氢气体浓度，并开始或按浓度自动加速，具体数据见表1和表2。

（3）光纤通讯及信号传输该系统采用光纤作为数据传输通道，光纤不仅可以提供有效的信号远距离之间的传输，它也有抗干扰能力强，损耗低信号，高保真度，低成本。考虑到隧道环境比较差，系统采用橡胶覆盖光缆，以防止光纤损坏，由于碰撞[ 10 ]。

光电信号转换：光纤传输光IPC信号，发送和接收信号通过双绞线，使用光收发器将电信号转换成光纤中对光信号的双绞线电缆传输。点击B/S软件上的风扇控制按钮接口或触发改变风扇状态的信号，光信号可以通过橡胶覆盖的光缆在光的速度，到光收发器在控制箱中，光收发器可以交换短距离双绞线电信号和远程光信号，作为系统的核心是用PLC控制风扇，输入信号来自光收发器，我们需要使用光收发器来交换信号在信号传输的最后阶段，并输入通过双绞线进入PLC的信号。

PLC是一种特殊的电子设备专为应用在工业环境中，它使用可编程存储器，执行逻辑运算，顺序操作，计时，计数和算术操作，如在其内部存储操作指令，并能控制各类机械或生产通过数字或模拟输入和输出的过程，主要包括中央处理单元（CPU），输入/输出（I/O）模块，存储器，功能模块，通信模块电源模块。当光收发器信号通过双绞线输入PLC，PLC可携带通过控制电缆相应输出根据编写的程序，对于中间继电器，PLC输出逻辑电平信号。由于不同类型的风扇控制方式不同，风机控制中的应用跃龙门隧道承揽铁路可分为四种状态，包括低速、中速、高速、停止速度。PLC提供不同的输出根据不同的信号，并将它们应用到相应的中间继电器和中间继电器将信号发送到通过控制电缆的风扇控制箱中的状态控制电路，完成风机控制过程的更改。硫化氢气体模糊控制框图隧道通风远程监控系统控制系统如下所示。本系统采用传统控制方式，即分区控制级得到隧道通风的控制。该系统采用隧道通风模糊控制选择浓度硫化氢和气体的收集硫化氢气体实时监测系统输入模糊控制器，得到控制结果通过模糊推理，控制风扇转速。模糊控制的结构如图4所示。

根据气体浓度和状态的对比在表1和表2中的风扇控制中，我们定义了

甲烷和硫化氢的模糊浓度语言为负大、负中、负小，零），表示为（NB，NM，NS，Z），其中NB说有害气体浓度是最大的，Z说污染浓度最小。当爆破需要时，我们需要手动关闭风扇，操作是没有自动控制系统的结果，所以模糊控制忽略进程。同样，风扇的状态将也被定义为变量（NB，NM，NS，Z）在模糊语言，高速、中速、低速停止。然而，即使有害气体浓度在隧道是低至零，考虑到隧道长度，通风等因素，如二氧化碳积累，风扇不应该关闭，所以实际风扇停止状态只存在于手动控制模式，不系统中存在自动控制模式。通风模糊控制规则如下。

具体安装效果如图5所示。四继电器除了最左侧的继电器上代表停止，需要经常打开连接，其他代表低速、中速、高速中间继电器均需正常闭合连接。

4。现场安装调试

（1）首先对硬件系统进行在线测试连接与PLC。将设备连接在上图为电源，采用双绞线，光纤与光纤收发器的新连接光纤收发器在工控机和控制箱，完成从电信号到电信号的转换光纤信号，并使用双绞线连接光纤在控制盒和PLC的光学收发器，打开B/S系统控制界面，分别单击代表不同状态的控制按钮，观察相应继电器的反馈控件框，如果单击不同的按钮更改状态不同的继电器，则系统连接为

正常，你可以密封并安装它。

（2）由于控制室与风扇控制箱采用皮肤线电缆，您需要设置皮肤线支持信号传输。设置皮肤线电缆时，考虑到隧道条件，线路需要挂在洞穴上方，并绑在一起

原始线，防止造成的损害工程机械车辆。

（3）在安装过程中，需要安装控制箱靠近配电箱。附近的控制箱入口不仅需要控制风扇，但它也需要成为信息枢纽，连接其他洞穴中的风扇控制箱。和四中间体继电器在控制箱中分别控制停止，低电平速度，中速和高速风扇，作为如图4所示，蓝色，黄色，棕色，绿色线继电器，分别对停止的行为，低速，

中速高速控制。和控制箱的功率需要220 V至240 V交流供应，使其正常工作。

（4）安装后，单击不同按钮时在控制室的B / S接口，信号将传输到PLC，使不同中间继电器产生信号，然后发送信号到配电箱的风扇，并改变风扇状态。

5。软件可靠性分析

5.1。软件可靠性分析

（1）隧道通风及遥控系统考虑到隧道内的恶劣环境可燃气体的存在，是所有硬件集成在防爆箱与外界沟通靠皮线电缆，四控制电缆输出控制信号，高集成和内部隐身，防止人工易燃气体环境中的危害和危险。

（2）为了使风扇的控制器工作在距离，并考虑隧道工程车辆，皮肤线电缆是作为一种远程手段信号传输，皮革线电缆成本低，信号减小，电缆中的导线可以保护易断光纤。采用冷连接简单方便，而且可以增加纤维长度容易，很容易移动风扇。

（3）系统的可编程逻辑控制器。可编程控制器专业从事工业控制计算机区域，其主要特点是易于使用，编程简单，功能强大，性价比高，可靠性高，抗干扰能力强功能，具有自诊断和显示功能，可以很容易地找出错误。

5.2。改进

（1）为更强健的光纤优化光纤模型光学和双芯光纤电缆可以选择使用时，当一个核心被打破，我们可以使用应急通信的另一个核心。在此外，如果条件允许，尽量使用热焊接，进一步减少光的衰减。

（2）在B / S中添加电源状态和关闭状态显示按钮控制系统接口，用于了解当前

风机运行过程中风扇状态。

6。结论

通过使用的远程风扇控制系统长距离隧道，风机管理人员可远程控制风机外隧道，实现系统化管理所有风扇，节省时间和精力。在同一时间，系统可以与硫化氢兼容气体监测系统，然后自动调整风扇根据硫化氢实时监测速度含气量。此外，控制系统采用PLC作为控制器，大大提高了系统的可靠性抗干扰能力。本系统采用光纤电缆作为信号传输通道，有效降低远距离传输中的光衰减确保信号传输通道的畅通隧道的恶劣环境。考虑到存在可燃气体，系统的硬件是所有集成在一个防爆箱，孤立于外部世界，确保系统的安全。一般远程遥控风扇控制系统隧道不仅实现了远程控制和隧道不仅实现了远程控制和自动对风机的控制，也采取相应的措施根据隧道的特殊情况，确保系统安全运行，有效降低了损害概率，提高工作效率，确保硫化氢气体隧道施工安全性。

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[5] CAI N, FANG B, ZHANG Q, LI

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