北京波恩儀器儀表測控技術(shù)有限公司
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隧道自動(dòng)化監控系統,北京波恩測控隧道自動(dòng)化監控系統,自動(dòng)化測控系統集成揮微電子、通信及計算機技術(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)相結合的PLC以其的可靠性、抗干擾性和靈活的控制方式成為隧道監控系統的核心控制器,PLC與開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )通信系統一起,共同推動(dòng)著(zhù)隧道監控系統向智能化程度的發(fā)
隧道自動(dòng)化監控系統,北京波恩測控隧道自動(dòng)化監控系統的詳細介紹
隧道自動(dòng)化監控系統,北京波恩測控隧道自動(dòng)化監控系統,自動(dòng)化監控系統,自動(dòng)化測控系統集成高速隧道對通風(fēng)、照明、交通控制等監控系統的要求非常高。研華利用現代化的控制理論和開(kāi)發(fā)高速公路綜合管理平臺的經(jīng)驗,建立一套完整的隧道監控系統,可調節交通流、控制隧道通風(fēng)和照明,防患事故于未然,提高了隧道行車(chē)的安全性、快速性和舒適性。- 車(chē)流偵測系統- 事件檢測系統隨著(zhù)交通道路的不斷發(fā)展,作為其中一個(gè)重要環(huán)節的隧道,其數量也在不斷增加。由于我國復雜的地理環(huán)境以及隧道本身的特點(diǎn),隧道監控系統在隧道的運營(yíng)、管理以及事故處理中發(fā)揮著(zhù)極其重要的作用。因此,建設可靠、穩定、*、經(jīng)濟以及可擴展的合理的隧道監控系統成為工程界和公路營(yíng)運管理部門(mén)共同關(guān)心的話(huà)題。微電子、通信及計算機技術(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)相結合的PLC以其的可靠性、抗干擾性和靈活的控制方式成為隧道監控系統的核心控制器,PLC與開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )通信系統一起,共同推動(dòng)著(zhù)隧道監控系統向智能化程度的發(fā)展。系統構成隧道按照長(cháng)度分類(lèi),分別有短隧道(L<250m)、中隧道(250m
圖2 Omron CS1系列 3.PLC的選擇隧道監控對PLC的性能提出了更高的要求,作為隧道監控的核心控制器,其必須具備以下幾大功能特點(diǎn):首先本身必須穩定可靠,并具有預先處理數據和集中傳輸數據的能力,具有較高的故障保護能力;其次,區域控制器可以獨立承擔控制分區的基本控制任務(wù),即使監控站或者監控中心因故障停止運行,相鄰區域的控制器也能交換交通量信息;再次,當某區域的交通量出現變化時(shí),可按預定方案和程序采取相應的算法,對相關(guān)區域的流量做出相應的調整。因此,其必須至少有如下功能模塊,數據采集存儲處理功能(實(shí)現集中和獨立工作方式,尤其是在獨立控制時(shí)能與相鄰控制器實(shí)現數據交換);通信功能、容錯功能、自動(dòng)診斷功能和本地操作功能(即能帶觸摸屏)。必須綜合考慮整個(gè)監控系統的性能要求和自然條件以及運營(yíng)周期對設備的要求進(jìn)行選擇,尤其在氣候和惡劣環(huán)境狀況條件下長(cháng)、特長(cháng)隧道的時(shí)候,需要選擇性能更好的雙機熱備冗余的PLC。如Schneider的Quantum系列、Rockwell的ControlLogix、Omron的CS1D系列以及Siemens的S7-417系列。在一般的環(huán)境狀態(tài)以及中、長(cháng)隧道中,多采用標準的機型作為現場(chǎng)控制器,如Schneider的Quantum140系列、Rockwell的ControlLogix、Omron的CS1系列及Siemens的S7-400系列等;它們都支持工業(yè)以太網(wǎng)和多種現場(chǎng)總線(xiàn),控制方式采用遠程帶CPU的智能分布式結構,系統開(kāi)放性和兼容性強,豐富的I/O及高功能模塊,滿(mǎn)足隧道監控系統對信號處理的要求。應用案例下面以山西晉城至陽(yáng)城高速公路隧道為例,具體說(shuō)明隧道監控系統的實(shí)際應用。晉城至陽(yáng)城段高速公路,設計范圍36.029km。其中高速公路長(cháng)27.47km,封閉二級公路長(cháng)8.5598km。道路起點(diǎn)接長(cháng)晉高速公路,終點(diǎn)與陽(yáng)城市區道路相接。本路全線(xiàn)有隧道4座,包括五佛山隧道(514m),牛王山隧道(1880m/1860m),天壇山隧道(1008m),管道嶺隧道(1300m)。本監控方案主要就牛王山隧道機電監控系統進(jìn)行說(shuō)明。整個(gè)隧道機電監控網(wǎng)絡(luò )由設在遠端的監控通信中心和隧道內(包括牛王山隧道變電所)的本地控制器以及相關(guān)的通信線(xiàn)路組成。監控中心內設有交通狀況模擬顯示大屏幕、工作站、監控計算機群、打印機、服務(wù)器和CCTV視頻墻等設備,供操作人員監視和指揮隧道內和道路的運營(yíng)情況。在牛王山隧道監控系統中,包括8套本地控制器,其中一套主控本地控制器置于牛王山隧道變電所內,其余的本地控制器分散布置在牛王山隧道上下行的各個(gè)位置,所有本地控制器通過(guò)100Mb/s速率的以太網(wǎng)形成光纖冗余環(huán)網(wǎng)。光纖環(huán)網(wǎng)使得環(huán)路上任意兩個(gè)區域控制器間通信有兩條物理鏈路,這樣即使某處光纖出現斷裂故障,系統仍可以自動(dòng)尋找到反方向的通信鏈路繼續維持通信,既增加了通信可靠性,又提供了在線(xiàn)不停機檢修通信的功能。牛王山隧道變電所內的主控本地控制器也通過(guò)100Mb/s速率的光纖以太網(wǎng)與監控通信中心相連,保證了監控數據和指令的實(shí)時(shí)海量數據傳輸。各PLC對照明、通風(fēng)、本地控制系統信息進(jìn)行采集,同時(shí)按所設定的程序以及上位機的指令進(jìn)行相應的動(dòng)作。采集的信息經(jīng)光纖以太環(huán)網(wǎng)傳至控制室計算機上,實(shí)現聯(lián)網(wǎng)。另外,在主控制器上還配有液晶觸摸屏,用來(lái)對給設備操作和顯示其反饋信息及檢查所轄各設備的狀態(tài),同時(shí)它可以取代手持式編程器對PLC進(jìn)行編程;而且,在隧道監控中心的服務(wù)器上匯集了隧道各個(gè)設備實(shí)時(shí)信息,所以本地控制器不僅要能快速交換實(shí)時(shí)數據,進(jìn)行數據采集,并能接受和執行上位機的指令,通過(guò)服務(wù)器可對現場(chǎng)任一設備(照明、通風(fēng)、本地控制器)發(fā)布操作命令。在牛王山隧道變電所選用了Omron的 CS1D系列PLC作為本地控制器,如圖1所示。CS1D系列PLC具有雙CPU模塊,雙電源模塊,支持熱插拔,極大提高了主控制器的可靠性,使得整個(gè)系統可以實(shí)現不停機檢修功能。在隧道內的7臺本地控制器我們選用Omron的CS1系列PLC,其具有高速信息交換能力和良好控制功能,CS1系列PLC作為隧道內的區域控制器。如圖2所示。在每臺PLC上安裝有RS-485/RS422或RS-232通信端口,以便與多參數智能變送器、限速控制器、可變情報板顯示控制器等儀表控制設備相連,串行通信的數據協(xié)議是隨著(zhù)制造商和設備而變的。協(xié)議的差別,使得不同廠(chǎng)商生產(chǎn)的設備間的通信非常困難,即使它們的電氣標準相同,Omron通過(guò)建立的易用于匹配所連接的設備的協(xié)議宏功能解決了這個(gè)問(wèn)題,協(xié)議宏使得開(kāi)發(fā)方不需要編寫(xiě)專(zhuān)門(mén)的通信程序與第三方設備進(jìn)行通信,原則上OmronPLC能和任何帶RS-232C,RS-422或RS-485接口的設備進(jìn)行通信。在本控制系統中用于控制照明、通風(fēng)、電力及交通等設備的各個(gè)區域控制器均采用獨立的控制程序??刂剖覂膳_計算機則通過(guò)Ethernet與上級控制中心聯(lián)系。改進(jìn)與發(fā)展當前我國隧道監控系統的設計和實(shí)施正處于一個(gè)成長(cháng)期,系統的需求、設計、結構以及系統的控制仍然存在不完善的地方,同時(shí)技術(shù)的發(fā)展也給監控系統的改進(jìn)創(chuàng )造了條件和基礎,也使建設合理的隧道監控系統成為可能。從系統的需求來(lái)看,一方面要兼顧系統的穩定、可靠與可控,也要反映系統的*、經(jīng)濟與可擴展,同時(shí)也要使操作便捷與維護方便;另一方面,針對不同的交通條件和功能要求確定系統的規模和冗余度的大小,確定系統的合理集成方式、系統網(wǎng)絡(luò )的構成與拓撲結構形式以力求系統的可靠性、穩定性、*性與經(jīng)濟性的有機結合;從系統的設計來(lái)看,除考慮系統的規模和設計方法外,也要考慮新技術(shù)的應用,使整個(gè)系統既*又實(shí)用;從系統的控制來(lái)看,當前我國公路監控普遍存在著(zhù)只監不控,或監強控弱的現象,交通信息、環(huán)境信息得不到很好利用,對于隧道控制,要針對不同現象,采用不同的控制方法。今后我國的隧道監控系統的發(fā)展是在原有基礎上,按照監測與控制適當分離,限度的集中監測,靈活機動(dòng)的現場(chǎng)控制的總體思想,逐步改進(jìn),使得隧道監控系統的建設更趨合理。
概括: 隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,公路及公路隧道的建設項目與日俱增,隧道又是隧道路網(wǎng)的咽喉地段,如不采用*的監控管理措施,在交通量大、氣候惡劣的情況下,極易發(fā)生交通事故和交通阻塞,隧道的監視與控制管理成為公路隧道安全正常運行的重要課題。隨著(zhù)計算機技術(shù)、圖像處理技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展,以太網(wǎng)技術(shù)和總線(xiàn)技術(shù)突破了原有的技術(shù)瓶頸,使隧道的監視與控制系統高速信息共享成為可能?! τ谒淼赖谋O控方案主要要考慮隧道的進(jìn)口、中間段、出口處的實(shí)時(shí)圖像狀況、隧道內車(chē)流量和流速檢測、通風(fēng)設備工作狀態(tài)檢測、電力設備參數檢測和交通監視、控制和誘導等環(huán)節;監控系統大致可分為:照明、通風(fēng)、閉路電視、火災報警、緊急電話(huà)、計算機控制、環(huán)境監測、交通控制和可變情報板等九個(gè)子系統。為了進(jìn)一步滿(mǎn)足社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展與人們文明生活的高標準要求,創(chuàng )造一個(gè)安全、方便、快捷、高效的交通與生活環(huán)境,監控系統需要根據各種不同隧道,從項目的實(shí)際情況出發(fā),做到技術(shù)*,配置合理,確保系統性能的高質(zhì)量和高可靠性?! 》桨福骸 ”O控系統是整個(gè)隧道管理的中心,下設計算機、設備監、交通監控、電視監控、程控交換、消防、廣播系統等,是一套高度集成化的管理控制系統,總體協(xié)調著(zhù)所有系統的運行。系統采用"集中管理,分散控制"的模式,共分為三級網(wǎng)絡(luò )結構: ·上層采用基于Windows平臺和交換式快速以太網(wǎng)的管理信息網(wǎng); ·中層采用基于光纖環(huán)網(wǎng)的設備控制網(wǎng); ·下層采用基于現場(chǎng)總線(xiàn)式的現場(chǎng)設備網(wǎng)。
·管理信息網(wǎng): 設置于隧道控制中心內,采用標準TCP/IP 協(xié)議和以太網(wǎng)技術(shù),實(shí)現控制中心內部各系統工作站和服務(wù)器之間的數據通信。 ·設備控制網(wǎng): 設置于隧道內,采用標準TCP/IP 協(xié)議和光環(huán)網(wǎng),負責將區域控制器和設備監控站端機所采集的信息和控制信號傳送給管理信息網(wǎng)上的工作站?! がF場(chǎng)設備網(wǎng): 現場(chǎng)設備的運行信息、實(shí)時(shí)數據通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)匯集到區域控制器和設備監控站端機,實(shí)現設備的實(shí)時(shí)監視、控制;同時(shí),設備狀態(tài)和控制的實(shí)時(shí)信號發(fā)送到設備控制網(wǎng),經(jīng)光環(huán)以太網(wǎng),傳到上層管理信息網(wǎng)的I/O服務(wù)器中的實(shí)時(shí)數據庫,便于監控系統的整體協(xié)調和管理,I/O服務(wù)器將定時(shí)的把歷史數據通過(guò)快速以太網(wǎng)存儲到數據服務(wù)器中的數據庫管理系統,以供各個(gè)工作站調用和查詢(xún)管理?! ∩婕胺秶 】v觀(guān)整個(gè)隧道監控系統,在管理信息網(wǎng)中,我們可以提供軟件產(chǎn)品、容錯服務(wù)器、核心交換機等設備;在設備控制網(wǎng)中,我們可以提供現場(chǎng)交換機及其輔助產(chǎn)品;在現場(chǎng)設備網(wǎng)中,我們可以提供PLC產(chǎn)品和服務(wù)、總線(xiàn)設備及輔助產(chǎn)品等。在長(cháng)江遂橋、人民路隧道、新建路隧道、打浦路隧道、西藏路隧道等項目中有所使用,總產(chǎn)值約1200萬(wàn)人民幣。
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