智能化隧道通风控制系统设计与实现

注：本任务书要求一式两份，一份打印稿交系办，一份打印稿交学生.同时提交电子稿到系办.摘要随着我国科学技术的逐步提高，微电子技术和电子技术得到了迅速的发展，PLC和变频器渐渐成了通用、廉价和性能可靠的控制和驱动设备，得到广泛的应用.由PLC控制的变频调速离心风机的通风系统，具有较高的可靠性和较好的节能效果，便于组建成整体的自控系统，很方便地实现各种控制和远程监控.本课题设计内容是将PLC、变频器和触摸屏相结合，并且隧道内设置计数传感器，温度传感器和能见度传感器，以此来检测隧道内行车的环境.通风控制系统即在实时检测这些环境参数的基础上，控制隧道内风机的开启，以使各项空气指标符合安全行车标准，达到既保障安全行车、同时节约能源的目的.各空气指标数据由PLC模拟量输入模块采集，风机的启停通过PLC的开关量输出模块程序控制变频器并由接触器实现控制.采用以隧道的车流量为主控参数，实现对风机工作过程和运转速度的有效控制，使风机在不同车辆数时以相应的频率运行，以便隧道通风机通风高效、安全，达到明显的节能效果.并且风机的各个部分都准备了备用风机，以防因风机故障而影响整体系统的运行.PLC控制系统具有对驱动风机的电机过热保护、故障报警、断电等功能特点，为隧道通风控制系统的简易控制、节能、安全技术提供了一条新途径.关键词：隧道通风；通风机；PLC；变频器；触摸屏；传感器AbstractAlong with the science and technology change rapidly, electronic technology and microelectronics technology has been rapidly developed, PLC and inverter gradually became common, inexpensive and reliable control and drive equipment, widely used. Controlled by the PLC variable speed centrifugal fan ventilation systems, with high reliability and good energy-saving effect, convenient for building integrated automation system, very convenient to achieve a variety of control and remote monitoring.The system of PLC and frequency converter and touch screen to efficiently combine, for monitoring tunnel traffic environment, the tunnel is arranged in a counting sensor, temperature sensor and visibility detecting instrument. Ventilation control system in real-time detection of these environmental parameters based on the control of fan, tunnel opening, so that the air index conforms to the safety standard, to protect the safety of driving, and the purpose of saving energy. The air index data from the PLC analog input module, the fan to start and stop the PLC through the switch quantity output module procedure control and by the contactor control. Using tunnel traffic flow as the main control parameter, realize the fan working process and speed control, so that the fan in different vehicle number corresponding to the frequency of operation, so that the tunnel ventilation fan ventilation efficiency, security, achieve obvious energy saving effect. And the wind machine parts prepared standby fan, to guard against the fan failure affecting the overall operation of the system. PLC control system of driving fan motor overheat protection, fault alarm, electricity and other features, as the tunnel ventilation control system of simple control, energy saving, safety technology provide a new way.Key words: tunnel ventilation; ventilation; PLC; inverter;touch screen; sensor.目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1.绪论 (1)1.1课题背景及意义 (1)1.2隧道通风系统国内外发展概况 (1)1.2.1 国外隧道通风控制系统研究现状 (1)1.2.2 国内隧道通风控制系统研究现状 (2)1.3隧道通风系统的发展趋势 (2)1.4课题主要研究内容 (2)1.5本章小结 (3)2.公路隧道通风控制系统简介 (4)2.1课题硬件控制方案的确定 (4)2.1.1 PLC功能特点 (4)2.1.2 单片机功能特点 (4)2.1.3 控制器的确定 (4)2.2系统结构介绍 (5)2.3本章小结 (7)3.硬件部分设计 (8)3.1PLC的控制单元简介及选择 (8)3.1.1 PLC概述 (8)3.1.2 PLC外部连接 (10)3.1.3 PLC使用中需要注意的问题 (10)3.1.4 PLC的选用 (12)3.2触摸屏简介与选择 (13)3.3风机简介及选用 (14)3.4变频器的选型及确定 (14)3.4.1 变频器简介 (14)3.4.2 变频器工作原理 (15)3.4.3 变频器的确定 (15)3.5传感器简介与选择 (17)3.5.1 车辆检测电传感器及其原理 (17)3.5.2 温度传感器及原理 (17)3.5.3 烟尘传感器 (18)3.6本章小结 (18)4.软件设计部分 (19)4.1程序流程图 (19)4.2PLC程序 (20)4.2.1 0站PLC程序 (20)4.2.21站PLC程序 (22)4.2.32站PLC程序 (24)4.2.43站PLC程序 (25)4.4本章小结 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)1.绪论1.1 课题背景及意义随着世界经济的逐步发展，一个国家的交通运输业逐渐成为经济发展的主要制约因素之一.而我国是一个多山多丘陵的国家，纵横交错的交通运输线有很大一部分需要隧道，隧道的高效安全就显得尤为重要.在公路隧道内，一方面由于汽车行驶时排放的有害气体(一氧化碳等)污染了空气，影响了人体健康；另一方面，由于柴油机汽车排放的煤烟(主要是游离碳素等)和车辆行驶所扬起的粉尘有吸收隧道光线的作用，降低了隧道内行车的能见度，危及了行车安全.所以为了稀释汽车排放的污染物浓度，保持隧道内清晰和空气新鲜，确保人体健康和行车安全，必须进行通风监控系统设计.隧道监控系统集中监控隧道内通风、照明以及行车情况，在必要时候发布诱导和指导性信息.而隧道内通风、照明、以及交通诱导设备均分散于整个隧道区域，因此集成隧道内各要素信息，方便隧道监控人员的集中监控与管理，成为隧道监控系统设置的主要目的.由于近年来PLC和变频器的显著优点而被广泛使用，成为了实现机电一体化的理想控制设备.较长的隧道具有特殊的运行环境,它具有封闭性强、噪音大、能见度低、光过度等特点.汽车尾气中含有多种有害成分,造成了对隧道内空气的污染.而隧道是个闭塞空间,污染物不能很快扩散,隧道内污染空气的浓度会逐渐积累,烟尘量达到一定程度后,就会使能见度下降,威胁行车安全的同时也可造成人体中毒.公路隧道安装通风系统的目的是使隧道内的空气品质维持在一定的水平,为车辆驾驶员及隧道维护管理人员提供一个健康通道和工作场所.通风控制系统还应及时有效地处理火灾等紧急状态.【1】隧道通风系统从实际的运行中要求风量不是恒定的，而是随着隧道内环境参数的变化而变化，比如隧道内人数、车辆数量、以及温度和粉尘颗粒物的污染程度.在不同的情况下，风机的运行台数，每台风机的运行频率各不相同.系统从传感器获得模拟量信号，然后由PLC通过变频器控制风机运行的频率以提供相应状态的通风量，并通过触摸屏监视和控制运行状态.通过对PLC技术，变频器技术，触摸屏技术的综合应用而完成此次的设计.隧道通风系统对于我国的经济发展具有非常重要的意义.一方面我国国土广阔，在广阔的土地上，纵横的是一条条交通要道，其中有很大一部分交通要道都要经过隧道，因此隧道技术的深层次研究成了我国经济发展的必要因素；在一方面，据有效数据统计，我国每年的交通事故发生在隧道内的占有很大的比重，因此隧道技术在安全运营和事故救援方面有着举足轻重的低位.1.2 隧道通风系统国内外发展概况1.2.1 国外隧道通风控制系统研究现状国外对隧道通风问题的研究起步比较早，最早出现于铁路隧道.随着公路隧道的出现，针对公路隧道通风的技术问题才得到研究.瑞士等欧洲国家在公路及铁路隧道建设方面有着很高的声誉，现世界上的第一、第二长大隧道分别位于挪威和瑞士.瑞士作为一个多山的国家在隧道及其地下工程建设方面积累了丰富的经验，早在100多前就修建了一条长15km的St.Gotthard铁路隧道.瑞士的公路交通亦非常发达，高速公路建设始于20世纪60年代初，现已建成高速公路总里程超过1550km，其中包括160多座高速公路隧道,隧道总长度达130多km，1980年建成的St.Gotthard公路隧道长达17km，在近20年内一直为世界上第一长大公路隧道.北欧国家由于气候条件和地质投机倒把独特，地下隧道被广泛应用.特别是挪威水工引水隧道及公路隧道尤为显著，在2000年建成并投入运营的Lserdal隧道长25km，成为世界最长的公路隧道.在100多年的隧道建设中，欧洲各国逐步形成了自己的风格和特色，并积累了丰富的经验，许多技术和经验值得国内隧道同行们借鉴和学习.1919年，美国在修建纽约市荷兰隧道时，以美国矿务局为主，在一些大学和研究所的协助下，对汽车CO排放量和人体对CO浓度的容许值进行了研究，并以此作为隧道通风计算的依据，这是历史上首次对公路隧道通风的研究，研究结果决定将400 ppm作为CO的设计浓度，并以此算出所需要的通风量.1973年成立的空气动力学和隧道通风国际研讨会(Interna-tional Symposium on the Aerodynamics and Ventila-tion of Vehicle Tunnels)，每3年召开一次，各国隧道通风专家展示自己的研究成果，大大推进了隧道通风技术的发展.1985年，日本的关越隧道一线首次将纵向式通风应用于10km以上公路隧道，并通过编制的一套程序对隧道通风系统进行了模拟，验证其通风系统的可靠性和实用性.1.2.2 国内隧道通风控制系统研究现状我国的公路隧道建设起步较晚，对公路隧道通风的研究也落后于欧美和日本.1994年兰州铁道学院完成了依托中梁山隧道和缙云山隧道的公路长隧道纵向通风模型模拟试验研究;1999年重庆公路科研设计院在隧道通风方面曾做过一些相应的研究，在我国现有的经验基础上，借鉴国外公路隧道的成功经验和先进技术，主持编写了《公路隧道通风照明设计规范JTJ 026．1—1999》，使得隧道通风设计有了更新的参考依据.国内一些大学对隧道通风技术也进行了大量研究，如湖南大学孙一坚等对铁路隧道风模型进行了试验研究，长安大学的赵峰系统地推导了纵向通风、半横向通风和全横向通风三种通风方式的计算公式西南交通大学曾艳华等研究了全射流通风技术在特长公路隧道中的应用;重庆交通大学的杨秀军等对公路隧道通风中射流风机纵向最小间距进行了研究.【2】隧道通风技术在我国的引用量远远超过了其他国家，但在技术上却处于起步状态，各方面技术都不够成熟.无论在控制方法还是元器件的生产制造技术上，都还处于开始阶段，这对于我们是一个很大的重任.1.3 隧道通风系统的发展趋势世界各国的隧道通风技术在近年来都达到了很大的发展.从系统控制方式上来看，由原来单一的直接控制和间接控制法到现在的组合控制、智能控制，使隧道通风控制系统具有更高的精确度和稳定性，更全面，更省力的控制整个系统，降低了能耗和隧道工作人员的劳动强度.在控制理念里也有了较大的转变，系统开始更加智能化、网络化和软件化，使现在的隧道通风控制系统的输入参数更多，从而达到更精确的控制系统的目的，利用先进的控制理论和技术，从而达到了更加良好的通风效果，节约了大量能源.1.4 课题主要研究内容基于PLC的隧道通风控制系统的课题研究内容主要有以下几点：（1）基于PLC的隧道通风控制系统的设计；（2）变频调速技术在隧道通风控制系统中的应用；（4）隧道通风控制系统的分析.1.5 本章小结本章系统的介绍了隧道通风控制系统的背景和研究的重要意义，介绍了国内外隧道控制技术的发展和研究现状，在此次的课题设计中我们需要完成的关于变频调速、编程软件和隧道控制系统的设计.2.公路隧道通风控制系统简介2.1 课题硬件控制方案的确定2.1.1 PLC功能特点PLC经过一代的更新换代，截止到目前，它主要有以下几方面功能：(1)数据处理：PLC是具有微处理器的一种智能电子产品, 它具有数值运算、数据比较、数制转换、以及数据传输通信等功能.(2)逻辑控制：PLC具有逻辑运算功能, 可实现多种通断控制.(3)定时控制：由于PLC为用户提供了很多计时器, 且时间设定值可由用户程序设定修改, 所以有很强的定时功能.(4)计数功能：同时PLC 为用户提供了很多的计数器, 也可通过软件进行计数值的设定.(5)顺序控制：可依据生产加工过程, 实现定位输出、顺序启动等控制.(6)通信联网：可以对调节器、变频器等实现远程控制.也可与其它PLC或计算机之间进行数据传输通信, 构成“ 集中管理分散控制” 的分布式控制系统.目前PLC的主要优点是体积小，速度快，性能高，除输入出16～25点的独立用途外，还可以适用于多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，可以满足多样化广泛的需要.2.1.2 单片机功能特点单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统.其主要优点有设计简单，成本低，可以编写复杂的优化程序.缺点有处理速度慢，功能少，精度低，编程设备繁琐，程序算法和可靠性验证困难，抗干扰能力低，故障率高且不易扩展.2.1.3 控制器的确定单片机与PLC控制的区别（1）PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性.（2）单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例.（3）不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进.这正是PLC获得广泛应用的基础.而单片机应用系统功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难.最后，从工程的角度，谈谈PLC与单片机系统的选用：（1）对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是可行、快捷的途径，成功率高，可靠性好，手尾少，但成本较高.（2）对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行.经过对单片机与PLC的优缺点及应用场合的综合对比，本课采用中央计算机加可编程控制器PLC构成隧道通风控制系统.中央计算机即上位机用于监控系统中各风机的运行状况，包括模拟量输人显示、开关量输人显示、开关量输出显示.下位机采用可编程控制器PLC，完成与风机相关的所有逻辑控制、频率和相位的实时检测、数据通信等功能.【3】由于可编程控制器和触摸屏及三相异步电机的交流变频调速系统充分利用了PLC强大的逻辑处理功能和人机界面的良好的交互性，避免传统的继电器—接触器控制电路的复杂接线，降低了对运行人员的技术要求；同时对重要开关输入量实现触摸屏按键和外部按钮备用模式，提高了系统的可靠性，为现场操作人员对运行过程的实时监控和维护带来了方便.本系统设计原则:正常行车和发生交通阻塞时,隧道通风系统应提供足够的新风量,稀释隧道内车辆行驶时排出的废气,为安全行车提供良好的空气清新度和舒适性;隧道内发生火灾事故时,系统应具有排烟功能,控制烟雾和热量的扩散,为逗留在隧道内的司乘人员、消防人员提供一定的新风量,以利于人员和车辆的安全疏散；通风系统尽可能采用新设备、新工艺、新材料和新技术.考虑到近远期相结合和缓装的可能性,通风设备的选用和配置尽可能采用国内成熟产品和维修保养方便的设备，注重环境保护措施.2.2 系统结构介绍通风控制系统主要由 4 台风机组构成，每个风机组有两台电机，由一台PLC、一台变频器控制.系统共有8台电机、四台PLC、四台变频器、四台触摸屏组成.每台电机驱动一组扇片，两组扇片是对旋的，一组用于吸风，一组为增加风速，对隧道进行供风，采用风机 2 ×45 kW ，PLC、触摸屏、车流量、烟尘传感器和变频器等组成一个完整的闭环控制系统.其中还包括接触器、中间继电器、热继电器、断路器等系统保护电器，实现对电机和 PLC的有效保护，以及对电机的切换控制.每一组风机的控制中包括两台风机，风机的状态，包括“正常”和“故障”、“正转”、“反转”、“停止”按钮分别为操作风机正转、反转和停止的控制按钮，当风机的当前设备状态为“故障”时，禁止对此风机进行控制，任何对风机的操作，均会触发警告消息提示，操作无效，直至将控制权限交还监控所上位机.若风机正在运转，当对此风机进行反向操作时，须先将风机停止，然后再反向开启.如假设风机1当前的运行状况为正转，单击“反转”按钮，则触发“请先停止风机再反向开启!”的消息提示，并且反转操作被视为无效操作.【3】图2.4 系统框图本控制系统以传感器为感应元件，PLC识别并控制，变频器输出可变频率，从而实现风机自动运行等功能，且由于高速公路隧道区域作为一个相对封闭区域，通风不畅，汽车尾气沉积，油污污染，高低压线缆布线的空间限制导致电磁干扰等等因素，使其成为一个非常恶劣的电气环境，对应用的电气设备的适应性提出很高的要求；而且隧道距离长，设备布设分散，也为监控系统的构建造成一定难度所以在此设计由触摸屏监视控制.与常规继电器实施的通风系统相比，PLC系统具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方便等诸多优点. PLC和变频器及各种传感器配合使用，使系统控制的安全性、可靠性大大提高，也使通风机运行的故障率大大降低，不仅节约了电能，而且还提高了设备的运转率.控制功能使通风系统的自动化程度大大提高，减轻了岗位人员劳动强度.系统框图详见图2.4 本PLC控制系统具有对通风机的电动机启动与运行，进行监控、联锁和过热保护等功能.PLC与车流量、烟尘、温度传感器配合使用，使系统控制的安全性、可靠性大大提高，也使通风机运行的故障率大大降低，提高了设备的运转率.本系统采用自动工作模式，具有现场控制方式、状态显示以及故障报警等功能.在自动方式下，利用车流量感器检测车流量的电信号，然后送入 PLC，PLC将检测到车辆值与设定的车辆值进行比较和处理，输出信号控制通风机工作.当隧道的车辆低于设定范围数值，工作通风机与备用离心通风机循环工作；当出现突发事故，隧道的车辆高于设定的数值，工作离心通风机与备用通风机不再循环工作，并自动切换为同时工作，加大对隧道内的通风量，直至隧道内的空气升至设定的空气数值以上，工作通风机与备用通风机恢复循环工作.在有烟尘的隧道通风系统中，隧道内的烟尘浓度传感器检测烟尘浓度，用变送器将现场信号变换成统一的标准信号，送入 A /D 转换模块进行模数转换，然后送入 PLC，同样PLC将检测到的数值与设定的数值进行比较，当烟尘浓度大于设定数值后，PLC输出信号控制通风机全速工作，防止事故发生.车流量的计算：每股行车道的车流量通过PLC进行统计.当车辆进入路口经过第一个传感器时，使统计数加1，经过第二个传感器2出路口时，使统计数减1，其差值为该股车道上车辆的滞留量(动态值)，可以与设定值进行比较，据此作为调整风机运行频率的依据.2.3 本章小结本章系统的介绍了单片机和PLC两大控制器的优缺点，并做了详细的对比，通过对此次课题设计的深入研究，本人决定选用PLC作为本系统的硬件部分控制器，其余系统由八台风机，四台PLC，四台触摸屏，四台变频器组成.3.硬件部分设计本系统采用中央计算机加可编程逻辑控制器PLC构成隧道通风控制系统.中央计算机即上位机用于监控系统中各风机的运行状况，包括模拟量输人显示、开关量输人显示、开关量输出显示.下位机采用可编程控制器PLC，完成与风机相关的所有逻辑控制、频率和相位的实时检测、数据通信等功能.【2】可编程逻辑控制器(PLC)以其编程简单方便、控制稳定可靠、功能强大等优点通常作为控制器广泛应用于现代工业控制领域.触摸屏作为人机交互界面在一定程度上减少PLC 的外部I／O点的使用以及减轻系统外部按钮开关的连线复杂程度，同时也提高了运行维护的方便性.随着工业现场对控制设备小型化、易操作化、智能化的要求的不断提高，基于PLC和触摸屏的交流变频调速系统的应用前景将非常广阔.本系统采用PLC、触摸屏、变频器和外部模拟按钮实现两台三相异步电机的交流变频调速实验系统设计.采用CO/VI检测仪测量CO浓度和可见度,由PLC的模拟量转换模块将被测模拟量转换成数字量,经PLC程序处理、判断,控制隧道射流风机的启停,达到排除CO和烟雾,保证满足最大车流量的通风要求,达到隧道空气卫生要求.【6】3.1 PLC的控制单元简介及选择3.1.1 PLC概述可编程控制器，英文Programmable Controller,简称PLC，本课题中用PLC作为它的简称.PLC是用于工业现场的电控制器.它源于继电器控制技术，但基于电子计算机.它以微处理器为核心，集自动化技术、计算机技术、通信技术为一体，它通过运行储存在其内存中的程序，把经输入电路的物理过程得到的输入信息，变换为所要求的输出信息，进而再通过输出电路的物理过程去实现对负载的控制.PLC基于电子计算机，但并不等同于计算机.普通计算机进行入出信息交换时，大多只考虑信息本身，信息入出的物理过程一般不考虑的.而PLC则要考虑信息入出的可靠性、实时性、以及信息的实际使用.特别要考虑怎样适应于工业环境，如便于安装便于门内外感应采集信号，便于维修和抗干扰等问题，入出信息变换及可靠地物理实现，可以说是PLC实现控制的两个基本点.PLC可以通过他的外设或通信接口与外界交换信息.其功能要比继电器控制装置多得多、强得多.PLC有丰富的指令系统，有各种各样的I/O接口、通信接口，有大容量的内存，有可靠的自身监控系统，因而具有以下基本功能：1.逻辑处理功能；2.数据运算功能；3.准确定时功能；4.高速计数功能；5.中断处理(可以实现各种内外中断)功能；6.程序与数据存储功能；7.联网通信功能；8.自检测、自诊断功能.可以说，凡普通小型计算机能实现的功能，PLC几乎都可以做到.像PLC这样，集丰富功能于一身，是别的电控制器所没有的，更是传统的继电器控制电路所无法比。

隧道通风系统设计隧道通风系统设计是隧道工程中至关重要的一环，它的目标是确保隧道内的空气质量，为隧道使用者提供良好的通风环境。

本文将从设计原则、通风系统的构成以及设计技术等方面进行论述。

一、设计原则1. 安全性原则：隧道通风系统设计的首要原则是确保通风系统的安全性。

通风系统应具备自动监测、报警和应急处理的功能，以确保在紧急情况下的人员疏散和应对。

2. 环保性原则：随着环保意识的增强，隧道通风系统设计也应积极考虑环保性原则。

采用节能、低噪声和减少空气污染的技术手段，减少对自然环境的影响。

3. 经济性原则：在设计隧道通风系统时，需要兼顾经济性原则。

要考虑投资、运营和维护成本，并在保证通风效果的前提下，寻求最佳的经济性设计方案。

二、通风系统的构成隧道通风系统通常由以下几个部分组成：1. 排风系统：用于将车辆尾气、车辆排放物和烟雾等有害气体排出隧道外部。

排风系统通常包括排烟风机、排烟管道和排风出口等。

2. 进风系统：用于将新鲜空气引入隧道内部，保持空气的流通。

进风系统通常包括进风塔、进风口和进风管道等。

3. 循环系统：用于循环隧道内部空气，以保持气流的流动和湿度的合适。

循环系统通常包括循环风机、循环管道和循环口等。

4. 监测系统：用于监测隧道内部空气质量和温度等参数。

监测系统通常包括传感器、监测仪表和报警装置等。

三、设计技术1. 大型风机技术：在隧道通风系统中，大型风机是重要的组成部分。

设计师需要根据隧道长度、横截面积和交通量等因素来选择合适的风机类型和数量。

2. 风道布置技术：合理的风道布置可以最大限度地提高通风效果。

设计师可以利用风洞模拟等方法，优化风道布置，减小风阻和风道阻力。

3. 智能化控制技术：随着科技发展，智能化控制技术在隧道通风系统设计中得到广泛应用。

通过自动控制系统，可以实现智能化的通风管理，提高通风系统的效率和安全性。

4. 清洁能源应用技术：为了减少对环境的污染，设计师可以考虑采用清洁能源应用技术，如太阳能、风能等。

隧道通风方案设计及通风系统1. 引言隧道通风是保障隧道交通安全和运行效率的关键因素之一。

介绍隧道通风方案设计的基本原则和通风系统的组成。

2. 隧道通风的重要性隧道通风的作用在于排除尾气和有害气体，保持空气清新、通风透气，防止烟气蔓延，保证行车和通行员工的安全。

2.1 隧道通风的功能• 排除尾气和有害气体• 保持空气清新、通风透气• 防止烟气蔓延• 保证行车和通行员工的安全3. 隧道通风系统的设计原则隧道通风系统的设计必须符合以下原则：3.1 适当的通风量通风量必须根据隧道长度、交通量、车速等因素确定，以保证通风效果。

3.2 合理的通风布局通风口的设置应合理分布，确保各个区域的通风效果均衡。

3.3 通风系统的可靠性通风系统必须稳定可靠，能够在紧急情况下迅速启动并达到设计通风效果。

3.4 节能环保通风系统的设计应尽量节能减排，降低运行成本。

4. 隧道通风系统的组成隧道通风系统通常由以下几个部分组成：4.1 通风风机通风风机是通风系统的核心部件，负责通风所需的空气流量。

4.2 通风管道通风管道将通风风机产生的气流引导至需要通风的区域。

4.3 通风口通风口是气流进出隧道的通道，通风口的设置直接影响通风效果。

4.4 风道控制设备风道控制设备包括风门、调速器等，用于控制通风系统的运行状态。

5. 隧道通风方案的设计流程隧道通风方案的设计一般包括以下流程：5.1 确定隧道要求的通风量根据隧道长度、车速、交通量等因素，确定合适的通风量。

5.2 设计通风系统布局确定通风口位置、通风管道走向等，保证通风系统布局合理。

5.3 选择通风风机和管道材料选择适合的通风风机和管道材料，确保通风系统的可靠性和效率。

5.4 设计通风系统控制方案设计通风系统的自动控制方案，以实现通风系统的智能化运行。

5.5 编制施工图纸根据设计方案编制详细的施工图纸，为施工具体指导。

6. 隧道通风系统的运行与维护隧道通风系统的运行与维护是保证通风效果的关键环节。

隧道通风设备远程监测系统的设计与实现佘在明(中铁十一局集团第五工程有限公司，重庆400000)V 〇1.43,N 〇.l (T l»i 第43卷第 1 期January，2017_________________________Sichuan Building Materials ________________________2017 年 1 月摘要：隧道通风设备是隧道施工过程中的重要设备，工程施工管理过程中要及时了解隧道内的空气质量状况，这就需 要以科学的通风设备远程监控系统为基础s 本文重点分析 了建筑施工隧道通风设备远程监测系统的设计和实现方法， 从系统需求分析入手，明确设计原则的同时，提出数据库的 构建方法，论证了系统的实现方案。

关键词：隧道;通风设备;监测系统;设计与实现 中图分类号:U 453. 5文献标志码:B文章编号：1672 -4011(2017)01 -0124 -03D O I ： 10. 3969/j . issn . 1672 - 4011. 2017. 01. 058〇前言隧道施工过程中，因爆破作业排放的大量硝铵、=氧化 硫、三氧化硫和二氧化碳等有毒气体及粉尘;使用内燃设备 排放的一氧化氮、二氧化氮和烟尘;使用电气焊设备排放的 二氧化硫、硫化氢等有毒气体。

由于隧道环境较为密封，空 间狭小，通风状况不良，很容易集聚粉尘、烟坐、有害气体，过 量集聚不仅影响施工人员的身心健康，也会因能见度低而影 响施工安全，阻碍工程的顺利开展。

我国建筑隧道安全规范 中规定:必须将氮氧化物的浓度控制在5 mg /m 3以为，硫化 物的浓度控制在3.5 mg /m 3以下&为了提高在建隧道内空 气质量，降低隧道内氮氧化物和硫化物等冇害气体的浓度， 需要隧道内外设置有效的通风设施。

随着社会的进步，人 们对提高工作环境的空气质M 、降低人力成本和节能降耗的 要求越来越高，这就要求在隧道施工中能根据隧道内空气质 量状况，自动切换通风设备投人功率和供风量，以达到节约 能源和节约人力的目的，这就需要借助可靠的通风设备监测 系统实现无人值守，及时准确地了解隧道内空气质量，根据 监控设备采集的数据，自动远程控制通风设备的运行状态， 本文m 点提出了监测系统的设计和实现方案。

本科毕业设计题目长隧道定时通风控制系统的设计与实现学院专业班级学号学生姓名指导教师完成日期诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业设计《长隧道定时通风控制系统设计与实现》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。

承诺人（签名）：2005年 5 月日摘要随着科学技术水平的不断提高，现在的汽车数量飞速增长。

为了方便同行，政府建造了长隧道方便通车，因为隧道比较密闭，空间狭小，随之而来的就是要解决隧道通风排污的问题，所谓隧道的通风，也就是要排除汽车尾气和汽油蒸汽，送入新鲜空气。

以便有害物的含量稀释到国家规定的卫生标准要求。

本毕业设计主要设计一种能定时的通风系统，该系统主要包括定时通风与一氧化碳采集两个基本功能。

通过单片机对继电器的控制，完成对风扇的控制实现通风功能，同时对一氧化碳采集器对空气中一氧化碳的测量与预设值的比较，从而实现对单片机的控制。

关键字：轴流风机；STC89C51；mq-5传感器。

Abstract. As science and technology continues to improve, the current rapid growth in the number of cars. In order to facilitate peer, the Government built a long tunnel to facilitate the opening of the tunnel because relatively confined space is small, the attendant is to solve the problem of sewage tunnel ventilation,. The ventilation of the garage, which is to exclude the automobile exhaust and gasoline vapors, into the fresh air. The content of harmful substances diluted to state health standards require This graduation project to design a ventilation system timing，The system mainly consists of two basic functions of timing ventilation and carbon monoxide acquisition。

隧道通风系统设计与施工技术隧道通风系统是隧道工程中非常重要的一部分，其设计与施工技术直接关系到隧道的安全和运行效果。

本文将从隧道通风系统的设计要点、通风风量计算、通风系统的结构和施工技术等方面进行详细探讨。

一、设计要点在进行隧道通风系统设计时，首先需要考虑的是隧道的使用功能和特点。

不同类型的隧道可能需要不同的通风系统设计方案。

通常情况下，隧道通风系统的设计要点包括以下几个方面：1. 通风风量：根据隧道长度、断面积、车辆通行量等因素确定通风系统所需的通风风量。

合理的通风风量可以有效保证隧道内空气的清新和循环，防止一氧化碳等有害气体积聚。

2. 通风系统的结构：通风系统包括进风口、排风口、风管、风机等部分，其结构应当合理布局，保证通风效果和隧道内的空气流通畅通。

3. 通风风速：通风系统设计中需要考虑通风风速是否均匀分布，通风效果是否达到设计要求。

通风风速过大会导致空气湍流等问题，过小则无法有效排除尾气和有害气体。

4. 通风控制系统：通风系统通常需要配置智能化的控制系统，可以根据实际情况调节通风设备的运行状态，保证隧道内空气质量和温度的稳定。

二、通风风量计算通风风量的计算是隧道通风系统设计的核心内容之一。

通风风量的计算一般采用数值模拟软件进行，通过模拟隧道内空气流动情况，得出通风系统所需的通风风量。

通风风量计算需要考虑以下几个方面：1. 隧道长度和断面积：隧道的长度和横截面积是确定通风风量的重要参数，隧道越长，断面积越大，所需通风风量也将增加。

2. 车辆通行量：隧道内车辆通行数量对通风风量有直接影响，通常情况下，车辆通行量越大，通风风量也将增加。

3. 外界气温和湿度：外界气温和湿度也会影响通风风量的计算，特别是在高温高湿环境下，隧道内的通风效果需求更为迫切。

4. 火灾风险：隧道是火灾易发区域，通风风量计算还需考虑火灾时的烟气排放和人员疏散情况，确保通风系统能够及时响应并保障隧道内的安全。

三、通风系统的结构通风系统的结构设计是保证通风效果的关键之一，合理的结构布局将直接影响通风效果和使用效果。

公路隧道风井送排式纵向通风系统智能控制汇报人：2023-12-12•通风系统概述•风井送排式纵向通风系统设计•智能控制技术应用目录•节能与减排效果评估•安全保障措施完善•总结与展望01通风系统概述通风系统重要性保障人员安全隧道内空气质量和通风状况直接关系到隧道内人员的生命安全，良好的通风系统能够及时排除有害气体，保障人员呼吸健康。

提高行车安全通风系统能够降低隧道内的烟雾浓度，提高能见度，减少交通事故的发生。

保护隧道结构通风系统能够控制隧道内的温度和湿度，减少对隧道结构的损害，延长隧道使用寿命。

自然通风利用自然风力或车辆行驶产生的风力进行通风，适用于短隧道或地质条件良好的隧道。

机械通风通过风机、风管等设备进行强制通风，适用于长隧道或地质条件复杂的隧道。

在选择通风系统类型时，需综合考虑隧道长度、交通量、地质条件、气候条件等因素，进行技术经济比较，确定最合适的通风系统方案。

通风系统类型与选择纵向通风系统能够有效地排除隧道内的有害气体和烟雾，提高空气质量，降低交通事故风险。

通风效果好节能减排适应性强纵向通风系统能够减少风机的数量和能耗，降低运营成本，同时减少对环境的影响。

纵向通风系统能够适应不同交通量、不同气候条件下的隧道通风需求，具有较强的适应性。

030201纵向通风系统优势02风井送排式纵向通风系统设计确保通风系统安全可靠，满足隧道内空气质量和通风需求，符合相关安全规范。

安全性原则在满足安全性的前提下，尽量降低通风系统的能耗和运行成本，提高经济效益。

经济性原则根据隧道长度、交通量、地形等因素，选择适合的通风方式和设备，确保通风系统的适应性和稳定性。

适应性原则设计原则与规范排风口布局根据隧道内废气排放和气流组织需求，合理设置排风口位置和高度，确保废气及时排出，减轻隧道内空气污染。

送风口布局根据隧道内交通流分布和污染物扩散规律，合理设置送风口位置和数量，确保送风均匀、有效。

参数设置根据送排风口布局和隧道内实际情况，设定合理的送排风速度、风量和风向等参数，确保通风系统高效运行。

智能隧道系统设计与实现智能隧道系统是一种基于人工智能和物联网技术，实现隧道的自动化管理和智能化运行的系统。

隧道是一种重要的交通设施，需要进行有效的管理和保护，智能隧道系统就是为此而设计的。

本文将介绍智能隧道系统的设计与实现。

一、智能隧道系统的设计智能隧道系统的设计需要考虑多种因素，包括硬件和软件的选型、系统的架构和功能设计等。

下面是智能隧道系统的设计要点：1. 硬件选型智能隧道系统的硬件选型需要考虑系统的可靠性、稳定性和适应性。

其中，隧道监控摄像头、可燃气体探测器、烟感探测器和安全出口指示灯等设备是必不可少的。

此外，还需要选择适当的传感器和控制器，以实现自动化控制和数据采集。

2. 软件选型智能隧道系统的软件选型需要考虑系统的扩展性、兼容性和安全性。

其中，AI 算法是实现智能化运行的关键，需要选择适当的机器学习或深度学习框架。

此外，还需要考虑系统的通信方式和数据存储方式。

3. 系统架构设计智能隧道系统的架构设计需要考虑系统的模块化和功能划分。

系统可以分为监控模块、控制模块、数据采集模块和分析模块等。

此外，还需要考虑系统与外部应用的接口设计。

4. 功能设计智能隧道系统的功能设计需要针对隧道的特点和管理需求。

其中，隧道内部的烟雾和可燃气体等危险物质需要及时监测和报警。

此外，还需要实现自动化的通风、灯光、水泵等设备的控制。

二、智能隧道系统的实现智能隧道系统的实现需要按照设计要点进行选材、开发和测试。

下面是智能隧道系统的实现步骤：1. 硬件选型和安装根据设计要点和具体需求，选择适当的硬件设备，并进行安装和调试。

其中，摄像头、探测器和指示灯等设备需要安装在隧道内。

2. 软件开发和调试根据设计要点和具体需求，开发智能隧道系统的软件。

其中，AI算法的开发和调试是关键，需要进行模型训练和测试。

此外，还需要开发监控、控制、数据采集和分析等模块并进行集成测试。

3. 系统集成和测试根据系统架构设计，集成软硬件设备，并进行系统测试。