隧道智能通风控制方法技术

本发明专利技术公开了一种隧道智能通风控制方法，其通过现场检测仪反馈的污染物浓度、风速、交通量参数，计算相应的偏差及偏差变化率，再根据预设的模糊控制规则调整比例系数Kp、积分作用系数Ki、微分作用系数Kd的取值，通过PID运算得到变频器的控制频率，控制射流风机变频运转，迅速改变速调内通风环境，循环反馈污染物浓度、风速参数并不间断计算输出当前控制频率，实现按需通风。

【技术实现步骤摘要】
隧道智能通风控制方法
本专利技术涉及隧道工程领域，特别涉及一种隧道智能通风控制方法。
技术介绍
随着我国高速公路不断发展，高速公路建设不断向山区扩展，高速公路，尤其是高速公路隧道越来越多、越来越长。由于隧道是一个相对封闭的区域，汽车在其中行驶时排出的废气不像在其他路段时会随自然风和交通风扩散到大气中。特别是对于距离长、交通量大的隧道，自然风和交通风对隧道内空气的置换能力差，所以必须采取机械通风方式，否则汽车排出的一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物、亚硫酸气体和烟尘粉尘等有害物质将造成隧道内空气的污染。当CO质量浓度很大时，会危及人的身体；烟尘粉尘则会恶化视野降低车辆安全行驶的视距。为了保证人员在隧道中的安全，需要对隧道中有害废气的质量浓度和能见度进行观测和控制，因此在隧道中建立通风控制系统非常有必要。当前的通风控制方法通常是以时段、经验作为判断依据，采取台数控制法整台开启或关闭射流风机；该方式通风控制滞后、控制手段单一、运营效率低且效果不明、能耗偏高，极不符合交通运输行业的发展趋势。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种隧道智能通风控制方法，可通过实时CO浓度值、烟尘浓度值、隧道风速值及隧道交通量反馈循环，充分发挥射流风机变频调速的特征，不断调整当前控制量，最大限度地达到运营工况下的节能减排、高效通风、智能管理。本专利技术的隧道智能通风控制方法，包括以下步骤：(A)、CO浓度检测仪、烟尘浓度检测仪、风速传感仪和交通量记录仪分别检测隧道内的CO浓度值、烟尘浓度值、隧道风速值及隧道交通量，CO浓度检测仪、烟尘浓度检测仪和风速传感仪将CO浓度值、烟尘浓度值、隧道风速值及隧道交通量上传至中央控制计算机；(B)、中央控制计算机对CO浓度值、烟尘浓度值进行判断，若CO浓度值或者烟尘浓度值超出中央控制计算机的设定上限值则进行步骤(C)，若CO浓度值和烟尘浓度值均未超出中央控制计算机的设定上限值则进行步骤(D)；(C)、中央控制计算机控制第一模糊智能控制器和第二模糊智能控制器分别计算处理接收到的CO浓度值和烟尘浓度值，第一模糊智能控制器和第二模糊智能控制器将计算处理后得到的控制频率信号输出给射流风机，射流风机根据两控制频率信号中的较大值改变运行频率，直到CO浓度值及烟尘浓度值低于中央控制计算机的设定下限值；(D)、中央控制计算机计算当前交通量及CO浓度下的CO通风风速值，并计算当前交通量及烟尘浓度下的VI通风风速值，取CO通风风速值与VI通风风速值之间的较大值作为隧道所需风速值，若隧道所需风速值大于隧道风速值，中央控制计算机控制第三模糊智能控制器计算处理接收到的隧道风速值，第三模糊智能控制器将计算处理后得到的控制频率信号输出给射流风机，射流风机根据控制频率信号改变运行频率，直到隧道风速值大于或等于隧道所需风速值。进一步，在步骤(C)中，第一模糊智能控制器的计算处理过程包括以下步骤：(C11)、模型初始化步骤，根据第一模糊智能控制器预先给定的CO设计浓度，计算出CO浓度的偏差和偏差变化率；(C12)、CO浓度偏差变量模糊化步骤，根据步骤(C11)计算出的偏差按编制好的程序计算出CO浓度的隶属度和模糊量；(C13)、CO浓度偏差变化率模糊化步骤，根据步骤(C11)计算出的偏差变化率按编制好的程序计算出CO浓度的隶属度和模糊量；(C14)、模糊推理步骤，以步骤(C12)和步骤(C13)计算出来的模糊量为输入参数，按编制好的程序在模糊规则库中查表计算出模糊控制量；(C15)、去模糊化处理步骤，把步骤(C14)计算出的模糊控制量，通过编制好的程序计算出控制频率。进一步，在步骤(C)中，第二模糊智能控制器的计算处理过程包括以下步骤：(C21)、模型初始化步骤，根据第二模糊智能控制器预先给定的烟尘设计浓度，计算出烟尘浓度的偏差和偏差变化率；(C22)、烟尘浓度偏差变量模糊化步骤，根据步骤(C21)计算出的偏差按编制好的程序计算出烟尘浓度的隶属度和模糊量；(C23)、烟尘浓度偏差变化率模糊化步骤，根据步骤(C21)计算出的偏差变化率按编制好的程序计算出烟尘浓度的隶属度和模糊量；(C24)、模糊推理步骤，以步骤(C22)和步骤(C23)计算出来的模糊量为输入参数，按编制好的程序在模糊规则库中查表计算出模糊控制量；(C25)、去模糊化处理步骤，把步骤(C24)计算出的模糊控制量，通过编制好的程序计算出控制频率。进一步，在步骤(D)中，第三模糊智能控制器的计算处理过程包括以下步骤：(D11)、模型初始化步骤，根据隧道所需风速，计算出风速的偏差和偏差变化率；(D12)、风速偏差变量模糊化步骤，根据步骤(D11)计算出的偏差按编制好的程序计算出风速的隶属度和模糊量；(D13)、风速偏差变化率模糊化步骤，根据步骤(D11)计算出的偏差变化率按编制好的程序计算出风速的隶属度和模糊量；(D14)、模糊推理步骤，以步骤(D12)和步骤(D13)计算出来的模糊量为输入参数，按编制好的程序在模糊规则库中查表计算出模糊控制量；(C15)、去模糊化处理步骤，把步骤(D14)计算出的模糊控制量，通过编制好的程序计算出控制频率。进一步，在步骤(B)中，当CO浓度值或者烟尘浓度值超出中央控制计算机的设定上限值后，CO浓度检测仪、烟尘浓度检测仪在延时1min-3min后再次检测隧道内的CO浓度值、烟尘浓度值，若CO浓度值或者烟尘浓度值仍然超出中央控制计算机的设定上限值则进行步骤(C)，若CO浓度值和烟尘浓度值已不超出中央控制计算机的设定上限值则返回步骤(A)。进一步，在步骤(C)中，当射流风机根据控制频率信号改变运行频率运行设定时间后，若CO浓度检测仪、烟尘浓度检测仪检测到的CO浓度值或烟尘浓度值低于中央控制计算机的设定下限值，则射流风机在运行3min-10min后关闭，若CO浓度值或烟尘浓度值高于中央控制计算机的设定下限值，则中央控制计算机控制第一模糊智能控制器和第二模糊智能控制器分别计算处理更新后的CO浓度值和烟尘浓度值。进一步，在步骤(D)中，当射流风机根据控制频率信号改变运行频率运行设定时间后，若隧道风速值大于或等于隧道所需风速值，则射流风机在运行3min-10min后关闭，若隧道所需风速值大于隧道风速值，则中央控制计算机控制第三模糊智能控制器计算处理更新后的隧道风速值。本专利技术的有益效果：本专利技术的隧道智能通风控制方法，通过实时CO浓度值、烟尘浓度值、隧道风速值及隧道交通量反馈循环，充分发挥射流风机变频调速的特征，不断调整当前控制量，最大限度地达到运营工况下的节能减排、高效通风、智能管理。本专利技术的隧道智能通风控制方法是一个闭环的反馈调节过程，其通过现场检测仪反馈的污染物浓度、风速、交通路参数参数，计算相应的偏差及偏差变化率，再根据预设的模糊控制规则调整比例系数Kp、积分作用系数Ki、微分作用系数Kd的取值，通过PID运算得到变频器的控制频率，控制射流风机变频运转，迅速改变速调内通风环境，循环反馈污染物浓度、风速参数并不间断计算输出当前控制频率，实现按需通风。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的原理框图；图2为本专利技术的控制结构图。具体实施方式本专利技术的隧道智能通风控制方法，包括以下步骤：(A)、CO浓度检测仪、烟尘浓度检测仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道智能通风控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)、CO浓度检测仪、烟尘浓度检测仪、风速传感仪和交通量记录仪分别检测隧道内的CO浓度值、烟尘浓度值、隧道风速值及隧道交通量，CO浓度检测仪、烟尘浓度检测仪和风速传感仪将CO浓度值、烟尘浓度值、隧道风速值及隧道交通量上传至中央控制计算机；(B)、中央控制计算机对CO浓度值、烟尘浓度值进行判断，若CO浓度值或者烟尘浓度值超出中央控制计算机的设定上限值则进行步骤(C)，若CO浓度值和烟尘浓度值均未超出中央控制计算机的设定上限值则进行步骤(D)；(C)、中央控制计算机控制第一模糊智能控制器和第二模糊智能控制器分别计算处理接收到的CO浓度值和烟尘浓度值，第一模糊智能控制器和第二模糊智能控制器将计算处理后得到的控制频率信号输出给射流风机，射流风机根据两控制频率信号中的较大值改变运行频率，直到CO浓度值及烟尘浓度值低于中央控制计算机的设定下限值；(D)、中央控制计算机计算当前交通量及CO浓度下的CO通风风速值，并计算当前交通量及烟尘浓度下的VI通风风速值，取CO通风风速值与VI通风风速值之间的较大值作为隧道所需风速值，若隧道所需风速值大于隧道风速值，中央控制计算机控制第三模糊智能控制器计算处理接收到的隧道风速值，第三模糊智能控制器将计算处理后得到的控制频率信号输出给射流风机，射流风机根据控制频率信号改变运行频率，直到隧道风速值大于或等于隧道所需风速值。...

【技术特征摘要】
1.一种隧道智能通风控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(A)、CO浓度检测仪、烟尘浓度检测仪、风速传感仪和交通量记录仪分别检测隧道内的CO浓度值、烟尘浓度值、隧道风速值及隧道交通量，CO浓度检测仪、烟尘浓度检测仪和风速传感仪将CO浓度值、烟尘浓度值、隧道风速值及隧道交通量上传至中央控制计算机；(B)、中央控制计算机对CO浓度值、烟尘浓度值进行判断，若CO浓度值或者烟尘浓度值超出中央控制计算机的设定上限值则进行步骤(C)，若CO浓度值和烟尘浓度值均未超出中央控制计算机的设定上限值则进行步骤(D)；(C)、中央控制计算机控制第一模糊智能控制器和第二模糊智能控制器分别计算处理接收到的CO浓度值和烟尘浓度值，第一模糊智能控制器和第二模糊智能控制器将计算处理后得到的控制频率信号输出给射流风机，射流风机根据两控制频率信号中的较大值改变运行频率，直到CO浓度值及烟尘浓度值低于中央控制计算机的设定下限值；(D)、中央控制计算机计算当前交通量及CO浓度下的CO通风风速值，并计算当前交通量及烟尘浓度下的VI通风风速值，取CO通风风速值与VI通风风速值之间的较大值作为隧道所需风速值，若隧道所需风速值大于隧道风速值，中央控制计算机控制第三模糊智能控制器计算处理接收到的隧道风速值，第三模糊智能控制器将计算处理后得到的控制频率信号输出给射流风机，射流风机根据控制频率信号改变运行频率，直到隧道风速值大于或等于隧道所需风速值。2.根据权利要求1所述的隧道智能通风控制方法，其特征在于，在步骤(C)中，第一模糊智能控制器的计算处理过程包括以下步骤：(C11)、模型初始化步骤，根据第一模糊智能控制器预先给定的CO设计浓度，计算出CO浓度的偏差和偏差变化率；(C12)、CO浓度偏差变量模糊化步骤，根据步骤(C11)计算出的偏差按编制好的程序计算出CO浓度的隶属度和模糊量；(C13)、CO浓度偏差变化率模糊化步骤，根据步骤(C11)计算出的偏差变化率按编制好的程序计算出CO浓度的隶属度和模糊量；(C14)、模糊推理步骤，以步骤(C12)和步骤(C13)计算出来的模糊量为输入参数，按编制好的程序在模糊规则库中查表计算出模糊控制量；(C15)、去模糊化处理步骤，把步骤(C14)计算出的模糊控制量，通过编制好的程序计算出控制频率。3.根据权利要求2所述的隧道智能通风控制方法，其特征在于，在步骤(C)中，第二模糊智能控制器的计算处理过程包括以下步骤：(C21)、模型初始化步骤，根据第二模糊智能控制器预先给定的烟尘设计浓度，计算出烟尘浓度的偏差和偏差变化率；(C22)、烟尘浓度偏差变量模糊化步骤，根据步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，刘勇，李科，邹洋，陈豪，向乐，左远正，廖志鹏，蒋犁，潘勇，
申请(专利权)人：招商局重庆交通科研设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50