CN117090636A - 特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法 - Google Patents
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Classifications
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
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- E21F1/00—Ventilation of mines or tunnels; Distribution of ventilating currents
- E21F1/003—Ventilation of traffic tunnels
Abstract
本发明提供特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，涉及隧道通风节能智能控制及配置优化方法技术领域。特长隧道通风节能智能控制终端，包括机箱，所述机箱内部中心位置固定设置有换风机芯，所述换风机芯输入端和输出端分别固定设置有进气涡扇和出风涡扇，所述进气涡扇输入端固定设置有进气流量计，所述出风涡扇输出端位置固定设置有出风流量计，所述机箱两侧均固定设置有固定架，所述机箱内部靠前侧中心位置固定设置有控制中心。提供了特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，在满足隧道的安全运营的要求下，对特长高速公路隧道的自然风通风节能控制技术进行了研究，同时利用智能控制监控平台有效、智能调节风机运行以达到节能减排目的。
Description
技术领域
本发明涉及隧道通风节能智能控制及配置优化方法技术领域，具体为特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法。
背景技术
随着我国经济蓬勃发展及国家对高等级公路建设事业的支持，目前，公路隧道越修越多，越修越长。我国已然成为世界上拥有公路隧道座数最多的国家。对于这些公路隧道而言，尤其是特长隧道，复杂的通风系统不仅导致工程造价急剧增加，而且还使隧道的运营费用大幅上升。国内外建设经验表明，长大公路隧道通风设备投资及土建费用占到整个工程造价的30％～40％。并且，在隧道运营阶段，通风费用亦是一笔巨大的开支。另外，就费用支出形式而言，土建投资是静态投资，而运营费用却是动态累积的。因此，如何科学合理地设计隧道运营后的通风体系，充分发挥其安全高效的服务功能，获取最大的社会经济效益，俨然已成为隧道建设管理部门的一个重要课题。
隧道作为道路不可或缺的部分，不仅加快了往来旅客的速度，而且大大地缩短了两地之间的距离，并且联系了两地而之间的人际往来、文化交流，推动了社会的文明以及经济的发展。我国是个幅员辽阔的大国且多山脉，很多地区的交通主要是依靠公路，因此隧道的快速发展必不可少。
对于隧道内部环境通风按照原理大致可分为自然通风和智能通风两种。自然通风是在不借助通风设备的前提下，完全依靠汽车行驶过程中带来的交通活塞风和自然风的共同作用，将隧道内的污染气体排出洞外。智能通风控制是根据隧道交通流、交通工况的实际情况，通过提高通风机的效率与合理使用，达到安全与节能的目的
就隧道通风的意义而言，因为隧道相对于公路其他路段，是一个相对闭塞的系统，汽车在穿过隧道过程中，会排放出CO和微小固体燃烧颗粒等污染物。这些污染物若不及时排除隧道，经过长时间的累积，会达到一定的浓度，从而影响甚至危及着乘车人员的身体安全。所以有必要设置通风，将这些污染物排除隧道。然而通风系统在维持一个健康、清洁的隧道环境的同时，却消耗着巨大的电能。由于隧道通风一般采用大功率的射流风机(功率为30KW左右)，在保证隧道清洁指标的基础上，采取怎样的控制策略来减少风机开启时间和频繁次数，同时使得控制系统有很好的可靠性和自动化水平，成为当今隧道通风控制系统设计和研究的热点和难点。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，在满足隧道的安全运营的要求下，对特长高速公路隧道的自然风通风节能控制技术进行了研究，同时利用智能控制监控平台有效、智能调节风机运行以达到节能减排目的。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：特长隧道通风节能智能控制终端，包括机箱，所述机箱内部中心位置固定设置有换风机芯，所述换风机芯输入端和输出端分别固定设置有进气涡扇和出风涡扇，所述进气涡扇输入端固定设置有进气流量计，所述出风涡扇输出端位置固定设置有出风流量计。
优选的，所述机箱两侧均固定设置有固定架。
优选的，所述机箱内部靠前侧中心位置固定设置有控制中心。
特长隧道通风节能智能控制及配置优化系统，包括CO传感器、VI传感器、风速传感器和车辆检测器，所述CO传感器、VI传感器、风速传感器和车辆检测器连接有中心计算机，所述中心计算机连接有可编程控制器PLC，所述可编程控制器PLC连接有一号控制器、二号控制器和n#控制器，所述一号控制器、二号控制器和n#控制器分别连接有一号电机、二号电机和n#电机，所述一号电机、二号电机和n#电机分别连接有一号风机、二号风机和n#风机。
特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，具体包括以下步骤：
S1.长期监测
通过对隧道内全年自然风进行检测，获得隧道内全年自然风风速风向规律，进而获取全年的自然风风速风向数据；
S2.获取设计风速
根据S1检测获得的隧道内全年的自然风风速风向数据，设置合适的设计风速；
S3.风机选用
根据S2获取设计风速选择较为适宜的风机型号，避免过度追求高性能的风机，导致控制终端产生不必要的能耗损失；
S4.控制终端布置位置分析
对具体控制终端的布置进行全方位分析，确保各组控制终端的布置协调有序，尤其是在纵向间距上，形成较为理想的协调性，避免可能出现的设置过密导致机组运行压力过大问题；
S4.检测污染物浓度
通过多个控制终端的多个CO传感器和多个VI传感器检测隧道空间内污染物含量指数；
S5.控制终端开启控制
采用前馈式模糊控制方式，将污染物浓度采用检测数值盒与设定值进行比较，通过一定的计算，直接控制开启风机
S6.车流量数据获得
利用多个控制终端的多个车辆检测器对经过车辆单位时间通过量进行检测，并采集经过车辆型号；
S7.车流量数据预先反馈
将交通流量作为CO浓度和VI值的干扰量，系统将根据检测到的车流量，来预报下一时刻的CO浓度和VI值，并确定风机开启数。
优选的，利用自然风进行节能通风的控制方式可以根据气象资料，按时段控制，或通过隧道内风速进行实时精确控制。
优选的，S2和S4通过数值模拟确定最为有效的风机布置方案以及通过模拟通过实现智能控制系统智能、有效、节能的控制风机启停。
优选的，S5前馈式控制的基本思想就是根据进入过程的扰动量(包括外界扰动和设定值的变化)，产生合适的控制作用，控制被控量不发生偏差。
(三)有益效果
本发明提供了特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法。具备以下有益效果：
1、本发明提供了特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，在自然风速确定方法方面，考虑风速和风向的逐渐变化过程，基于隧道内自然风速加权值和保证率双因素，提出了综合考虑随机性的隧道内自然风设计风速概率计算方法。
2、本发明提供了特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，在自然风计算方法方面，考虑了不同交通流量、不同车型占比下产生的交通风对长大隧道运营通风的风力补偿效果，研究了倾斜角度和截面形状对通风井排风效果的影响，并基于此建立了自然风－交通风－竖井耦合互补风量计算方法。
3、本发明提供了特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，在智能控制监控平台改造方面，运用互联网技术建立基于数据驱动的隧道通风系统输入－输出模型，结合深度学习技术和Python可视化编程语言，通过图形元素映射数据信息，为隧道通风系统控制数据信息提供探索、分析和推理，完成数据的实现显示、统计分析、报表打印、数据存储等工作，利用隧道内风速、风向、CO、VI、车流量等核心指标实时监控和动态显示，实现了通风系统智能远程精准控制；对风机耗能情况进行统计分析，形成月、季度和年度报表，并根据统计数据进行控制算法优化，另可实现风机的运行情况、失速失灵控制和预警预报的监控，以及其他所需功能的嵌套和并行。
附图说明
图1为本发明的控制终端轴测示意图；
图2为本发明的控制终端内部结构轴侧示意图；
图3为本发明的系统变频原理示意图；
图4为本发明的速度－密度线性模型示意图；
图5为本发明的交通流量预测数据对比曲线示意图；
图6为本发明的隧道几何模型示意图；
图7为本发明的隧道网格划分示意图；
图8为本发明的网格无关性检验对比示意图；
图9为本发明的风场分布云图；
图10为本发明的温度场云图；
图11为本发明的不同车辆的湍流耗散示意图；
图12为本发明的数学模型架构组成示意图；
图13为本发明的软件菜单界面示意图；
图14为本发明的软件页框界面示意图；
图15为本发明的软件登录界面示意图；
图16为本发明的软件主功能界面示意图；
图17为本发明的软件车流量走向监控界面示意图；
图18为本发明的软件风机开启状态界面示意图；
图19为本发明的软件参数设置一号界面示意图；
图20为本发明的软件参数设置二号界面示意图。
其中，1、机箱；2、固定架；3、换风机芯；4、进气涡扇；5、进气流量计；6、控制中心；7、出风流量计；8、出风涡扇；9、CO传感器；10、VI传感器；11、风速传感器；12、车辆检测器；13、中心计算机；14、可编程控制器PLC；15、一号控制器；16、二号控制器；17、n#控制器；18、一号电机；19、二号电机；20、n#电机；21、一号风机；22、二号风机；23、n#风机。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1-2所示，本发明实施例提供特长隧道通风节能智能控制终端，包括机箱1，机箱1内部中心位置固定设置有换风机芯3，换风机芯3输入端和输出端分别固定设置有进气涡扇4和出风涡扇8，进气涡扇4输入端固定设置有进气流量计5，出风涡扇8输出端位置固定设置有出风流量计7，实现换气通风功能的同时计算进气出风的空气流量；
机箱1两侧均固定设置有固定架2，机箱1内部靠前侧中心位置固定设置有控制中心6，通过多个固定架2对机箱1进行固定安装。
实施例2
如图3所示，本发明实施例提供特长隧道通风节能智能控制及配置优化系统，包括CO传感器9、VI传感器10、风速传感器11和车辆检测器12，CO传感器9、VI传感器10、风速传感器11和车辆检测器12连接有中心计算机13，中心计算机13连接有可编程控制器PLC14，可编程控制器PLC14连接有一号控制器15、二号控制器16和n#控制器17，一号控制器15、二号控制器16和n#控制器17分别连接有一号电机18、二号电机19和n#电机20，一号电机18、二号电机19和n#电机20分别连接有一号风机21、二号风机22和n#风机23。
对于系统工作原理：
一、概况
隧道内各种汽车废气排放产生大量有尾气、风尘、并导致气温升高，隧道安装风机，使隧道内的空气流动，排出汽车尾气，流入新鲜空气，这样能让隧道里面的汽车尾气得到稀释，减小伤害。隧道内风机一般按照最大新鲜空气需求选择风机，且该隧道现选用有软起动控制方式，所有的风机都以工频方式、最大负荷状态运行，造成极大能源浪费。
变频调速技术能够保证隧道通风系统运行的平稳性、可靠性和节能性。在降低运行噪声和振动，减少通风设备机械冲击的同时，又延长了通风设备的使用寿命。变频调速技术在公路隧道通风设备中具有较高的适用性，结合公路隧道通风风阻特性曲线和风机特性，分析了变频调速技术节能的基本原理，并讨论了其应用的可行性。
二、风机变频技术原理
1、变频器工作原理
变频器在保证电机原有性能不变，继而把标准50Hz工业交流电转化成所需频率的交流电。变频调速是采取调整电机定子绕组供电频率的方式来实现设备不同频率下拥有不同转速。
2、风机变频原理
风机的输出风量由其转速决定，而风机是由电动机驱动的，即电动机的转速决定了风机的输出风量。因此通过改变电动机的转速就可以实现对风机输出风量的调节。
由电机理论可知，交流异步电动机的转速与电源频率成正比，与电动机的极对数成反比，由下式确定：
n＝60fP
式中：
n－异步电动机的转速
f－电动机的电源频率
P－电动机的磁极对数
由上式可以看出，通过调节电动机交流电源频率f，可以实现对电动机转速n的调节。采用电动机变频调速，并采用恰当的控制方式，就可以方便的实现根据不同情况所需要的风量而改变风机输出风量从而达到节约能源的目的。
3、智能变频通风设计原理
模糊控制法是常用的道通风控制措施，该方法是根据隧道内检测器检测到的温湿度、CO浓度、粉尘浓度等作为基本的控制参数分别与其设定值比较后进行模糊处理，根据模糊处理后计算比较所得最大通风量来控制风机启动组数以及相应转速。
通过在隧道中建立对应的调控系统，通过智能变频技术对风机等通风设备调节和控制，以减少全过程通风的能源消耗并达到环保要求。通风系统的组成模块主要包括：控制对象、监控系统、上位机、下位机、变频器以及工业以太交换机。监控系统和上位机分别起到信息的实时采集和实时处理的功能，两者通过以太网连接并将数据传递给下位机。下位机通过控制变频系统进而间接控制通风系统，即风机。此外，控制对象即通风系统的行为运作的相关信息，如风速、转速等同样被监控系统实时监控，监控系统也不断将这些数据向上位机传输，并进一步指导系统调节，形成系统循环作业。
三、风机变频技术的主要特点
变频调速技术相比传统的台数控制方式，具有如下优点：①可使得电机进行连续调速，并且操作者可选择最佳运行速度；②电机启动电流小，不会对电机的绝缘层造成损伤，因而可增加设备的使用寿命，低速运转时还可定转矩输出；③运行的最高速度不受电源因素的影响，即最大工作输出能力不会受到电源频率及谐波等因素的影响。在各种变频调速技术中，变压变频调速技术由于其具有性能好、效率高等特点，因而应用十分广泛。同时调节电机定子通过电流的频率和电压，是变压变频调速技术的关键调节形式。其在转差功率不变的情况下，机械性能又能得到平行的移动，因而成为当前交流调速技术主要的发展方向。
四、主要应用标准
《变频电机用G系列冷却风机技术规范》GB/T22712-2008、《风机泵类负载变频调节电传动系统及应用技术条件》、GB/T21056-2007、《一般用途轴流通风机技术条件》、JB/10562-2006、《公路隧道施工技术规范》、JTGF60-2009。
五、预测应用效果
1.应用效果
①、故障率大为降低，维护工作量大为减少。
②、运行稳定，可靠，操作简单灵活，因而节能效果明显。
2.经济效益分析
①、直接经济分析
根据上表风机变频理论节能分析表可知，当风机频率降低时转速、轴功率都会降低，节电率显著增加。因此，在保证隧道通风条件良好的情况下适当降低风机频率可以调高隧道通风节电率。按照目前六盘山特长隧道风机使用状况可以估算加装变频器后可节约20％左右的电量。
②、间接经济分析
通过变频节能改造，使电动机既实现软启动，也是风机在低速运行时消除了喘振现象，风机运行平稳，减轻了风机叶轮及轴承等部件的磨损，提高了设备的可靠性。
六、变频通风系统设计
6.1风机工况
不同盾构区间的通风风机安装控制需求不一，但可根据进、排风口位置分段，两口之间为一段。每段又可分为单组风机和多组风机。
(1)每组风机单独控制，每组风机根据具体使用情况设计，则每组需要安装1台变频器。
(2)全线分段控制，多台风机低功率工作比单风机工作耗能少，推荐段内风机共同控制，则每段内多组风机共安装1台变频器。
(3)段内组合控制，当每段过长且隧道内部污染物浓度经常变化大，则可根据设计在所需位置另安装1台变频器，单独控制。
6.2监控器设计
通过经验或数值计算等方式确定隧道内部通风控制点，在控制点安装温湿度、CO、粉尘浓度、风速监控器等，通过控制，点的控制数据确定或反馈各段隧道所需的通风量。为了更好地监控通风系统的运行，还应在风机上安装转速传感器等，完善通风系统信息化，可以更好的了解风机工作情况并能提前确定风机异常等情况，避免突发事故。
6.3变频器的选择
变频器输出电压为380—650V，输出的功率为0.75-400kW，工作频
率位于0-400Hz之间，主电路均使用交一直一交电路。其主要有4种控制方式：
(1)正弦脉宽调制(SPWM)控制方式：
(2)电压空间矢量(SVPWM)控制方式；
(3)矢量控制(VC)方式；
(4)直接转矩控制(DTC)方式。
除了控制方式，选择变频器的时候还要考虑通风控制系统的连接方式接口型号、设计功率、调节方式等的确定。
6.4通风模式
风机变频调节可以实现多级调节，最低档位按额定转速的1/2取值。这样可以防止变频器在不停改变电源频率状态下影响电机转子损耗产生的波动。变频控制设计过渡区间，即两个档位之间设计向下重叠区，当计算风速刚好超过5挡风力大于4挡，立以此类推)时，控制变频器调到5挡，但若计算风速降呈到5挡以下时，根据程序设计，风速仍在5挡，除非计算风速有较大降低，才向下调挡，这样提高了控制系统的抗干扰能力以及风机工作的稳定性。
实施例3
如图4-11所示，本发明实施例提供特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，具体包括以下步骤：
S1.长期监测
通过对隧道内全年自然风进行检测，获得隧道内全年自然风风速风向规律，进而获取全年的自然风风速风向数据；
S2.获取设计风速
根据S1检测获得的隧道内全年的自然风风速风向数据，设置合适的设计风速；
S3.风机选用
根据S2获取设计风速选择较为适宜的风机型号，避免过度追求高性能的风机，导致控制终端产生不必要的能耗损失；
S4.控制终端布置位置分析
对具体控制终端的布置进行全方位分析，确保各组控制终端的布置协调有序，尤其是在纵向间距上，形成较为理想的协调性，避免可能出现的设置过密导致机组运行压力过大问题；
S4.检测污染物浓度
通过多个控制终端的多个CO传感器和多个VI传感器检测隧道空间内污染物含量指数；
S5.控制终端开启控制
采用前馈式模糊控制方式，将污染物浓度采用检测数值盒与设定值进行比较，通过一定的计算，直接控制开启风机
S6.车流量数据获得
利用多个控制终端的多个车辆检测器对经过车辆单位时间通过量进行检测，并采集经过车辆型号；
S7.车流量数据预先反馈
将交通流量作为CO浓度和VI值的干扰量，系统将根据检测到的车流量，来预报下一时刻的CO浓度和VI值，并确定风机开启数，这种控制方式可以解决隧道污染物状况变化快，通风不稳定的问题；
利用自然风进行节能通风的控制方式可以根据气象资料，按时段控制，或通过隧道内风速进行实时精确控制，S2和S4通过数值模拟确定最为有效的风机布置方案以及通过模拟通过实现智能控制系统智能、有效、节能地控制风机启停，S5前馈式控制的基本思想就是根据进入过程的扰动量(包括外界扰动和设定值的变化)，产生合适的控制作用，控制被控量不发生偏差；
隧道通风各相关数学模型中，交通流量是一个重要的影响参数。交通流量影响着隧道内污染物的排放、扩散等，因此准确把握这一参数有着重要的意义。通过对交通流量的分析进一步得到了得到速度－密度线性模型，如图4所示。从另一方面考虑，隧道通风系统是一个大时滞、非线性系统，当传感器检测到隧道内污染物超标并且车流量不断加大时，再通过控制系统做出反应，开启更多风机来加快污染物稀释速率时，就有可能因为浓度超标酿成事故。而当隧道污染物浓度过低且车流量递减时，在等到传感器检测到污染物浓度低于预设值时，再关闭风机，这种控制方法却不利于节能。因此，通过预测下一时刻交通量的大小，可以实现污染物浓度的预测控制，对于节约电能和保证隧道通风安全有着重要意义；
此外，如图5，结合隧道斜井及隧道洞口的长期气象监测数据，考虑斜竖井对自然风利用的影响，建立分段式隧道各区段风量风压平衡建立非线性方程组，通过求解非线性方程组可得到隧道各区段风量的理论解，从而求的对应的各区段风速及风向。在理论计算公式的基础上采用编程计算的方法，计算得到六盘山隧道洞内自然风数据。对计算结果进行统计分析，得到隧道洞内自然风分布及变化规律。
对于污染物浓度和扩散规律研究，如图6，分析长大隧道内车辆通过公路隧道过程中产生的污染物扩散和浓度变化情况时，结合一种可实现的k-ε湍流模型。同时与重叠网格模型相结合，利用计算流体动力学软件建立隧道模型以模拟在不同车速情况下长大隧道内有害气体和超细颗粒物等污染物扩散及浓度分析，为优化隧道通风系统设计和运行管理奠定基础。隧道几何模型如图7所示。
模拟时将汽车排气管出口设为速度入口边界条件。在隧道垂直方向上，计算区域周围的壁面设置为无滑移壁面条件，同时汽车外表面设置为滑移和绝热壁面条件，最后，将隧道顶棚和地面设置为无滑移绝热壁面条件。采用重叠网格法作为动态网格划分方法。采用重叠网格法时，计算区域通常分为背景区域和重叠网格区域两部分。如图5所示。同时为了评估所建立的数值模型在模拟污染物扩散方面的能力和稳定性，我们进行了网格无关性检验，如图8所示。
通过研究不同位置风机处的CO等有害气体和不同粒径的超细颗粒在不同浓度下的变化特征，可以计算总结出风机对于污染物的影响范围，最后通过做不同车速下的对比模拟，可以得出在不同时速对车辆尾气排放的污染物的改变和影响，如图9、图10、图11所示。
实施例4：
根据本方法使用的软件情况如下：
1参考资料：
1、计算机软件用户手册国家标准
2、信息系统分析与设计 刘鲁编 北航出版社
2使用方法
2.1功能
隧道风机智能控制系统软件旨在对隧道通风系统进行优化控制，通过灰色预测车流量和改进模糊控制策略对风机的启停状态进行了优化控制，从而完成对隧道通风系统的节能优化控制，在保证公路隧道空气质量的前提下，提高风机工作效率，为运营单位降低运营成本。
2.2性能
该系统性能稳定，符合用户要求。
2.3安全保密
系统具有较好的安全保密机制，每人在使用系统前必须先登录，依自己的权限使用系统。
2.4系统介绍
该软件是基于灰色预测算法和隧道通风系统的数学模型，采用matlab软件编程开发，主要用于隧道风机控制优化空气质量。
隧道通风系统的数学模型主要由空气动力学模型、污染物扩散模型、交通流模型和控制模型组成如图12所示。
该软件在启动之后，先进行数据初始化，基于现有车流量、空气质量和风机状态对风机状态进行调整。软件需要接受传感器数据。该软件作为PLC上位机应用。该软件在模糊控制的同时对车流量进行灰色预测，使得对于隧道风机开启台数以及隧道空气质量更加合理。
软件的主要功能有：
使用灰色预测算法对下一时段车流量进行预测。
利用模糊算法控制隧道风机开启台数。模糊控制输入为车流量预测和当前隧道空气污染物浓度。
对隧道内污染物浓度、车流量、风机开启台数进行记录，得到曲线水平。
3运行环境
3.1硬件设备
酷睿i57500及以上、16G内存、1T硬盘。
3.2支持软件
开发工具matlab2021b。
4使用过程
4.1操作界面中主要对象使用说明
本系统的操作采用统一的用户界面，操作界面中的主要对象先介绍如下，以后再遇到此对象是不在详细说明。
1菜单 2页框 3按钮 4文本框 5单选按钮
①图示：菜单的形式如图13所示
②功能：菜单展示系统的全部功能。菜单分为主菜单和子菜单，位于屏幕顶端的为主菜单，每一菜单项具有系统的一大功能，点击某一菜单项可往下拉出另一菜单称为下拉值菜单。
③操作：层层单机直到功能程序。
2页框
①图示：页框形式如图14所示：
②功能：页框是若干功能集合体，以方便用户的操作和对照。
③操作：用鼠标单机即可转到新的一页。若单机当前页，屏幕状态不变。
4.2使用说明
本系统各窗口界面操作基本相同，编辑按钮是对参数进行设置；取消和关闭按钮是取消操作、退出编辑窗口。
4.2.1登录界面
根据图15，此处功能主要为对软件进行权限登录。
4.2.2主功能页
如图16，此处为软件的主功能页，显示了软件的主要功能，包括隧道车流量预测、CO和VI浓度显示、风机状态显示以及隧道参数的设置。
4.2.3实时车流量显示、预测、风机数量变化计算
如图17，此处功能为实时车流量采集监控，包含了一段时间内的车流量数据，随着时间实时更新并且作为预测下一时间段车流量的原始数据。横坐标为时间，纵坐标为车流量。
此处功能为显示下一时间段的预测车流量。通过对下一时间段车流量预测计算进而有预测的对风机进行预测性控制，进而使得控制更加准确。
此处功能是通过预测车流量结合空气动力学模型对风机的增减台数进行控制计算。输入前六个时间段车流量、CO和VI实测浓度以及隧道车辆数，通过算法计算风机下一时间段增减台数，从而提前对风机开启数量进行调整。
此处的功能是对隧道中的CO和VI浓度进行监控，在CO和VI浓度超过最大设定值进行报警，保证其浓度在安全范围之内。
4.2.4风机开启状态显示
根据图18，此处功能为监控隧道风机状态，包括风机的启停状态以及风机的增减状态。
4.2.5参数设置
根据图18和图19，此处功能为对软件参数进行设置，其中包括设计参数和隧道参数，软件按内置算法通过输入的隧道参数对隧道风机进行控制计算，从而实现对风机启停状态的控制。
4.2.6退出系统
根据图20，当操作人员完成本次操作需要退出系统时，直接点击系统界面右上角的“×”即可退出系统。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.特长隧道通风节能智能控制终端，包括机箱(1)，其特征在于：所述机箱(1)内部中心位置固定设置有换风机芯(3)，所述换风机芯(3)输入端和输出端分别固定设置有进气涡扇(4)和出风涡扇(8)，所述进气涡扇(4)输入端固定设置有进气流量计(5)，所述出风涡扇(8)输出端位置固定设置有出风流量计(7)。
2.根据权利要求1所述的特长隧道通风节能智能控制终端，其特征在于：所述机箱(1)两侧均固定设置有固定架(2)。
3.根据权利要求1所述的特长隧道通风节能智能控制终端，其特征在于：所述机箱(1)内部靠前侧中心位置固定设置有控制中心(6)。
4.特长隧道通风节能智能控制及配置优化系统，包括CO传感器(9)、VI传感器(10)、风速传感器(11)和车辆检测器(12)，其特征在于：所述CO传感器(9)、VI传感器(10)、风速传感器(11)和车辆检测器(12)连接有中心计算机(13)，所述中心计算机(13)连接有可编程控制器PLC(14)，所述可编程控制器PLC(14)连接有一号控制器(15)、二号控制器(16)和n#控制器(17)，所述一号控制器(15)、二号控制器(16)和n#控制器(17)分别连接有一号电机(18)、二号电机(19)和n#电机(20)，所述一号电机(18)、二号电机(19)和n#电机(20)分别连接有一号风机(21)、二号风机(22)和n#风机(23)。
5.特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.长期监测
通过对隧道内全年自然风进行检测，获得隧道内全年自然风风速风向规律，进而获取全年的自然风风速风向数据；
S2.获取设计风速
根据S1检测获得的隧道内全年的自然风风速风向数据，设置合适的设计风速；
S3.风机选用
根据S2获取设计风速选择较为适宜的风机型号，避免过度追求高性能的风机，导致控制终端产生不必要的能耗损失；
S4.控制终端布置位置分析
对具体控制终端的布置进行全方位分析，确保各组控制终端的布置协调有序，尤其是在纵向间距上，形成较为理想的协调性，避免可能出现的设置过密导致机组运行压力过大问题；
S4.检测污染物浓度
通过多个控制终端的多个CO传感器和多个VI传感器检测隧道空间内污染物含量指数；
S5.控制终端开启控制
采用前馈式模糊控制方式，将污染物浓度采用检测数值盒与设定值进行比较，通过一定的计算，直接控制开启风机
S6.车流量数据获得
利用多个控制终端的多个车辆检测器对经过车辆单位时间通过量进行检测，并采集经过车辆型号；
S7.车流量数据预先反馈
将交通流量作为CO浓度和VI值的干扰量，系统将根据检测到的车流量，来预报下一时刻的CO浓度和VI值，并确定风机开启数。
6.根据权利要求5所述的特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，其特征在于：利用自然风进行节能通风的控制方式可以根据气象资料，按时段控制，或通过隧道内风速进行实时精确控制。
7.根据权利要求5所述的特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，其特征在于：S2和S4通过数值模拟确定最为有效的风机布置方案以及通过模拟通过实现智能控制系统智能、有效、节能地控制风机启停。
8.根据权利要求5所述的特长隧道通风节能智能控制及配置优化方法，其特征在于：S5前馈式控制的基本思想就是根据进入过程的扰动量(包括外界扰动和设定值的变化)，产生合适的控制作用，控制被控量不发生偏差。
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