JP2946970B2 - 道路トンネルの換気自動制御装置 - Google Patents
道路トンネルの換気自動制御装置Info
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- JP2946970B2 JP2946970B2 JP28918092A JP28918092A JP2946970B2 JP 2946970 B2 JP2946970 B2 JP 2946970B2 JP 28918092 A JP28918092 A JP 28918092A JP 28918092 A JP28918092 A JP 28918092A JP 2946970 B2 JP2946970 B2 JP 2946970B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、道路トンネル内の汚染
状態に従って、換気機を自動制御する換気自動制御装置
に係り、特に汚染状態を予測して換気機を制御する予測
制御方式の換気自動制御装置に関する。
状態に従って、換気機を自動制御する換気自動制御装置
に係り、特に汚染状態を予測して換気機を制御する予測
制御方式の換気自動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】制御の対象プロセスが複雑であり制御に
よって生じるプロセスへの影響を正確に予測することが
難しいもの、又は制御量の決定がプロセス全体に大きく
影響する場合は、予測制御方式が一般的に用いられてい
る。
よって生じるプロセスへの影響を正確に予測することが
難しいもの、又は制御量の決定がプロセス全体に大きく
影響する場合は、予測制御方式が一般的に用いられてい
る。
【０００３】予測制御方式は、プロセスに対し制御指示
を行う際、複数の制御案を設定し各制御案で制御を行っ
た場合のプロセスの状態を予測し、この予測値を評価し
最適な制御案を選択するものである。
を行う際、複数の制御案を設定し各制御案で制御を行っ
た場合のプロセスの状態を予測し、この予測値を評価し
最適な制御案を選択するものである。
【０００４】ここで、上記の予測、及び評価において、
対象プロセス自身が不確定要素を含んでおり数式モデル
では完全な予測及び評価が行い難いものに対し、ファジ
ィ理論を応用することが各種行われており、有効性が確
認されている。
対象プロセス自身が不確定要素を含んでおり数式モデル
では完全な予測及び評価が行い難いものに対し、ファジ
ィ理論を応用することが各種行われており、有効性が確
認されている。
【０００５】予測制御方式を道路トンネル内の換気制御
に応用した自動制御装置の例を図４に示す。予測部１は
トンネルの内外に設置した計測器を有する計測部２から
現在の汚染状態計測値を取込む。計測部２は、トンネル
内の煤煙透過率（視界の良さ）計測値ＶＩと、トラフィ
ックカウンタの計測値として得るトンネル内交通量計測
値ＴＣと、一酸化炭素濃度計測値ＣＯと、トンネル内の
風向風速計測値ＷＳ等を計測する。
に応用した自動制御装置の例を図４に示す。予測部１は
トンネルの内外に設置した計測器を有する計測部２から
現在の汚染状態計測値を取込む。計測部２は、トンネル
内の煤煙透過率（視界の良さ）計測値ＶＩと、トラフィ
ックカウンタの計測値として得るトンネル内交通量計測
値ＴＣと、一酸化炭素濃度計測値ＣＯと、トンネル内の
風向風速計測値ＷＳ等を計測する。
【０００６】制御案出力部３は、多数台の換気機につい
て運転可能なすべての組合せになる運転台数の制御案を
出力する。
て運転可能なすべての組合せになる運転台数の制御案を
出力する。
【０００７】これらの各制御案と各計測値から予測部１
は各制御案別に制御を行った場合のトンネル内の汚染状
態及び必要電力量を予測する。この予測は、煤煙透過率
予測値ＶＩfと、一酸化炭素濃度予測値ＣＯfと、換気機
の消費電力量予測値Ｐf及び換気機の切替電力量予測値
ΔＰf等を得る。
は各制御案別に制御を行った場合のトンネル内の汚染状
態及び必要電力量を予測する。この予測は、煤煙透過率
予測値ＶＩfと、一酸化炭素濃度予測値ＣＯfと、換気機
の消費電力量予測値Ｐf及び換気機の切替電力量予測値
ΔＰf等を得る。
【０００８】評価部４は、各制御案別の予測値ＶＩf，
ＣＯf，Ｐf，ΔＰf等から制御案別の評価を行う。この
評価は、換気制御の目的となる安全な環境をトンネル利
用者に提供すること及び必要最小限の電力量を得ること
に基づいてなされる。安全な環境は、安全な視界を得る
ために煤煙透過率予測値ＶＩfがある一定基準以上にな
り、かつ有害ガスを少なくするために一酸化炭素濃度予
測値ＣＯfがある一定基準以下になること等が評価対象
となる。電力量は省エネルギーになるよう最小限の電力
量が評価対象となる。
ＣＯf，Ｐf，ΔＰf等から制御案別の評価を行う。この
評価は、換気制御の目的となる安全な環境をトンネル利
用者に提供すること及び必要最小限の電力量を得ること
に基づいてなされる。安全な環境は、安全な視界を得る
ために煤煙透過率予測値ＶＩfがある一定基準以上にな
り、かつ有害ガスを少なくするために一酸化炭素濃度予
測値ＣＯfがある一定基準以下になること等が評価対象
となる。電力量は省エネルギーになるよう最小限の電力
量が評価対象となる。
【０００９】評価部４による評価にはファジィ理論又は
数式モデル等を使い、上述の複数の相反する目的を同時
に満足させることに評価の基準をおき、制御案別に有利
度を計算し、制御案の評価を行う。
数式モデル等を使い、上述の複数の相反する目的を同時
に満足させることに評価の基準をおき、制御案別に有利
度を計算し、制御案の評価を行う。
【００１０】制御出力決定部５は、評価部４によって導
き出された制御案別の有利度から最も有利度の高い制御
案を決定し、この制御案を換気機の運転制御部への運転
指令とする。
き出された制御案別の有利度から最も有利度の高い制御
案を決定し、この制御案を換気機の運転制御部への運転
指令とする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の制御では、制御
周期毎に全ての制御案に対して予測及び評価を行うた
め、制御手段が大掛かりになり、制御案が多数であるほ
ど及び対象プロセスが複雑であるほど演算に要する時間
が長くなる。このため、変動の激しい制御対象プロセス
の連続制御を実現するには、高速演算が必要となる。
周期毎に全ての制御案に対して予測及び評価を行うた
め、制御手段が大掛かりになり、制御案が多数であるほ
ど及び対象プロセスが複雑であるほど演算に要する時間
が長くなる。このため、変動の激しい制御対象プロセス
の連続制御を実現するには、高速演算が必要となる。
【００１２】道路トンネルの換気制御を例にすると以下
の問題があった。
の問題があった。
【００１３】(1)換気設備が大規模であるほど制御案が
多数となる。
多数となる。
【００１４】制御手段である換気機の台数や種類（ジェ
ットファン、集塵機）が多く、組合せ運転などがある場
合、制御案は膨大な個数になる。
ットファン、集塵機）が多く、組合せ運転などがある場
合、制御案は膨大な個数になる。
【００１５】(2)トンネルが長大で構造が複雑であるほ
ど予測演算が複雑になる。
ど予測演算が複雑になる。
【００１６】(3)トンネルの汚染状態は、かなり短時間
で変動するため、演算に長時間（例えば数分程度）かか
る間に、汚染状態が変化してしまう。
で変動するため、演算に長時間（例えば数分程度）かか
る間に、汚染状態が変化してしまう。
【００１７】本発明の目的は、換気制御のための予測及
び評価の演算を簡単にする換気自動制御装置を提供する
ことにある。
び評価の演算を簡単にする換気自動制御装置を提供する
ことにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題の解
決を図るため、道路トンネル内の汚染状態と交通量及び
多数の換気機の運転制御に必要な電力量を計測し、この
計測値に対し、換気機の制御案作成部が作成する各制御
案で制御した場合の汚染状態及び必要電力量を予測部で
予測し、この予測値について前記各制御案別の有利度を
評価部で評価し、この評価した有利度のうち最も高い有
利度を持つ制御案を制御出力決定部が決定し、この決定
した制御案により前記換気機を制御する換気自動制御装
置において、前記予測部は換気機の現在の制御状態を入
力し、計測される現在の汚染状態で該制御状態による換
気機の運転を継続したときの汚染状態を予測する初期予
測手段を設け、前記制御案作成部は前記初期予測手段に
よる汚染状態に適合する制御案を選択する制御案選択手
段を設け、前記予測部は選択された制御案についてのみ
汚染状態及び必要電力量を予測し、この予測値から前記
評価部は選択された制御案についてのみ評価することを
特徴とする。
決を図るため、道路トンネル内の汚染状態と交通量及び
多数の換気機の運転制御に必要な電力量を計測し、この
計測値に対し、換気機の制御案作成部が作成する各制御
案で制御した場合の汚染状態及び必要電力量を予測部で
予測し、この予測値について前記各制御案別の有利度を
評価部で評価し、この評価した有利度のうち最も高い有
利度を持つ制御案を制御出力決定部が決定し、この決定
した制御案により前記換気機を制御する換気自動制御装
置において、前記予測部は換気機の現在の制御状態を入
力し、計測される現在の汚染状態で該制御状態による換
気機の運転を継続したときの汚染状態を予測する初期予
測手段を設け、前記制御案作成部は前記初期予測手段に
よる汚染状態に適合する制御案を選択する制御案選択手
段を設け、前記予測部は選択された制御案についてのみ
汚染状態及び必要電力量を予測し、この予測値から前記
評価部は選択された制御案についてのみ評価することを
特徴とする。
【００１９】
【作用】予測部の初期予測として現在の汚染状態で現在
の換気機運転状態を継続したときの汚染状態を予測し、
この予測に適合する制御案のみを作成することにより作
成される制御案を減らし、この少ない制御案についての
み予測演算と評価演算を行う。
の換気機運転状態を継続したときの汚染状態を予測し、
この予測に適合する制御案のみを作成することにより作
成される制御案を減らし、この少ない制御案についての
み予測演算と評価演算を行う。
【００２０】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す道路トンネル
の換気自動制御装置であり、図４と同じものは同一符号
で示す。
の換気自動制御装置であり、図４と同じものは同一符号
で示す。
【００２１】予測部１Ａは、現在制御量入力部６から現
在の換気機運転台数を入力し、また計測部２からの現在
の計測値ＶＩ，ＴＣ，ＣＯ，ＷＳを取込み、現在の換気
機運転台数により運転を継続した場合のトンネル内の汚
染状態（ＶＩ値，ＣＯ値）を初期予測する。
在の換気機運転台数を入力し、また計測部２からの現在
の計測値ＶＩ，ＴＣ，ＣＯ，ＷＳを取込み、現在の換気
機運転台数により運転を継続した場合のトンネル内の汚
染状態（ＶＩ値，ＣＯ値）を初期予測する。
【００２２】制御案作成部３Ａは、予測部１Ａが初期予
測した汚染状態に適合する。制御案のみを選択作成す
る。この作成方法は、まず図２に示す予測煤煙透過率Ｖ
Ｉの分類により、現在の換気機運転状態を継続した場合
の予測煤煙透過率ＶＩがどの状態（悪化領域，目標領
域，良好領域）になるかを判定する。
測した汚染状態に適合する。制御案のみを選択作成す
る。この作成方法は、まず図２に示す予測煤煙透過率Ｖ
Ｉの分類により、現在の換気機運転状態を継続した場合
の予測煤煙透過率ＶＩがどの状態（悪化領域，目標領
域，良好領域）になるかを判定する。
【００２３】次に、図３に示す制御案の選択において、
分類した予測ＶＩ値に対応する実現性のある制御案を選
択する。つまり、制御案作成部３Ａは実現性の高い制御
案と実現性の低い無駄な演算となる制御案とを分離抽出
する。
分類した予測ＶＩ値に対応する実現性のある制御案を選
択する。つまり、制御案作成部３Ａは実現性の高い制御
案と実現性の低い無駄な演算となる制御案とを分離抽出
する。
【００２４】例えば、(1)では予測ＶＩ値が悪化領域に
なるため換気機の追加が必要であり、運転中の換気機を
停止することは考えられないため、現在の換気機台数に
追加する制御案を選択することになる。また、(3)では
予測ＶＩ値が目標領域にあることから換気機の追加又は
停止の判断が微妙なため、現在の換気機台数を中心とし
て数台の換気機を追加又は停止する制御案を選択する。
また、(2)では予測ＶＩ値が良好領域にあることから換
気機の停止が許容され、換気機を追加することは考えら
れないことから現在の換気機台数から一定台数までの範
囲内で停止する制御案を選択する。
なるため換気機の追加が必要であり、運転中の換気機を
停止することは考えられないため、現在の換気機台数に
追加する制御案を選択することになる。また、(3)では
予測ＶＩ値が目標領域にあることから換気機の追加又は
停止の判断が微妙なため、現在の換気機台数を中心とし
て数台の換気機を追加又は停止する制御案を選択する。
また、(2)では予測ＶＩ値が良好領域にあることから換
気機の停止が許容され、換気機を追加することは考えら
れないことから現在の換気機台数から一定台数までの範
囲内で停止する制御案を選択する。
【００２５】同様に、予測部１Ａによる予測ＣＯ値につ
いても制御案作成部３Ａは目標領域，良好領域，悪化領
域に応じて制御案を作成する。この制御案はＶＩ値に基
づいた制御案との和集合として作成する。
いても制御案作成部３Ａは目標領域，良好領域，悪化領
域に応じて制御案を作成する。この制御案はＶＩ値に基
づいた制御案との和集合として作成する。
【００２６】このようにして作成された制御案は、従来
の全ての制御案作成に較べて制御案の個数を大幅に、例
えば半数に減らすことができ、以降の予測及び評価の演
算数を大幅に減らす。
の全ての制御案作成に較べて制御案の個数を大幅に、例
えば半数に減らすことができ、以降の予測及び評価の演
算数を大幅に減らす。
【００２７】予測部１Ａは制御案作成部３Ａからの選択
された制御案についてのみ制御を行った場合の煤煙透過
率予測値ＶＩf，一酸化炭素濃度予測値ＣＯf，消費電力
量予測値Ｐf，切替電力量予測値ΔＰfを予測する。この
とき、制御案が少ないことから予測演算数を大幅に減ら
すことができる。
された制御案についてのみ制御を行った場合の煤煙透過
率予測値ＶＩf，一酸化炭素濃度予測値ＣＯf，消費電力
量予測値Ｐf，切替電力量予測値ΔＰfを予測する。この
とき、制御案が少ないことから予測演算数を大幅に減ら
すことができる。
【００２８】そして、評価部４は従来と同様に各予測値
から制御案の評価を行い、安全な環境でしかも必要最小
限の電力量になる制御案を有利度として計算し、制御出
力決定部５によって制御案の有利度から最も有利度の高
い制御案を選択し、制御出力を得る。
から制御案の評価を行い、安全な環境でしかも必要最小
限の電力量になる制御案を有利度として計算し、制御出
力決定部５によって制御案の有利度から最も有利度の高
い制御案を選択し、制御出力を得る。
【００２９】この評価においても制御案数が大幅に少な
くなっていることから評価演算数を大幅に減らすことが
できる。
くなっていることから評価演算数を大幅に減らすことが
できる。
【００３０】なお、実施例では換気機の運転台数を制御
する場合を示すが、換気機の種類も含めた制御状態制御
にして同等の作用効果を得ることができる。
する場合を示すが、換気機の種類も含めた制御状態制御
にして同等の作用効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、換気機
の現在の運転状態を継続した場合のトンネル内の汚染状
態を予測し、この予測値から実現性のある制御案に限定
した制御案を作成し、この限定された制御案についての
み予測演算及び評価演算をして制御出力を決定するよう
にしたため、以下の効果がある。
の現在の運転状態を継続した場合のトンネル内の汚染状
態を予測し、この予測値から実現性のある制御案に限定
した制御案を作成し、この限定された制御案についての
み予測演算及び評価演算をして制御出力を決定するよう
にしたため、以下の効果がある。
【００３２】(1)制御案を従来の方法より大幅に削減で
きる。
きる。
【００３３】トンネルの汚染状態の予測値の状態に合わ
せて制御案を限定した個数作成するため、制御案を、従
来の方法に比べて大幅に削減することが出来、以降の予
測及び評価の演算時間を短縮化出来る。
せて制御案を限定した個数作成するため、制御案を、従
来の方法に比べて大幅に削減することが出来、以降の予
測及び評価の演算時間を短縮化出来る。
【００３４】(2)制御案を限定しても、従来の方法と同
じ効果が期待できる。
じ効果が期待できる。
【００３５】従来の方法では、全運転案について予測及
び評価を行うが、実際には無駄な演算が多く、本発明で
も同じ効果が得られる。
び評価を行うが、実際には無駄な演算が多く、本発明で
も同じ効果が得られる。
【００３６】つまり、従来の方法では、トンネルの汚染
状態が悪い時にも、換気機を減らす等の実現性の低い制
御案についても予測と評価を行っていたわけであるが、
実際にはこの案が選択されるはずは無いわけであり、無
駄な演算である。また、逆の状態でも同様である。
状態が悪い時にも、換気機を減らす等の実現性の低い制
御案についても予測と評価を行っていたわけであるが、
実際にはこの案が選択されるはずは無いわけであり、無
駄な演算である。また、逆の状態でも同様である。
【００３７】(3)演算時間の短縮化が出来る。
【００３８】道路トンネルの換気制御周期は、一般的に
５〜１０分である。演算に数分もかかる場合は、その間
にトンネルの汚染状態が変動する可能性が高く、実用に
堪えなかった。これを本発明では、数分の１分程度にす
ることが可能であり、演算時間の影響を低減できる。
５〜１０分である。演算に数分もかかる場合は、その間
にトンネルの汚染状態が変動する可能性が高く、実用に
堪えなかった。これを本発明では、数分の１分程度にす
ることが可能であり、演算時間の影響を低減できる。
【図１】本発明の一実施例を示す換気自動制御装置ブロ
ック図。
ック図。
【図２】実施例における予測ＶＩ値の分類例。
【図３】実施例における予測ＶＩ値に対応する制御案の
作成例。
作成例。
【図４】従来の換気自動制御装置ブロック図。
１，１Ａ…予測部 ２…計測部 ３…制御案出力部 ３Ａ…制御案作成部 ４…評価部 ５…制御出力決定部 ６…現在の制御量入力部
Claims (1)
- 【請求項１】 道路トンネル内の汚染状態と交通量及び
多数の換気機の運転制御に必要な電力量を計測し、この
計測値に対し、換気機の制御案作成部が作成する各制御
案で制御した場合の汚染状態及び必要電力量を予測部で
予測し、この予測値について前記各制御案別の有利度を
評価部で評価し、この評価した有利度のうち最も高い有
利度を持つ制御案を制御出力決定部が決定し、この決定
した制御案により前記換気機を制御する換気自動制御装
置において、 前記予測部は換気機の現在の制御状態を入力し、計測さ
れる現在の汚染状態で該制御状態による換気機の運転を
継続したときの汚染状態を予測する初期予測手段を設
け、 前記制御案作成部は前記初期予測手段による汚染状態に
適合する制御案を選択する制御案選択手段を設け、 前記予測部は選択された制御案についてのみ汚染状態及
び必要電力量を予測し、この予測値から前記評価部は選
択された制御案についてのみ評価することを特徴とする
道路トンネルの換気自動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28918092A JP2946970B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 道路トンネルの換気自動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28918092A JP2946970B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 道路トンネルの換気自動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06137098A JPH06137098A (ja) | 1994-05-17 |
| JP2946970B2 true JP2946970B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=17739810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28918092A Expired - Lifetime JP2946970B2 (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 道路トンネルの換気自動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2946970B2 (ja) |
-
1992
- 1992-10-28 JP JP28918092A patent/JP2946970B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06137098A (ja) | 1994-05-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990601 |