JP3062972B2 - 掘削施工中のトンネル換気システム - Google Patents
掘削施工中のトンネル換気システムInfo
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- JP3062972B2 JP3062972B2 JP3327753A JP32775391A JP3062972B2 JP 3062972 B2 JP3062972 B2 JP 3062972B2 JP 3327753 A JP3327753 A JP 3327753A JP 32775391 A JP32775391 A JP 32775391A JP 3062972 B2 JP3062972 B2 JP 3062972B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネル掘削、大深度
を含む地下工事、その他一般の土木建設工事において、
ファジィ制御による換気システムに関する。
を含む地下工事、その他一般の土木建設工事において、
ファジィ制御による換気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、掘削中のトンネル内において、そ
の換気制御は、空気の汚れ状態をダストセンサーのみに
より検出し、その検出量に対して人為的に予め設定され
た空気量でもって風量の増減を行い、トンネル内の環境
の改善、消費電力量の低減を図ってきた。
の換気制御は、空気の汚れ状態をダストセンサーのみに
より検出し、その検出量に対して人為的に予め設定され
た空気量でもって風量の増減を行い、トンネル内の環境
の改善、消費電力量の低減を図ってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、環境改
善の状態は、人為的な風量設定に左右され、また、粉塵
量のみで換気を制御しているため、他の有害ガス、温
度、湿度等、人間環境に影響する要素は制御の対象外で
あり、その結果、坑内環境は必ずしも良好でない場合が
多かった。
善の状態は、人為的な風量設定に左右され、また、粉塵
量のみで換気を制御しているため、他の有害ガス、温
度、湿度等、人間環境に影響する要素は制御の対象外で
あり、その結果、坑内環境は必ずしも良好でない場合が
多かった。
【０００４】一方、他の産業分野においてはファジィ制
御が注目されている。例えば空調の分野においては、室
内外の温度や湿度等を検出し、検出値と目標値とを単に
比較して検出値が目標値より大きいか小さいかによって
操作量を決めていた従来の空調制御に代わって、検出値
を「暑い」、「寒い」、「じめじめする」、「乾いてい
る」等、あいまいな表現で環境を判断し操作量を決める
感覚的な空調制御を行うことができるようになった。
御が注目されている。例えば空調の分野においては、室
内外の温度や湿度等を検出し、検出値と目標値とを単に
比較して検出値が目標値より大きいか小さいかによって
操作量を決めていた従来の空調制御に代わって、検出値
を「暑い」、「寒い」、「じめじめする」、「乾いてい
る」等、あいまいな表現で環境を判断し操作量を決める
感覚的な空調制御を行うことができるようになった。
【０００５】ファジィ制御によれば、例えばセンサによ
る温度等の検出値と人間のもつ「高い」や「ちょうどよ
い」等のあいまいな自然言語との受渡しを行うメンバー
シップ関数、「もし、温度が高ければ、風量をかなり少
なくする。」のようなファジィルールによりファジィ推
論を行い、各制御対象毎に非ファジィ化を行って、論理
和で得られたファジィ集合の重心を計算することにより
操作量を決定することができる。
る温度等の検出値と人間のもつ「高い」や「ちょうどよ
い」等のあいまいな自然言語との受渡しを行うメンバー
シップ関数、「もし、温度が高ければ、風量をかなり少
なくする。」のようなファジィルールによりファジィ推
論を行い、各制御対象毎に非ファジィ化を行って、論理
和で得られたファジィ集合の重心を計算することにより
操作量を決定することができる。
【０００６】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、掘削施工中のトンネルの換気にファジィ制御を適用
することにより、有害物質の早期除去、温度、湿度等の
作業環境の向上および省エネ化を図ることができる掘削
施工中のトンネル換気システムを提供することを目的と
する。
て、掘削施工中のトンネルの換気にファジィ制御を適用
することにより、有害物質の早期除去、温度、湿度等の
作業環境の向上および省エネ化を図ることができる掘削
施工中のトンネル換気システムを提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の掘削
施工中のトンネル換気システムは、掘削施工中のトンネ
ル１内に配設された風量調整可能な換気用ファン９と、
温度、湿度、粉塵量および有毒ガス等の掘削トンネル内
の環境情報を検出するセンサー１６と、これら環境情報
を図３に示すように、それぞれのメンバーシップ関数に
よりファジィ化しファジィルールによりそれぞれの風量
増減量を演算し、図６に示すように、各風量増減量の論
理和で得られたファジィ集合の重心を計算し最終的な風
量増減量を決定するファジィ制御部１７とを備えること
を特徴とする。なお、上記構成に付加した番号は、理解
を容易にするために図面と対比させるためのもので、こ
れにより本発明の構成が何ら限定されるものではない。
施工中のトンネル換気システムは、掘削施工中のトンネ
ル１内に配設された風量調整可能な換気用ファン９と、
温度、湿度、粉塵量および有毒ガス等の掘削トンネル内
の環境情報を検出するセンサー１６と、これら環境情報
を図３に示すように、それぞれのメンバーシップ関数に
よりファジィ化しファジィルールによりそれぞれの風量
増減量を演算し、図６に示すように、各風量増減量の論
理和で得られたファジィ集合の重心を計算し最終的な風
量増減量を決定するファジィ制御部１７とを備えること
を特徴とする。なお、上記構成に付加した番号は、理解
を容易にするために図面と対比させるためのもので、こ
れにより本発明の構成が何ら限定されるものではない。
【０００８】
【作用】本発明においては、掘削施工中のトンネル内の
粉塵量や有毒ガスを検出し、それぞれ掘削の信号をコン
ピュータに伝送し、これらを予め設定されたメンバーシ
ップ関数によりファジィ化し、風量増減量を演算する。
また、トンネル内外の温度、湿度を検出して、その値を
基にトンネル内の温度、湿度の目標値を設定し、メンバ
ーシップ関数によりファジィ化し、風量増減量を演算す
る。そして、演算された各々の風量増減値に対して重み
付けを行い最終的な風量増減量を決定する。
粉塵量や有毒ガスを検出し、それぞれ掘削の信号をコン
ピュータに伝送し、これらを予め設定されたメンバーシ
ップ関数によりファジィ化し、風量増減量を演算する。
また、トンネル内外の温度、湿度を検出して、その値を
基にトンネル内の温度、湿度の目標値を設定し、メンバ
ーシップ関数によりファジィ化し、風量増減量を演算す
る。そして、演算された各々の風量増減値に対して重み
付けを行い最終的な風量増減量を決定する。
【０００９】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明
する。図１は本発明の掘削施工中のトンネル換気システ
ムの１実施例を示す全体構成図である。掘削施工中のト
ンネル１内には、ダストセンサー２、風量センサー３、
温度センサー４、湿度センサー５、ＣＯセンサー６、Ｎ
ＯX センサー７等の各種環境情報検出センサー、換気制
御盤８、換気用ファン９が配設される。また、トンネル
外１０には、温度センサー１１、湿度センサー１２、コ
ンピュータ１３が配設される。各センサーによる検出信
号は、指示部１４、１５を介してコンピュータ１３に伝
送され、これらの情報に基づいて後述するファジィ演算
が行われ、風量増減量を決定し換気制御盤８に出力し換
気用ファン９を制御する。
する。図１は本発明の掘削施工中のトンネル換気システ
ムの１実施例を示す全体構成図である。掘削施工中のト
ンネル１内には、ダストセンサー２、風量センサー３、
温度センサー４、湿度センサー５、ＣＯセンサー６、Ｎ
ＯX センサー７等の各種環境情報検出センサー、換気制
御盤８、換気用ファン９が配設される。また、トンネル
外１０には、温度センサー１１、湿度センサー１２、コ
ンピュータ１３が配設される。各センサーによる検出信
号は、指示部１４、１５を介してコンピュータ１３に伝
送され、これらの情報に基づいて後述するファジィ演算
が行われ、風量増減量を決定し換気制御盤８に出力し換
気用ファン９を制御する。
【００１０】図２は前記コンピュータ１３におけるファ
ジィ制御部を示す構成図であり、図１で説明した各種環
境情報検出センサー１６による検出信号は、ファジィ制
御部１７に入力され、ファジィ化部１８、ファジィ推論
部１９、非ファジィ化部２０においてファジィ演算が行
われ、風量設定部２１で風量の増減量が設定され、その
信号が換気用ファン９に出力される。
ジィ制御部を示す構成図であり、図１で説明した各種環
境情報検出センサー１６による検出信号は、ファジィ制
御部１７に入力され、ファジィ化部１８、ファジィ推論
部１９、非ファジィ化部２０においてファジィ演算が行
われ、風量設定部２１で風量の増減量が設定され、その
信号が換気用ファン９に出力される。
【００１１】ファジィ化部１８は、センサーからの入力
値と人間のもつ「高い」や「ちょうどよい」等のあいま
いな自然言語との受渡しを行う部分であり、その受渡し
をする関数をメンバーシップ関数という。以下に例とし
て温度、湿度、粉塵量に関する３つのメンバーシップ関
数を挙げ、入力項目のファジィ化について説明する。図
３（ａ）は、温度のメンバーシップ関数を示し、例えば
１８℃付近に密に山が切られる。このメンバーシップ関
数によれば、例えばセンサーからの入力で確定入力値の
２４℃は、「高い」というあいまいな言葉に０．５ぐら
い適合すると変換され、ファジィ化される。
値と人間のもつ「高い」や「ちょうどよい」等のあいま
いな自然言語との受渡しを行う部分であり、その受渡し
をする関数をメンバーシップ関数という。以下に例とし
て温度、湿度、粉塵量に関する３つのメンバーシップ関
数を挙げ、入力項目のファジィ化について説明する。図
３（ａ）は、温度のメンバーシップ関数を示し、例えば
１８℃付近に密に山が切られる。このメンバーシップ関
数によれば、例えばセンサーからの入力で確定入力値の
２４℃は、「高い」というあいまいな言葉に０．５ぐら
い適合すると変換され、ファジィ化される。
【００１２】図３（ｂ）は、湿度のメンバーシップ関数
を示し、湿度は人間の温熱感にそれほど敏感に影響を及
ぼさないため、湿度約２０％から７０％まで幅広い山が
切られ、温度に比べ敏感な判断はされない。
を示し、湿度は人間の温熱感にそれほど敏感に影響を及
ぼさないため、湿度約２０％から７０％まで幅広い山が
切られ、温度に比べ敏感な判断はされない。
【００１３】図３（ｃ）は、粉塵量のメンバーシップ関
数を示し、下表に示す粉塵量の評価に使われる言語のス
ケールと、ファジィのメンパーシップ関数のラベル名
（メンバーシップ関数の山の名前）が対応する。
数を示し、下表に示す粉塵量の評価に使われる言語のス
ケールと、ファジィのメンパーシップ関数のラベル名
（メンバーシップ関数の山の名前）が対応する。
【００１４】
【表１】
【００１５】また、ＣＯ濃度、ＮＯX 濃度についても図
３（ｃ）と同様なメンバーシップ関数が用意される。
３（ｃ）と同様なメンバーシップ関数が用意される。
【００１６】図４は、図３（ｃ）で求めた粉塵量とＣＯ
濃度の関係からファジィ・ラベルを決定するルールを示
し、例えば、粉塵量がＮＳでＣＯ濃度がＰＳの場合に
は、風量増減値ＰＳを採用するというように決定され
る。
濃度の関係からファジィ・ラベルを決定するルールを示
し、例えば、粉塵量がＮＳでＣＯ濃度がＰＳの場合に
は、風量増減値ＰＳを採用するというように決定され
る。
【００１７】ファジィ推論部１９は、ファジィルールに
基づきファジィ推論を行う。非ファジィ化部２０におい
ては、上記各ファジィルールに基づきファジィ化された
あいまいな自然言語を風量増減量ΔＱに変換する。方法
としては図６に示すように、各ファジィルールに対する
風量増減量の論理和（重ね合わせ）をとり、論理和で得
られたファジィ集合の重心を計算し、確定値ΔＱを得る
ものである。
基づきファジィ推論を行う。非ファジィ化部２０におい
ては、上記各ファジィルールに基づきファジィ化された
あいまいな自然言語を風量増減量ΔＱに変換する。方法
としては図６に示すように、各ファジィルールに対する
風量増減量の論理和（重ね合わせ）をとり、論理和で得
られたファジィ集合の重心を計算し、確定値ΔＱを得る
ものである。
【００１８】次に、図７に示すように、可変ピッチ制御
の場合、風量増減量ΔＱは、電流信号増加分ΔＩに変換
され換気制御盤８に伝送され、換気用ファン９の翼角調
整用コントロールモータを作動させ、翼角Δθを調整す
る。また、インバータ制御の場合、風量増減量ΔＱは、
インバータの周波数ΔＦで行う（図示せず）。
の場合、風量増減量ΔＱは、電流信号増加分ΔＩに変換
され換気制御盤８に伝送され、換気用ファン９の翼角調
整用コントロールモータを作動させ、翼角Δθを調整す
る。また、インバータ制御の場合、風量増減量ΔＱは、
インバータの周波数ΔＦで行う（図示せず）。
【００１９】なお、上記した各メンバーシップ関数の作
成に際しては、予め経験者にアンケート等をとりその結
果に基づいて決定される。従って、従来の制御のように
一人の人間によって風量が決定されることもなく、客観
的な風量の決定がなされる。
成に際しては、予め経験者にアンケート等をとりその結
果に基づいて決定される。従って、従来の制御のように
一人の人間によって風量が決定されることもなく、客観
的な風量の決定がなされる。
【００２０】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、風量決定のベースになるメンバーシップ関数
は、経験者のアンケート等に基づいて決定されるため、
客観的な風量が得られ、例えば環境が悪化すればその度
合いに応じた任意の大風量が得られるため、すばやくト
ンネル内の環境改善ができ、また、不必要時には小風量
で換気用ファンが運転されるため、電力消費量が低減さ
れる。さらに、トンネル内の状態を検知するセンサー
は、粉塵や有毒ガスのみならず、温度、湿度等の人間の
生理に影響する要素まで制御対象としているため、真に
人間尊重を重視したトンネル内の換気が達成される。
よれば、風量決定のベースになるメンバーシップ関数
は、経験者のアンケート等に基づいて決定されるため、
客観的な風量が得られ、例えば環境が悪化すればその度
合いに応じた任意の大風量が得られるため、すばやくト
ンネル内の環境改善ができ、また、不必要時には小風量
で換気用ファンが運転されるため、電力消費量が低減さ
れる。さらに、トンネル内の状態を検知するセンサー
は、粉塵や有毒ガスのみならず、温度、湿度等の人間の
生理に影響する要素まで制御対象としているため、真に
人間尊重を重視したトンネル内の換気が達成される。
【図１】本発明の掘削施工中のトンネル換気システムの
１実施例を示す全体構成図
１実施例を示す全体構成図
【図２】ファジィ制御部を示す構成図
【図３】温度、湿度および粉塵量のメンバーシップ関数
の例を示す図
の例を示す図
【図４】粉塵量とＣＯ濃度のファジィルールの例を示す
図
図
【図５】風量増減量のメンバーシップ関数の例を示す図
【図６】風量増減量の決定方法を説明するための図
【図７】風量増減量から電流値増減分、翼角調整分を決
定するための図
定するための図
１…トンネル、２…ダストセンサー、３…風量センサ
ー、４…温度センサー ５…湿度センサー、６…ＣＯセンサー、７…ＮＯX セン
サー、８…換気制御盤 ９…換気用ファン、１０…坑外、１１…温度センサー、
１２…湿度センサー １３…コンピュータ、１４、１５…指示部、１６…環境
情報検出センサー １７…ファジィ制御部、１８…ファジィ化部、１９…フ
ァジィ推論部 ２０…非ファジィ化部、２１…風量設定部
ー、４…温度センサー ５…湿度センサー、６…ＣＯセンサー、７…ＮＯX セン
サー、８…換気制御盤 ９…換気用ファン、１０…坑外、１１…温度センサー、
１２…湿度センサー １３…コンピュータ、１４、１５…指示部、１６…環境
情報検出センサー １７…ファジィ制御部、１８…ファジィ化部、１９…フ
ァジィ推論部 ２０…非ファジィ化部、２１…風量設定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田英壽 東京都中央区日本橋室町２丁目１番１号 株式会社 三井三池製作所内 (72)発明者 小林清文 東京都中央区日本橋室町２丁目１番１号 株式会社 三井三池製作所内 (72)発明者 河野重行 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 岩城英朗 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 菊池雄一 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 木内 勉 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 和田利彦 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 西川一正 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 深井日出男 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 岩城修一 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−151700（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21F 1/00
Claims (1)
- 【請求項１】掘削施工中のトンネル内に配設された風量
調整可能な換気用ファンと、温度、湿度、粉塵量および
有毒ガス等の掘削トンネル内の環境情報を検出するセン
サーと、これら環境情報をそれぞれのメンバーシップ関
数によりファジィ化しファジィルールによりそれぞれの
風量増減量を演算し、各風量増減量の論理和で得られた
ファジィ集合の重心を計算し最終的な風量増減量を決定
するファジィ制御部とを備えることを特徴とする掘削施
工中のトンネル換気システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3327753A JP3062972B2 (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 掘削施工中のトンネル換気システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3327753A JP3062972B2 (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 掘削施工中のトンネル換気システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05156899A JPH05156899A (ja) | 1993-06-22 |
| JP3062972B2 true JP3062972B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=18202605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3327753A Expired - Fee Related JP3062972B2 (ja) | 1991-12-11 | 1991-12-11 | 掘削施工中のトンネル換気システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3062972B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005282954A (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Daiwa House Ind Co Ltd | 湿度感知ファン、除湿ファン及びナセル内除湿ファン付き風車 |
| KR101117307B1 (ko) * | 2010-11-03 | 2012-02-27 | (주)티엘씨테크놀로지 | 철도 터널 안전 시스템 |
| CN104154019B (zh) * | 2014-08-04 | 2016-07-06 | 昆明联诚科技股份有限公司 | 一种基于模糊控制的隧道通风节能控制系统及其控制方法 |
| CN108445747A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-08-24 | 中国农业大学 | 一种畜禽养殖环境参数模糊优化控制方法 |
| CN113431619A (zh) * | 2021-07-31 | 2021-09-24 | 重庆交通大学 | 一种用于公路隧道通风的智能控制系统 |
-
1991
- 1991-12-11 JP JP3327753A patent/JP3062972B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05156899A (ja) | 1993-06-22 |
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