JPH05156899A - ファジィ制御によるトンネル換気システム - Google Patents

ファジィ制御によるトンネル換気システム

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JPH05156899A
JPH05156899A JP32775391A JP32775391A JPH05156899A JP H05156899 A JPH05156899 A JP H05156899A JP 32775391 A JP32775391 A JP 32775391A JP 32775391 A JP32775391 A JP 32775391A JP H05156899 A JPH05156899 A JP H05156899A
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Yasuhiko Itonaga
糸永泰彦
Yutaka Arita
豊 有田
Eiju Matsuda
松田英壽
Kiyobumi Kobayashi
小林清文
Shigeyuki Kono
河野重行
Hideaki Iwaki
岩城英朗
Yuichi Kikuchi
菊池雄一
Tsutomu Kiuchi
勉 木内
Toshihiko Wada
和田利彦
Kazumasa Nishikawa
西川一正
Hideo Fukai
深井日出男
Shuichi Iwaki
岩城修一
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Mitsui Miike Machinery Co Ltd
Shimizu Construction Co Ltd
Mitsui Miike Engineering Corp
Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
Mitsui Miike Engineering Corp
Shimizu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】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。 【構成】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
トンネル内の環境情報を検出するセンサー2〜7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、演算された各々の風量増減量に対して重み付
けを行い最終的な風量増減量を決定するファジィ制御部
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0006】本発明は、上記問題を解決するものであっ
て、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ファ
ジィ制御によるトンネル換気システムは、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、トンネル内の粉塵量や有毒
ガスを検出し、それぞれ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は本発明のファジィ制御によるトンネル換気
システムの1実施例を示す全体構成図である。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、NOX
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1
0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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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)。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のファジィ制御によるトンネル換気シス
テムの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
【図4】粉塵量とCO濃度のファジィルールの例を示す
【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
【符号の説明】
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
───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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
    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ファジィ制御によるトン
    ネル換気システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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
CN104154019A (zh) * 2014-08-04 2014-11-19 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

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