高速公路隧道通风监控系统

论文摘要

随着我国高速公路建设的快速发展,隧道建设的规模和投入越来越大,隧道内的通风监控设备也朝着智能化、系统化的方向发展,良好的通风监控系统对保证隧道内驾驶人员的安全,对隧道硬件设施今后的扩展都有突出的贡献。本论文主要对隧道通风系统的硬件选择、控制算法、网络布置及通信、下位机的软硬件实现、人机界面的绘制及其与数据库的连接进行深入研究。主要工作有:（1）对隧道通风系统的通风方案进行了全面的比选,提出适用于不同情况的不同方案,并从中选出适合本系统的具体方法。（2）通过分析比较,指出了现场总线技术在隧道通风监控系统中应用的优势,并着重分析了PROFIBUS-DP与其它现场总线相比的优点,给出系统整体网络结构的具体实现方法和框架图。（3）选择西门子公司的S7-200系列PLC作为通风控制的主体,利用模块将其接入PROFIBUS-DP网络,作为网络中的从站。（4）对前馈式通风控制算法进行详细研究,并将其进行改进,结合隧道管道和风机运行的特性曲线,分析节能原理,将变频器用于通风系统中,避免了风机直接启动对隧道内其它用电设备的影响,并能有效节省能源。（5）采用Delphi编制友好的人机界面,将各部分控制及参数设置直观表示,使得通风监控系统的数据和控制都便于工作人员操作,并结合SQL Server2000数据库,将车流量、CO/VI历史数据存储,便于长期的调整与研究。（6）实现了PLC之间,PLC与上位机,PLC与变频器,人机界面与数据库等各个部分以及整个系统的实时通信,使得通风控制安全可靠。（7）设计的系统具有开放性,可根据实际情况的变化进行扩展。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 主要通风方案
• 1.2 隧道通风监控的现状
• 1.2.1 隧道通风监控的必要性
• 1.2.2 通风监控系统的国内外研究现状
• 1.2.3 隧道通风控制方法
• 1.3 通风监控系统发展趋势
• 1.4 本课题研究内容
• 1.4.1 隧道模型描述
• 1.4.2 通风监控系统实现功能
• 1.5 通风系统整体设计流程
• 第2章 通风监控系统方案确定及硬件设计
• 2.1 通风监控系统的总体设计准则
• 2.2 公路隧道通风的目的和要求
• 2.2.1 公路隧道通风的目的
• 2.2.2 公路隧道通风的要求
• 2.3 系统的网络设计
• 2.3.1 DCS和 FCS的概念及特点
• 2.3.2 现场总线的选择
• 2.4 系统硬件设计
• 2.4.1 上位机的选择
• 2.4.2 下位机控制器的设计
• 2.4.3 变频器的选择
• 2.5 系统总体硬件结构
• 第3章 通风监控系统下位机的软件设计
• 3.1 隧道通风监控系统软件的总体设计要求
• 3.2 下位机软件的开发环境
• 3.3 下位机自动控制设计过程
• 3.3.1 下位机控制软件要完成的功能
• 3.3.2 下位机的自动控制方法
• 3.4 下位机自动控制过程
• 3.4.1 模拟量采集部分
• 3.4.2 电动机启动部分
• 3.4.3 变频调速过程
• 3.5 手动控制方法
• 第4章 通风监控系统上位机设计
• 4.1 通风系统上位机软件设计要求
• 4.2 人机界面的开发平台
• 4.2.1 开发平台的选择
• 4.2.2 开发平台需实现的功能
• 4.2.3 与通风控制系统相关的功能的实现
• 4.3 总体效果图
• 第5章 隧道通风控制的通信网络
• 5.1 PLC与上位机之间的通讯
• 5.1.1 人机界面与PLC通信的实现方式
• 5.1.2 通讯方式的选择
• 5.1.3 OPC技术
• 5.1.4 PC-ACCESS概述及使用
• 5.2 现场PLC之间的数据通信
• 5.2.1 西门子 PLC的 PROFIBUS-DP EM277通信模块
• 5.2.2 EM277模块在从站通信中的应用
• 5.3 现场PLC与变频器MM420之间的通信
• 5.3.1 USS协议简介
• 5.3.2 USS功能模块
• 5.4 Delphi与 SQL Server 2000的数据传递
• 5.4.1 Delphi与SQL Server 2000数据库连接方法及其实现过程
• 5.4.2 监控数据的采集、存储流程图
• 5.4.3 实时数据的发送
• 结论与改进
• 参考文献
• 附录 系统硬件图
• 致谢
• 研究生履历