摘 要:市政隧道弱电为一个有机的整体，为了这个整体有效的服务于隧道管理运营，论述弱电系统之间的相互关系，使系统有效发挥整体功能，为了提高公路及市政隧道的监控系统，保证市政隧道安全和通畅，使得各设备很好的结合。本文论述市政隧道的消防报警﹑ PLC 和组态软件控制系统间的关联。该方案以厦门莲岳隧道和福安赛岐隧道设计为工程案例。

随着我国经济发展，公路隧道及市政隧道的建设项目快速增长，隧道的增多，隧道的运营及智能控制显得尤其重要，市政隧道位于城市的中心节点，如果没有很好及先进的弱电管理系统，很好的管理举措，在大交通量的情况下，很容易发生交通安全事故和交通堵塞。完善的弱电控制系统，可以改善隧道内的环境﹑减少污染﹑增强交通通行能力﹑延长隧道的使用寿命，保障隧道的安全运行。电子技术的发展，各种弱电消防报警﹑光纤火灾报警﹑组态软件﹑高清监控设备﹑ PLC 控制﹑ LED 照明等在隧道中的运用，使得隧道交通监控可以多方位的对隧道交通状况进行监测，对隧道各参数进行监控，实现隧道机电设备的远程控制，缩短了系统的响应时间，提高系统的开发性和准确性，自动联动模式进一步丰富和科学。

1 隧道消防报警系统

1．1 消防报警设备

(1)光纤探测。线性光纤感温火灾探测系统是分布式光纤温度探测(DTS)技术在火灾报警领域的具体应用，它以光纤拉曼(Ｒaman)散射技术为基础，结合了高频脉冲激光﹑光波分复用﹑光时域反射﹑高频信号采集及微信号处理等先进技术。该光纤无电及本质安全，更合适应用于易燃﹑易爆及强电磁干扰﹑腐蚀﹑高温﹑防爆的要求。DTS系统主要由探测器(光纤主机)﹑感温光缆﹑系统软件组成。光纤主机负责激光输出﹑光纤散射光接收﹑信号处理﹑报警和参数设置，感温光缆负责现场温度采集。光纤主机还可以通过 ＲS485/232 ﹑ CAN ﹑继电器接口与火灾报警控制器相连，构成完整的火灾报警系统;(2)三波长红外火焰探测器。使用三个光学红外窄带热释电热传感器识别火焰情况，对 CO2 发射光谱具有极高的灵敏性，一个传感器作为火焰探测，另外两个传感器分别作为背景红外辐射的探测，只有当发生的火焰与三个传感器定义好的红外波长的数据相一致时，探测器报警;(3)手动火灾报警。手动火灾报警按钮，二总线，无极性。与消防报警主机控制器配合使用，采用电子编码，单发生火灾时，人工确认火灾，按下按钮向主机控制器发出报警信号。同时，还配有电话插孔，与消防中心联系;(4)声光报警。安装在现场的声光警报设备，当现场发生火灾并确认后，安装在现场的火灾声光警报器由控制中心控制器启动，发出声光报警信号;(5)消防水泵启动报警。人工确认火灾，按下按钮向控制器发出报警信号，同时启动消防泵，灭火人员即可持消防箱内的水枪进灭火。并返回启泵信号。相关推荐：雷达液位计、电磁流量计

1．2 消防联动

(1)消火栓水泵联动控制:①手动模式，现场手动直接启泵;②消火栓启泵线直接启泵，直接控制启动消火栓泵;③专用线路连接至消防控制室，控制室手动控制直接启泵;④消火栓按钮报警信号及消控室确认火警信息，启动消火栓泵。

(2)隧道消防排烟风机联动:①手动模式，现场直接手动控制方式;②消防控制室内的消防联动控制器上控制盘，控制室手动控制排烟;③与报警设备联动，启动消防报警风机。当同一防烟分区内两个独立的火灾探测器或一只探测器与手动报警按钮的报警信号，做为消防排烟风机的开启联动触发信号，开启排烟风机。

(3)车行横洞消防防火卷帘门联动:①手动控制方式，由防火卷帘门两侧设置的手动控制按钮控制防火卷帘门的升降;②联动控制方式，由防火分区内的两个探测器或一只用于联动防火卷帘门的探测器报警信号联动控制下降至距楼板 1. 8 米;任一只专门用于联动探测器报警信号控制防火卷帘门下降到楼板面。

(4)人行横洞防火门联动:①设置成常闭防火门;②联动控制方式，由防火分区内的两个探测器或一只用于联动防火门的探测器报警与一只手动火灾报警信号联动控制，防火门联动控制器控制防火门关闭。

(5)PLC 及组态软件控制系统。根据消防传输过来的信号，确定火警位置，PLC 及组态软件系统做出以下联动:①控制照明系统。在消防状态下，切除非消防电源，强制启动消防电源，消防应急照明系统点亮;

②控制交通信号。车道指示器:用于表示隧道内各车道交通状况，设于车道中心线的正上方，在车道出入口及车行横洞设一组车道指示器，直线段设置间距不应大于 500 米，曲线段缩短间距。由“红叉”及“绿箭”组成。尺寸不小于 350X350 毫米。交通信号灯:用于表示隧道的交通状况，设置于隧道口 20 － 50 米，有红﹑黄﹑绿及左转向灯组成。可变限速标志:用于控制隧道内车辆的行驶速度，使隧道交通流量达到合理状态。设置于隧道入口汽车联络道前附近。消防状态时，管理中心系统(组态软件)启动相应程序，PLC 执行相应命令，变更车道指示器﹑交通信号灯﹑可变限速标志的内容;③控制隧道口及隧道内可变情报板。用于隧道交通和管理信息，为交通司乘人员提供相关警示信息。内容简洁，视线距离大于 200 米。消防状态时，管理中心系统(组态软件)启动相应程序，变更可变情报板的内容。相关推荐：投入式液位计

2 隧道广播及报警电话

2．1 紧急电话设施

主控设备设置与管理中心，隧道内紧急电话分机间距不大于 200米，同时在隧道出﹑入口各设一台紧急电话分机，在紧急停车带及人行横洞处也必须设置。隧道内发生交通异常或行车事故时，司机及乘车人员可以通过紧急电话设施迅速通知隧道管理中心。为快速救援﹑快速排除故障，提高隧道服务水平。

2．2 有线广播设施

含有线广播控制器﹑扬声器﹑传输介质等。隧道内每间隔 50 米设置﹑隧道出入口﹑车行横洞﹑人行横洞等处设置。并具有全呼﹑分组群呼和单呼功能。在隧道内出现异常时，管理中心人员通过预设语音信息，向隧道内发布语音信息，对车辆及人员进行有效的疏导及安全警示。

3 闭路电视控制单元

3．1 闭路电视子系统主要设备

包括控制键盘、数字存储盘、解码器、一体化显示屏、网络交换机、级联光端机(中心端)、主监视器等室内设备，以及光端机、前端摄像机等室外设备。摄像机布置原则:隧道出﹑入口外 100 米。隧道内直线段布置间距不大于 150 米，曲线段适当减小。紧急停车带﹑车行横洞等处也设置。相关推荐：磁性翻板液位计

3．2 闭路电视子系统功能

隧道闭路电视系统实现了对隧道全部路段进行完全可视化监视。平时用以掌握交通状况，利于交通控制;紧急时用以确认通报上传的信息，及监视消防活动、疏散行动等状况。尤其是用于监视隧道内各种防灾设备和对火灾报警的确认。视频监控系统接受来自监控中心计算机和火灾报警系统的报警信息，对摄像机进行选择控制，自动显示报警区段及相邻区段的图像，并自动进行数字硬盘录像，将时间、摄像机号码记录在录像资料上，作为处理事故的依据。如果几种通报设备同时报警时，火灾报警信号应优先显示。

4 可编程控制(PLC)

4．1 PLC 与照明系统

照明的控制模式:白天模式﹑夜间模式﹑阴天模式。具体控制方法:阴天和晴天照明控制主要反映在外光强上，控制应以外光强值作为设定参数。晚上(夜间)控制主要以时间结合外光强来界定设计值。改系统的控制输出量;在原来照明灯个数的基础上增量或减量。

4．2 PLC 与隧道风机系统

(1)根据检测单元:CO 一氧化碳检测器﹑能见度检测器﹑车辆检测器等检测设备传输的信息至 PLC 输入模块;(2)根据隧道弱电检测控制 PLC 采集的信号，传输至管理中心控制系统(组态软件)，通过软件程序，出现相关结果(命令)，信号传输至现场 PLC 控制器，PLC 控制风机台数运转。

4．3 PLC 与交通信号(车行指示及交通信号)

管理中心系统(组态软件)根据隧道内是否有交通异常及火警信息，执行相应的软件程序，指示 PLC 控制器控制车道指示器﹑交通信号灯﹑可变限速标志﹑情报板的显示内容。

4．4 PLC 与检测自动检测系统

(1)车辆检测器。检测每一车道的交通量和速度，并将信号传输给PLC 输入模块，PLC 将信息传输至管理中心系统软件，根据预设软件流程，执行相应软件程序。通知 PLC 执行控制交通信号。

(2)风速检测。根据通风设计提出的要求，确定通风控制方案。风速检测将风速信号传输给 PLC 输入模块，PLC 将信息传输至管理中心系统软件，根据预设软件流程，执行相应软件程序。通知 PLC 执行控制风机风向及台数运行。

(3)一氧化碳检测器。一氧化碳检测器信号传输给 PLC 输入模块，PLC 将信息传输至管理中心系统软件，根据预设软件流程，执行相应软件程序。通知 PLC 执行控制风机风向及台数运行。

(4)光强(亮度)检测器。光强检测器信号传输给 PLC 输入模块，PLC 将信息传输至管理中心系统软件，根据预设软件流程，执行相应软件程序。通知 PLC 执行控制隧道照明。相关推荐：铂铑热电偶

4．5 PLC 与交通信号(车行指示及交通信号)

PLC 根据管理中心系统软件的报警及交通异常信息，及软件程序结果，执行相应的控制命令，同时驱动交通信号设备(车行指示及交通信号)。

5 管理中心系统(组态软件)

5．1 监控软件的设计

(1)上位机软件设计。组态软件是运行在 W indowsXP 等环境下的一种软件，是对现场生产数据进行采集和过程控制的专用软件，其特点是可以灵活且多样的“组态方式”，进行系统集成，他提供良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，其将预设的各种软件模块进行简单的“组态”，便可容易的实现和完成监控层的各项功能，缩短及简化软件自控工程师的系统集成时间及工作强度，大大的提高效率软件开发效率。

(2)工程监控界面的创建。监控界面主要是对隧道内的机电设备的运行状况的演示，主要含有:消防报警界面﹑照明界面﹑通风界面﹑交通信号界面﹑可变情报板显示界面﹑车辆检测界面﹑消防水泵运行界面﹑雨污排水泵房水位及运行界面等，检测数据(亮度﹑ CO/VI 溶度﹑风速)的趋势曲线。

(3)建立数据库组态。实时数据库是为组态软件系统的数据处理的核心，它负责实时数据处理﹑历史数据存储﹑统计数据处理﹑报警处理﹑数据服务请求处理。

(4)PLC 控制机软件。根据隧道监控设备要求，下位机程序采用梯形图方法进行编程。程序编程完成后即可通过 ＲJ －45 接口，将程序写入 PLC 进行运行调试。

(5)隧道监控系统的控制功能。通过上位机组态软件和多套 PLC下位机，PLC 形成环网通讯，建立完整的隧道监控系统，在管理中心实时监控隧道内的交通，并通过网络通信远程控制隧道内的设备。隧道远程手动控制:在异常情况下，由管理中心根据隧道内的实际情况，通过管理中心控制计算机，通过人工操作计算机，控制交通信号(车道指示﹑交通信号﹑可变情报板) 及隧道设备(通风﹑照明﹑水泵﹑广播)，指挥调度车辆行驶。

(6)隧道监控系统自动控制:①在隧道异常状态﹑交通事故﹑火灾报警及隧道维护维修等情况下，系统根据信号检测信息(车辆检测信息﹑亮度﹑ CO/VI 溶度﹑风速)﹑火灾报警信息﹑闭路电视信息﹑水泵水位信息等，执行相应预设软件，对信号系统发布命令，合理的控制交通，以达到减少事故损失，有效的利用隧道。系统不间断的检测系统内的各设备的工作状态，及时发出故障及报警信息;②监控系统中各执行设备的显示变换和启动都要按照设定程序执行，要以采集的信息和数据为依据，经过设在管理中心系统(组态软件)计算机处理后按照预先编制的程序发出指令。当收到信息数据超过(或低于)预先设置的阀值，就会自动发出有关执行变换显示和启动设备指令，控制执行设备(PLC 等)改变隧道内的环境;③管理中心系统还可以对所有的信息﹑指令进行存储﹑查询的等。并打印报警及异常信息。

5．2 管理中心系统与各模块的联动

(1)管理中心系统软件与消防报警系统。消防报警中心通过专用线(ＲS236)等传输介质与管理中心信息互通，当有消防报警及异常信息时，消防报警中心将有关信息传输至管理中心，管理中心根据消防中心提供的信息，执行相应软件程序，通知 PLC 执行控制相应的设备联动(风机﹑交通信号﹑情报板﹑广播系统)等。(2)管理中心系统软件与 PLC 系统。当内部检测信号异常，检测设备将信号传输至 PLC 信号模块，PLC 信号模块将信号传至管理中心系统软件，管理中心执行相应的软件，通知 PLC 执行控制相应的设备联动。

(3)管理中心系统软件与隧道泵房排水水泵。隧道泵房的排水大多是雨水及隧道流出的地下水，是日常中经常运行的设备。是关系到隧道的正常运行的关键设备。液位计的液位信息直接传输到水泵控制箱，直接启动/停止相关水泵的运行。液位信息传输至管理中心系统软件，并提示相应的水位警报，提示管理中心有关水位信息，并发出警报信息。水泵的运行状态传输至管理中心系统软件，提示管理中心有关设备的运行状态信息。

6 结束语

一个比较完善的弱电监控，可以实现早期事故预报，实现数据监测﹑报警﹑远程手/自动控制﹑预案管理等，极大提高整体系统的安全性。目前不断研究的新设备﹑新技术等不断运用于隧道中。为市政隧道的安全运行提供可靠的保证。