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摘要：高速公路隧道监控工程是隧道机电工程的其中一个分项，而隧道环境检测又是隧道监控分项的其中一个子系统。其担负着测量隧道亮（照）度、一氧化碳/能见度、风向/风速等环境指标，主要是为照明、通风两个系统提供现场数据。
关键词：隧道；机电；环境检测；施工
一、工作原理
1、隧道亮（照）度：包括洞外亮度仪（LO）和洞内照度仪（LI），是为隧道照明系统提供现场实际亮度数据。洞外亮度仪测量隧道洞口外段亮度数据，洞内照度仪测量隧道内洞口段数据，通过洞外亮度数据乘以隧道入口段折减系数得出隧道入口段所需亮度数据，再与洞内照度数据对比去调节洞内照明亮度，将驾驶员出现的“黑洞现象”降到最低，以提高行车安全。其原理为检测设备检测现场实际亮度并相应的输出一路4-20MA电流至PLC模块。模拟量传输至PLC模拟量模块后，模块按照设定的规则将其转换成数字量传输至中心计算机控制平台，平台计算出相应的数据后，根据既定方案开启相应灯具。
2、一氧化碳/能见度（CO/VI）及风向/风速，主要为通风系统提供现场一氧化碳浓度/能见度及风向/风速数据，隧道控制系统可根据此数据而控制隧道风机的开启数量，以改善隧道内的环境及火灾发生时排烟救生，提高行车及司乘人员的安全系数。其原理为检测设备检测现场实际一氧化碳/能见度，并相应的输出两路4-20MA电流至PLC模块。模拟量传输至PLC模拟量模块后，模块按照设定的规则将其转换成数字量传输至中心计算机控制平台，平台计算出相应的数据后，结合现场的风向/风速数据，根据既定方案开启相应风机组。
二、施工中常见问题及处理办法
在施工过程中，最常见的问题是干扰带来的跳变，即模拟量是一个变动很大的不稳定的值，其原因主要有三个：
2.1电源干扰
作为PLC 系统的正常供电电源，电网的覆盖范围广，其内部的变化、开关操作浪涌、大型电力设备起停以及电网短路暂态冲击等原因都会产生对电网供电线路造成不同程度的空间电磁干扰，产生感应电压和电路，经由输电线路到PLC电源上，形成电源干扰。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了解决这一问题，需要在电源输入端安装隔离变压器，可以有效避免电源干扰，确保施工过程中机电的安全运行
2.2线路引入干扰
线路引入干扰是指空间电磁辐射感应对信号线形成差模干扰或共模干扰 。叠加在测量信号上的干扰信号即为差模干扰，该干扰信号属于交变信号，其频率较高，一般来源于耦合干扰。共模干扰则是指被测信号的接地端与控制系统的接地端之间的电位差所引起的干扰信号，由信号线引入干扰。I/O信号工作出现异常，无法精确进行测量，相关元器件会受到损伤。另外，系统的隔离性能在一定程度上影响着信号间的干扰。线路引入干扰所导致的共地系统总线回流，会造成逻辑数据变化、误动和死机，PLC 控制系统I/O模件发生严重的损坏，进而引发故障，主要采取以下方法予以妥善解决：（1）分开开关量信号和模拟量信号，模拟信号需要选择较大的线径，一般使用单独屏蔽双绞线，能够有效应对线路引入干扰的影响。（2）模拟信号和数字信号分别使用各自的多芯电缆，同样需要与电源线区分开，不可共用电缆线，可有效避免线路引入干扰。（3）在集成电路或晶体管设备当中，需要在输入输出信号线上安装屏蔽电缆，将控制器侧接地。（4）在信号线缆铺设安装的过程中，需要尽量远离周围环境中的电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备等强干扰源。（5）按传输信号种类，进行交流输入输出信号与直流输入输出信号电缆的分层敷设，不能共用电缆。
2.3来自接地系统混乱时的干扰
为了提高电子设备电磁兼容性（EMC），一般采用接地的方式，可以有效预防电磁干扰抑制设备对干扰的发出。但是，接地方式的选择尤为关键，一旦出现错误，很容易导致接地系统出现，进而形成信号干扰，PLC 系统的正常工作运行也会受到影响。明确PLC 控制系统的系统地、屏蔽地、交流地和保护地，保证接地点电位分布均匀，避免产生地电位差而引起地环路电流。一旦接地系统出现混乱，PLC系统受到干扰信号的影响而无法正常运行，不同接地点间存在，，影响系统正常工作。电缆屏蔽层以一点接地，有效避免地电位差的产生，预防受到雷击等异常情况的影响而增大地线电流。受到磁场变化的影响，屏蔽层、接地线和大地之间的闭合环路中形成感应电流，进而通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。接地系统混乱的情况下，在地线上产生电位分布不均的地环流，进而干扰内部逻辑电路和模拟电路的正常工作，加上逻辑地电位的分布干扰，进而导致逻辑运算和数据存储出现混乱。因此，选择正确的接地点以及完善接地系统尤为重要，由于模拟地电位的分布而导致测量精度下降，容易出现信号测控的失真的情况，产生误动作，影响隧道机电系统的功能作用。
三、结语
隧道环境检测是隧道机电系统的鼻子和眼睛一样，使隧道运营人员能够在监控室就得知隧道现场的真实环境，使隧道运营管理更加贴合实际，更加科学。它的准确性及其稳定性直接影响着整个隧道机电系统的功能性，但其工作原理却又注定了它对设计的严谨度及对施工工艺要求非常高，只有通过技术上高标准及施工工艺高要求，才能使我们隧道机电系统发挥其最大的作用。
参考文献：
[1]于艳波，周旋.高速公路特长隧道机电施工质量控制、创新及面临的问题[J].公路交通科技（应用技术版），2015，06：206-207.
[2]吴志华，林国辉，陈艳琼.特长公路隧道施工通风技术方案设计[J].湖南工程学院学报（自然科学版），2016，01：81-85.
论文作者:江洁锋
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/29
标签：隧道论文; 干扰论文; 信号论文; 系统论文; 数据论文; 机电论文; 亮度论文; 《基层建设》2016年9期论文;