本发明涉及公路隧道通风技术领域，尤其涉及一种基于风速的隧道通风控制方法及系统。
背景技术：
隧道通风的方式按车道空间的空气流动方式，可以分为自然通风和机械通风两种方式。其中，机械通风方式又分为纵向通风方式、半横向通风方式、全横向通风方式和组合通风方式四种。进一步地，纵向通风方式又分为射流式通风、集中送入式通风、竖(斜)井送排风通风方式、竖(斜)井排除式通风以及静电吸尘式通风等方式，半横向通风方式又分为送风半横向和排风半横向式通风。
无论是何种通风方式，有效的通风控制都是实现隧道正常运营以及通风系统节能运行的重要措施。
目前，隧道的通风系统的控制方式主要有两种：反馈控制法和固定程序法。
其中，反馈控制法是根据传感器直接检测隧道内有关通风的各种指标，将隧道内的实时检测值与控制设定值进行比较，以不超过设定值为原则，经比较处理后，根据比较结果控制射流风机的运行台数，以实现隧道的通风系统的反馈控制。
我国许多隧道目前采用这种控制方法进行通风控制。但由于实时环境检测值滞后性较大，并且隧道内的交通量是随时变化的，射流风机的运行数量改变后，也不能立即改变当前隧道环境的相应指标的参数值。因此，这种控制方法对射流风机的控制容易产生波动。并且，这种控制方式会使得射流风机启停频繁，不仅容易缩短射流风机的使用寿命，还会产生大量的电能浪费。另外，由于隧道环境的指标的实时参数检测值反馈有严重的滞后性，会出现实时检测值已超过控制设定值，才增加射流风机的运行数量，或者实时检测值已低于控制设定值，但还未减少射流风机的运行数量，从而导致电能的浪费，及通风效果不理想。
而固定程序法是不考虑隧道环境各项指标的变化情况，仅按已设计的各个时间对应的运行数量控制射流风机的运转。但是这种控制方法不能适应交通量变化大的隧道，无法对隧道内的通风量进行实时调整，未能做到能效的合理利用，导致了电能的浪费。
因此，针对以上不足，需要提供一种控制的精确性更高并且能够节约电能的隧道通风控制方法及系统。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现有技术中的通风控制方法及系统，对隧道通风的控制精确性不高，容易造成电能浪费的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于风速的隧道通风控制方法，包括：
设定隧道内的风速目标值；
采集隧道内的实时风速值；
根据实时风速值和风速目标值，调节隧道的通风风量。
进一步地，采集隧道内的实时风速值的方法包括：
在隧道内设置多个检测点，在多个检测点分别采集实时风速值。
进一步地，采集隧道内的实时风速值的方法包括：
在隧道内每隔设定时间采集实时风速值。
进一步地，根据在不同时刻采集的实时风速值和风速目标值，调节隧道的通风风量的方法包括：
根据多个实时风速值，确定隧道内的风速变化率；
根据风速变化率、实时风速值和风速目标值，调节隧道的通风风量。
进一步地，隧道内设有多个风机，调节隧道的通风风量的方法为：
通过控制多个风机的运行状态，调节隧道的通风风量。
本发明还提供了一种基于风速的隧道通风控制系统，包括风机组、检测装置和控制装置，风机组设置于隧道内，检测装置对应于风机组设置，控制装置分别与风机组和检测装置连接，其中，
检测装置被配置为检测风机组位置的实时风速值，控制装置被配置为根据实时风速值和预设的风速目标值，控制风机组的运行状态以改变隧道内的通风风量。
进一步地，风机组包括多个风机，多个风机在隧道内由隧道的入口至隧道的出口均匀布置；
控制装置通过控制多个风机的运行状态改变隧道内的通风风量。
进一步地，检测装置包括多个风速检测器，各个风机至少对应设置一个风速检测器。
进一步地，控制装置包括滤波单元和控制单元，其中，
滤波单元被配置为对实时风速值进行均值滤波，控制单元被配置为根据滤波后的实时风速值和风速目标值，控制风机组的运行状态。
进一步地，控制装置还包括计算单元，计算单元被配置为根据滤波后的实时风速值确定风速变化率，控制单元还被配置为根据滤波后的实时风速值、风速变化率和风速目标值，控制风机组的运行状态。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本发明的基于风速的隧道通风控制方法，能够检测隧道内的实时风速值，并且利用实时风速值与预设的风速目标值进行比较，根据比较结果控制运行的风机的数量增加或者减少，以控制隧道内的通风风量，从而降低风量反馈控制的滞后性，提高通风风量的控制精确性，并且节约隧道通风所消耗的电能。
本发明的基于风速的隧道通风控制系统，设置了用于检测风机组周围环境的实时风速值，并且根据实时风速值与预设的风速目标值的比较结果，控制风机组的运行状态，以控制隧道内的通风风量，从而具有控制效力和精确性较高、节约电能的优点
附图说明
图1是本发明实施例的基于风速的隧道通风控制方法的流程示意图；
图2是本发明一个实施例的基于风速的隧道通风控制方法的具体流程图；
图3是本发明实施例基于风速的隧道通风控制系统的结构示意图；
图4是设置有本发明实施例的基于风速的隧道通风控制系统的隧道结构图。
图中：1：风机组；11：风机；2：检测装置；21：风速检测器；3：检测装置；31：滤波单元；32：计算单元；33：控制单元。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的基于风速的隧道通风控制方法，包括：
S1、设定隧道内的风速目标值，该风速目标值为能够使隧道环境的通风状态保持到最佳的风速值。
S2、采集隧道内的实时风速值，具体的采集方法包括：
在隧道内设置多个检测点，在多个检测点分别采集实时风速值，以能够控制隧道内的多个位置的通风风量，从而能够均匀地控制隧道内的通风风量。
在隧道内每隔设定时间采集实时风速值，并将不同时刻采集的实时风速值存储。
S3、根据实时风速值和风速目标值，调节隧道的通风风量。
当采集了不同时刻的实时风速值后，可以根据在不同时刻采集的实时风速值和风速目标值，调节隧道的通风风量。具体地，可以根据多个不同时刻采集的实时风速值，确定隧道内的风速变化率，然后根据风速变化率、实时风速值和风速目标值，调节隧道的通风风量，使隧道内的通风控制具有较低的滞后性和较高的精确性。
在本发明实施例中，隧道内设有多个风机，可以根据隧道内多个位置的实时风速值与风速目标值分别控制对应位置的风机的运行状态，以通过控制多个风机的运行状态，调节隧道不同位置的通风风量，从而使隧道内的通风均匀。
如图2所示，为本发明一个实施例的基于风速的隧道通风控制方法，利用风速风向检测器采集实时风速值，控制方法的具体工作过程如下：
步骤1、设定当前隧道内营运风速的风速目标值Vr，单个采集的设定时间间隔tc，单个风速风向检测器采样样本数n，风机运行间隔设定时间tr。
步骤2、采集每个在分布隧道内的风速风向检测器的实时风速值Vn。
步骤3、将每个风速风向检测器所采集到的实时风速值进行均值滤波计算，得到滤波后的实时风速值Vc。
步骤4、计算每个风速风向检测器检测到的风速变化率K。
步骤5、比较隧道内风机的运行变化时间间隔tk与设定时间tr，当tk<tr，重新执行步骤2；当tk≥tr，继续执行步骤6。
步骤6、分别比较每个风速风向检测器实时风速值Vc与风速目标值Vr，当Vc≥Vr，继续执行步骤7；当Vc<Vr，继续执行步骤8。
步骤7、比较单个风速风向检测器到的风速变化率K，当K≥0，重新执行步骤2；当K<0，继续执行步骤9。
步骤8、比较单个风速风向检测器到的风速变化率K，当K≥0，继续执行步骤10；当K<0，重新执行步骤2。
步骤9、启动距离该风速风向检测器最近的未启动的风机，重新执行步骤2。
步骤10、停止距离该风速风向检测器最近正在运行的风机，重新执行步骤2。
如图3所示，本发明还提供了一种基于风速的隧道通风控制系统，包括风机组1、检测装置32和控制装置，风机组1设置于隧道内。其中，检测装置32对应于风机组1设置，控制装置分别与风机组1和检测装置32连接，检测装置32被配置为检测风机组1位置的实时风速值，控制装置被配置为根据实时风速值和预设的风速目标值，控制风机组1的运行状态以改变隧道内的通风风量。
在本发明实施例中，风机组1包括多个风机11，多个风机11在隧道内由隧道的入口至隧道的出口均匀地分散布置。风机11可以为射流风机，其具体的工作原理为：将一部分空气从射流风机11的入口端吸人，经叶轮加速后，由射流风机的出口高速射出，被射出的带有较高动能的高速气流能够将能量传送给隧道内的空气，产生克服隧道阻力的压升，从而推动隧道内的空气沿射流风机11喷射气流的方向流动，以对隧道进行通风。对应地，检测装置32包括多个风速检测器21，各个风机11至少对应设置一个风速检测器21。其中，风速检测器21可以为风速风向检测器，风速风向检测器可以将风向与风速进行采集并转化采集信号，监测风向及风速并显示。
在本发明实施例中，控制装置能够根据多个风速检测器21检测的实时风速值，控制多个风机11中对应的风机11的运行状态，以改变隧道内的通风风量。其中，控制器是整个基于风速的隧道通风控制系统的神经中枢，能够对风速风向检测器采集的相关数据进行存储、计算、判断，利用风速风向检测器对风速的实时反馈，将风速风向检测器获取的实时风速值经计算后，对计算结果与风速目标值进行判断，以根据判断结果对隧道内的风机的运行状态进行控制。
在本发明实施例中，控制装置包括滤波单元31和控制单元33。其中，滤波单元31被配置为对实时风速值进行均值滤波，控制单元33被配置为根据滤波后的实时风速值和风速目标值，控制风机组1的运行状态。
在本发明另一个实施例中，控制装置还包括计算单元32，计算单元32被配置为根据滤波后的实时风速值确定风速变化率，控制单元33还被配置为根据滤波后的实时风速值、风速变化率和风速目标值，控制风机组1的运行状态。
本发明实施例的基于风速的隧道通风控制系统的工作流程包括：
在控制装置中设定当前隧道内营运风速的风速目标值Vr，单个采集的设定时间间隔tc，单个风速风向检测器采样样本数n，风机11运行间隔设定时间tr。
控制装置以时间t为采样间隔，采集每个在分布隧道内的风速风向检测器的实时风速值Vn。
控制装置将每个风速风向检测器所采集到的实时风速值Vn进行均值滤波计算，获得滤波后的实时风速值
控制装置计算每个风速风向检测器到的风速变化率
控制装置利用每个风速风向检测器当前滤波后的实时风速值Vc与风速目标值Vr及单个风速风向检测器到的风速变化率K进行比较，当Vc<Vr且K<0时，则判断当前隧道的风量不足；当Vc<Vr且K≥0时，则判断当前隧道的风量满足需求；当Vc≥Vr且K<0时，则判断为当前隧道的风量满足需求；当Vc≥Vr且K≥0时，则判断为当前隧道的风量过大；
控制装置根据当前隧道的风量需求、射流风机11的运行状态和射流风机11的运行变化时间间隔(tk≥tr)，输出控制隧道内射流风机11的运行状态。当当前隧道的风量不足，且隧道内射流风机11组启动时间大于设定时间时，启动距离检测点风速风向检测器两端距离最短未启动的射流风机11；当当前隧道的风量过大，且隧道内射流风机11组停止时间大于设定时间时，停止距离检测点风速风向检测器两端距离最短正在运行的射流风机11。
其中：Vr:风速目标值；Vc:滤波后的实时风速值；n：单个风速风向检测器采样样本数；Vn：实时风速值；Vn-1：当前时刻的上一个采集周期的实时风速值；K:风速变化率；VL:当前时刻的前n个采样周期前的滤波后的实时风速值；tc：单个采集的设定时间间隔；tr：风机11运行间隔设定时间；tk：射流风机11的运行变化时间间隔。
如图4所示，为本发明一个实施例的基于风速的隧道通风控制系统，每个设置风机的位置设置多台射流风机，多台射流风机的前后都安装有风速风向检测器。这样的结构使得，当上一个靠近隧道入口(出口)的位置的多台射流风机射出气流的流动速度衰减到一定程度时，下一靠近隧道出口(入口)的位置的多台射流风机继续工作，以实现了从隧道的一端吸入新鲜空气，从隧道的另一端排出污浊空气的目的。
综上所述，本发明实施例的基于风速的隧道通风控制方法及系统，能够实时检测实时风速值，并计算出风速变化率，根据实时风速值、风速变化率和风速目标值控制射流风机的运行数量，在实时风速值偏离设定值时及时作出射流风机运行数量的调整，以调整隧道的通风风量，减少射流风机的控制波动，减少射流风机的启停频率，到达有效控制隧道通风及节约电能的效果，同时还能延长射流风机的使用寿命。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。