一种隧道施工通风自动监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及隧道施工通风监测系统。一种隧道施工通风自动监测系统，由监控柜、现场控制柜和传感器柜组成；传感器柜通过传感器采集现场的环境参数，并通过无线传输技术传送至现场控制柜，监控柜与现场控制柜之间通过光纤进行连接；现场控制柜与传感器柜之间通过无线局域网进行通信；风机风压、风速传感器信号接入监控柜，风管风压、风速传感器信号接入现场控制柜，温度、粉尘浓度、CO浓度、NO2浓度和含氧量传感器采集现场的环境参数输入传感器柜中；现场控制柜将现场的控制命令和传感器参数通过光纤传送至监控柜，监控柜通过决策算法控制变频器的频率，从而调节风机的送风量。本发明设计科学、合理，结构简单，提高了隧道施工通风的自动化控制水平。
【专利说明】
一种隧道施工通风自动监测系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种隧道施工通风监测系统，尤其是涉及一种基于SCALANCE W700的 隧道施工通风自动监测系统。
【背景技术】
[0002] 我国已建、在建和规划的隧道工程量稳居世界首位，其中隧道施工通风系统是隧 道工程的重要组成部分，具有以下几个方面的特点：施工面不断推进，需风量动态变化;隧 道工程的流动性给通风系统的安装、调试和维护带来了不便;长距离通风能够减少多头掘 进的规模，降低隧道施工的成本；尚无柔性风管出风口风压、风速的自动检测技术;通风距 离长，风管维护难度大;通风耗电量大；目前大多采用人工方式进行风量调节等。目前，隧道 施工通风自动控制系统研究滞后于隧道运营通风和煤矿通风，并没有形成完整的研究体系 与技术框架。
[0003] 从国内外工程实例和研究成果来看，公路隧道运营期间的数值模拟、通风系统设 计、风机自动控制技术等方面研究比较成熟。然而相关成果无法移植到隧道施工通风领域。 主要原因表现在:隧道施工通风多为长距离独头掘进，不能形成有效贯穿风流。Tuck Μ A从 通风自动控制的角度，提出了一个智能型通风控制系统的构想框架；周心权提出了通风和 救灾系统的构想框架。虽然这两种系统的内容有较大的差别，但他们都包括了通风控制的 三个主要组成部分:通风网络状态的监测与模拟;控制方案的决策;控制方案的实施。对通 风控制的大量研究也都可以归结为对这三个方面的研究。
[0004] 国外早已实现巷道风量、粉尘、有害气体、温度、湿度的自动检测，并已形成微机管 理系统。瑞典布里登矿产公司（Boliden Mineral AB)在其莱斯瓦尔（Laiswall)铅锌矿，安 装一套PowerVent计算机辅助全矿通风控制系统，并使风机的运转工况复合日常通风的需 要，还可降低矿井电耗1/3。相比之下，我国通风系统的自动化水平是较低的。目前，我国大 多数通风控制仍主要采用人工控制，风机的调节也主要靠人工完成。
[0005] 掘进通风的全自动化控制是科学技术发展的目标。但在以往的研究中，由于自动 控制系统的高昂代价和技术上还有许多问题没有解决，因此，通风自动控制系统在实际中 获得应用存在很大困难。一方面，进行全自动控制，应具备三个条件:完善的风流状态监测 系统;性能完善的通风控制方案决策软件和计算机系统;可自动控制的调节设施及控制执 行系统。由于生产条件复杂，作业地点分散，情况变化频繁，使通风系统不断变化，其控制系 统也要随之改变。这样复杂的一个系统，不仅设备的安装、维护和管理部很费钱、费力，而且 系统的可靠性也难于保证。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术不足，提出了一种基于光纤和无线局域网相结合的隧道施工 通风自动监控系统，实现了隧道施工通风的自动化控制。
[0007] 本发明所采用的技术方案：
[0008] 一种隧道施工通风自动监测系统，由监控柜、现场控制柜和传感器柜组成;传感器 柜通过传感器采集现场的环境参数，并通过无线传输技术传送至现场控制柜，监控柜与现 场控制柜之间通过光纤进行连接;监控柜与变频器之间通过485总线相连，以modbus协议进 行通信;现场控制柜与传感器柜之间通过无线局域网进行通信;风机风压、风速传感器的〇-10V电压信号直接接入监控柜;风管风压、风速传感器电压信号直接接入现场控制柜，温度 传感器、粉尘浓度传感器、C0浓度传感器、N0 2浓度传感器和含氧量传感器采集现场的环境 参数输入传感器柜中；现场控制柜一方面通过触摸屏显示传感器参数，另一方面将现场的 控制命令和传感器参数通过光纤传送至监控柜，监控柜一方面接收现场环境参数并显示； 另一方面通过决策算法控制变频器的频率，从而调节风机的送风量。
[0009] 所述的隧道施工通风自动监测系统，监控柜中的主要设备包括:工控机，触摸显示 器，实现风机风压、风速信号米集的PLC CPU，光电交换机，PLC电源，485通信模块;光电交换 机具有4个RJ45接口和一个SC光纤接口，实现多台网络设备的互联，485通信模块实现PLC CPU与变频器之间的通信。
[0010]所述的隧道施工通风自动监测系统，监控系统采用WinCC编写并运行于工控机上， WinCC通过网络设备互联形成的工业以太网数据通道读取现场各传感器参数，监控系统采 用PLC作为各个网络节点的控制器，PLC对传感器的信号进行采集并转换，各控制器通过 Profinet接口与其他网络设备进行互联，形成监控系统的数据网络通道;光电交换机、无线 热点和无线客户端将工控机、PLC CPU连接在一个局域网内。
[0011] 所述的隧道施工通风自动监测系统，现场控制柜中的主要设备包括:PLC CPU、触 摸显示器、无线客户端W734及天线、光电交换机、PLC电源;PLC CHJ选择1211C型号的CPU， 1211C具有两路模拟量输入端口，满足对风管风压、风速信号的采集需求;触摸显示器完成 现场人机交互功能，包括工况参数的录入和监测数据的显示;无线客户端W734及天线实现 与传感器柜之间的无线通信。
[0012] 所述的隧道施工通风自动监测系统，传感器柜中的主要设备包括:PLC CPU，选择 使用1212C，扩展4路AD模块SM1231，1212C本身具有两路模拟量输入端口，加上SM1231的4路 模拟量输入端口，实现满足对环境参数的采集需求;无线热点W774及天线，实现与现场控制 柜之间的无线通信;PLC电源，为1212C、无线热点和SM1231供电。
[0013] 本发明的有益效果：
[0014] 1、本发明隧道施工通风自动监控系统，组成包括监控柜、现场控制柜和传感器柜， 传感器柜一方面通过无线模块与现场控制柜建立网络连接，一方面通过模数转换模块采集 各个传感器的数据;现场控制柜一方面通过光纤与工控机建立网络连接，另一方面通过无 线模块与传感器柜建立网络连接;监控柜实现了施工隧道风机控制参数和环境参数的实时 监测，并通过对变频器的设定实现风机系统的自动控制。
[0015] 2、本发明隧道施工通风自动监控系统，提出了监控柜、现场控制柜和传感器柜之 间的有线、无线相结合的数据通道设计，系统采用西门子1200系列PLC作为各个网络节点的 控制器，各控制器通过Profinet接口与其他网络设备进行互联，形成监控系统的数据网络 通道，有效增强了传感器配置的灵活性和数据传输的稳定性。
[0016] 3、本发明隧道施工通风自动监控系统，设计科学、合理，结构简单，提高了隧道施 工通风的自动化控制水平。现场控制柜通过光纤与监控柜内工控机建立连接，传输通道更 加稳定、可靠，传输距离长;现场控制柜及传感器通过无线局域网互通互联，减少了现场布 线和设备安装的麻烦，简单、可靠。
【附图说明】
[0017] 图1是独头式施工隧道结构及隧道施工通风监控系统组成原理示意图；
[0018] 图2是本发明隧道施工通风监测系统硬件构成原理图；
[0019] 图3是监控系统数据通道构成示意图；
[0020] 图4是现场控制柜中无线客户端主要参数设置示意图：其中图4a，天线设置；图4b， 无线电设置;图4c，无线热点选择；
[0021 ]图5:现场控制柜中无线热点名称设置不意图；
[0022]图6:系统模拟信号采集程序设计。
【具体实施方式】
[0023]独头式施工隧道结构及隧道施工通风自动监测系统组成原理如图1所示。图中掌 子面①是隧道掘进方向的最前端。在这里要完成打孔、放炮和堆渣工作。钻孔台架②主要用 于人工打孔。仰拱栈桥③用于辅助地面衬砌施工。护水板台架④用于安装隧道护水板。衬砌 台架⑤用于固化隧道壁混凝土。柔性通风风管穿过衬砌台车和护水板台车，开口于钻孔台 架前方。通风机通过风管将新鲜空气送入隧道，并经过隧道将有毒有害气体排出隧道。目前 通风机变频控制技术已普遍应用于隧道施工通风系统。
[0024]下面通过【具体实施方式】，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0025] 实施例1
[0026]参见图2,本发明隧道施工通风自动监测系统，由1.监控柜、2.现场控制柜和3.传 感器柜组成;传感器柜通过传感器采集现场的环境参数，并通过无线传输技术传送至现场 控制柜，监控柜与现场控制柜之间通过光纤进行连接;监控柜与变频器之间通过485总线相 连，以modbus协议进行通信;现场控制柜与传感器柜之间通过无线局域网进行通信;风机风 压、风速传感器的0-10V电压信号直接接入监控柜;风管风压、风速传感器电压信号直接接 入现场控制柜，温度传感器、粉尘浓度传感器、C0浓度传感器、N0 2浓度传感器和含氧量传感 器采集现场的环境参数输入传感器柜中；现场控制柜一方面通过触摸屏显示传感器参数， 另一方面将现场的控制命令(包括工序参数和紧急情况下的风量控制命令)和传感器参数 通过光纤传送至监控柜，监控柜一方面接收现场环境参数并显示；另一方面通过决策算法 控制变频器的频率，从而调节风机的送风量。
[0027] 实施例2
[0028] 参见图2,本实施例的隧道施工通风自动监测系统，与实施例1的不同之处在于:监 控柜中的主要设备包括:工控机，触摸显示器，实现风机风压、风速信号采集的PLC CPU，光 电交换机，PLC电源，485通信模块。
[0029] 监控柜实现了施工隧道风机控制参数和环境参数的实时监测，并通过对变频器的 设定实现风机系统的自动控制。监控柜采用无键盘、鼠标和按钮设计。
[0030] 工控机上电开机，开机进入监控系统。系统的人机交互都通过触摸屏显示器完成。 工控机运行采用WinCC编写的监控系统软件。
[0031]因为PLC CPU的逻辑控制需求较小，主要是利用CPU的通信功能，所以选择功能最 简单的1211C型号CPU。其中1211C具有两路模拟量输入端口，满足对风机风压、风速信号(如 图2所示)的采集需求；
[0032]光电交换机具有4个RJ45接口和一个SC光纤接口，实现多台网络设备的互联以及 光电信号的转换。光纤通信最大传输距离可以达到26公里；
[0033] PLC电源为1211C、光电交换机、GRPS+GPS模块供电；
[0034] 485通信模块CM241。实现1211C与变频器之间的通信。
[0035]监控柜内配置WIFI+蓝牙板卡。该板卡插在工控机的PCIe XI插槽上，实现监控柜 与外界的短距离无线通信；
[0036]监控柜内配置GPRS+GPS模块。该模块通过USB与工控机相连，为监控系统软件提供 远距离无线通信功能、短信收发功能和GPS定位功能。
[0037] 实施例3
[0038]参见图3,本实施例的隧道施工通风自动监测系统，与实施例2的不同之处在于:监 控系统采用WinCC编写并运行于工控机上，WinCC通过网络设备互联形成的工业以太网 (Profinet)数据通道读取现场各传感器参数，监控系统采用PLC作为各个网络节点的控制 器，PLC对传感器的信号进行采集并转换，各控制器通过Profinet接口与其他网络设备进行 互联，形成监控系统的数据网络通道;光电交换机、无线热点和无线客户端将工控机、PLC CPU连接在一个局域网内。光电交换机、无线热点、无线客户端、工控机和PLC CPU各自为该 无线局域网内的一个网络节点。
[0039]系统采用西门子1200系列PLC作为各个网络节点的控制器。各控制器通过 Profinet接口与其他网络设备进行互联，形成监控系统的数据网络通道(该数据通道构成 如图3所示hPLC程序对传感器的信号进行采集并转换，通过数据通道送到监测软件。监测 软件采用WinCC 7.3编写，实现了各传感器数据的实时监测。
[0040]其中工控机、PLC CPU、无线热点和客户端需要配置IP地址，光电交换机不需要配 置IP地址。如图3连接所有网络设备后，就可以在WinCC的变量管理器中建立与各个网络节 点CPU之间的数据连接通道(WinCC置于无线客户端一侧）。
[0041 ]监控系统运行时，在WinCC的变量管理器中用鼠标右键单击左侧"变量管理"节点， 并在"添加新的驱动程序"菜单中左键单击"S頂ATIC S7-1200，S7-1500 Channel"选项。然 后在"变量管理"节点下出现的"SMATIC S7-1200，S7-1500 Channel"下分别建立如表1所 示的数据连接。每个连接需要通过鼠标右键单击设置如表1所示的三个参数。其中访问点在 计算机的"控制面板" "设置PG/PC接口"中进行设置。
[0042]在每个连接中分别创建与图2中各个传感器对应的变量。表1为WinCC数据连接设 置，表1中，数据地址指的是该连接对应的PLC CPU数据块中建立的，用于采集传感器数值的 变量在该数据块中的偏移地址。DB1表示PLC CPU中建立的数据块名称;DD表示字变量;DD后 的数字即为上述偏移地址。WinCC变量管理器中各变量的数据地址必须与连接对象中数据 块中变量的偏移地址一致才能实现数据的连通。
[0043] 表1 WinCC数据连接设置
[0045] PLC的硬件组态包括设备组态和数据块组态两个部分。
[0046] 打开Portal项目视图，首先在双击项目树中的"设备组态"选项打开设备组态窗 口。在右侧的硬件目录中依次点击"0?1/'->"(：1 31]1211〇0(：/0(：/1?17"-,祉57 211-1冊40-0ΧΒ0"，并将选中的CPU添加到设备组态窗口中。在添加到设备组态窗口的CPU图形中，双击 RJ45接口，在下方出现以太网组态设置。将该CPU的IP地址设置为：192.169.1.10;子网掩码 设置为:255.255.255.0。至此即完成了本系统中监控柜PLC的设备组态。
[0047]在Portal项目树下的"程序块"文件夹下新建数据块_1081)。在DB1中新建两个类 型为"Real"的变量"风压"，"风速"，偏移量分别设为0.0和4.0(对应于表1中风机风压和风 机风速的数据地址）。注意，必须将数据块属性中的"优化的块访问"选项取消，才可以实现 WinCC对该数据块的访问。至此即完成了数据块的组态。
[0048] 实施例4
[0049] 参见图2、图3,本实施例的隧道施工通风自动监测系统，与前述各实施例的不同之 处在于:现场控制柜中的主要设备包括:PLC CPU、触摸屏显示器、无线客户端W734及天线、 光电交换机、PLC电源。
[0050] 现场控制柜一方面通过光纤与工控机建立网络连接，另一方面通过无线模块与传 感器柜建立网络连接。其中：
[0051 ] PLC CPU选择功能最简单的1211C型号CPU。其中1211C具有两路模拟量输入端口， 满足对风管风压、风速信号（如图2所示）的采集需求。此处的逻辑控制需求较小，主要是利 用CPU的通信功能；
[0052]触摸屏显示器，完成现场人机交互功能，主要包括工况参数的录入和监测数据的 显不；
[0053] 无线客户端W734及天线，实现与传感器柜之间的无线通信；
[0054] 光电交换机，具有4个RJ45接口和一个SC光纤接口，实现1211C、无线客户端W734和 触摸屏显示器的网络互联以及光电信号的转换；
[0055] PLC电源为1211C、光电交换机、触摸屏显示器和无线客户端供电。
[0056] PLC的硬件组态包括设备组态和数据块组态两个部分：
[0057]打开Portal项目视图，首先在双击项目树中的"设备组态"选项打开设备组态窗 口。在右侧的硬件目录中依次点击"CPU"->"CI3U1211CDC/DC/Rly"->"6ES7211-lHE40-0ΧΒ0"，并将选中的CPU添加到设备组态窗口中。在添加到设备组态窗口的CPU图形中，双击 RJ45接口，在下方出现以太网组态设置。将该CPU的IP地址设置为：192.169.1.11;子网掩码 设置为:255.255.255.0。至此即完成了本系统中监控柜PLC的设备组态；
[0058]在Portal项目树下的"程序块"文件夹下新建数据块j，即DB1。在DB1中新建两个 类型为"Real"的变量"风压"，"风速"，偏移地址分别设为0.0和4.0(分别对应于表1中风管 风压和风管风速的数据地址）。注意，必须将数据块DB1属性中"优化的块访问"选项取消，才 可以实现WinCC对该数据块的访问。至此即完成了数据块的组态。
[0059] 无线客户端的组态包括两个步骤:IP地址分配，工作参数配置：
[0060] IP地址的分配有三种方式。第一种是采用动态主机配置协议(DHCP)自动为无线模 块分配IP;第二种是使用工具Primary Setup Tool为无线模块分配固定IP;第三种是采用 Portal软件为无线模块分配固定IP。本文采用第三种方式为无线模块分配固定IP。具体步 骤如下：
[0061] ①首先将无线模块通过以太网电缆连接在电脑的以太网接口上并通电；
[0062] ②在Portal环境下，直接(可以不打开任何项目）点击左下角的按钮打开"项目视 图"；
[0063] ③在"项目树"中依次展开"在线访问"及以下的正在使用的网卡节点，并双击节点 下的"更新可访问的设备"选项，等待设备更新；
[0064] ④选中更新后列表中的无线模块，并在右侧的属性参数中设置该无线模块的IP地 址为 192 · 168 · 1 · 13;子网掩码为：255 · 255 · 255 · 0;
[0065]无线客户端工作参数的设定类似于无线路由器的设置。打开EI浏览器并在地址栏 中输入刚刚为无线模块分配的IP地址，即可打开无线模块工作参数设置画面。首次登陆或 者在恢复出厂设置后登陆，模块要求修改登陆密码(初始管理用户名和密码均为:admin)， 之后自动进入"基本设置向导"界面如图4所示；
[0066] 其中，system页可以恢复出厂设置和选择设备的模式。对于无线客户端(734)来说 只有"Client" 一种模式可以选择。Country页选择工作国家和设定系统名称。IP页设置IP获 取方式(包括DHCP方式和固定IP方式），本文选择固定IP模式。Management Interfaces页设 置网络安全相关的选项，本文保留默认设置。Antenna页设置无线客户端连接的天线类型及 馈线的长度。如图4a所示，本文选择ANT792-6MN天线，馈线长度为1米。Radio页用于设置无 线电相关的信息。如图4b所示，本文设置无线电的最大发射功率为15dBm<Xli ent页设置无 线热点的名称。如图4c所示，本文无线热点的名称设置为"TF774"（见图5的设置^Channels 页选择频段内的特定通道，本文选择所有通道进行通信。Security页用于输入无线热点的 接入密码。本文中无线热点的Security页设置为Open System，即不需要密码，所以无线客 户端的Security页也选择Open System选项。Dot lx Supplicant页无效。Summary页显不所 有的设置内容，并提供"Set Value"按钮用于激活设置。
[0067] 实施例5
[0068] 参见图2、图3,本实施例的隧道施工通风自动监测系统，与前述各实施例的不同之 处在于:传感器柜中的主要设备包括：
[0069] PLC CPU1212C。由于此处需要扩展4路AD模块SM1231，所以选择1212C CPU<a212C 本身具有两路模拟量输入端口，加上SM1231的4路模拟量输入端口，可以满足对环境参数 (如图2所示)的采集需求；
[0070] 无线热点W774及天线。实现与现场控制柜之间的无线通信；
[0071] SM1231。模拟输入端口。PLC电源。为1212C，无线热点和SM1231供电。
[0072] PLC CPU传感器柜一方面通过无线模块与现场控制柜建立网络连接，一方面通过 模数转换模块采集各个传感器的数据。
[0073] PLC的硬件组态包括设备组态和数据块组态两个部分：
[0074] 打开Portal项目视图，首先在双击项目树中的"设备组态"选项打开设备组态窗 口。在右侧的硬件目录中依次点击"CPU"->"CI 3U1212CDC/DC/Rly"->"6ES7212-lHE40-0ΧΒ0"，并将选中的CPU添加到设备组态窗口中。在添加到设备组态窗口的CPU图形中，双击 RJ45接口，在下方出现以太网组态设置。将该CPU的IP地址设置为：192.169.1.12;子网掩码 设置为:255.255.255.0。至此即完成了本系统中监控柜PLC的设备组态；
[0075]在Portal项目树下的"程序块"文件夹下新建数据块_1081)。在DB1中新建两个类 型为"Real"的变量"风压"，"风速"，偏移量分别设为0.0和4.0(对应于表1中风管风压和风 管风速的数据地址）。注意，必须将数据块属性中的"优化的块访问"选项取消，才可以实现 WinCC对该数据块的访问。至此即完成了数据块的组态。
[0076]无线热点硬件组态:无线热点的组态与无线客户端的组态类似，包括两个步骤:IP 地址分配，工作参数配置。其中IP地址分配方法与无线客户端一致。IP地址为： 192 · 168 · 1 · 14;子网掩码为：255 · 255 · 255 · 0。
[0077]无线热点的"基本设置向导"界面如图5所示。其中，system页可以恢复出厂设置和 选择设备的模式。对于无线热点来说可以选择"AP"和"Client"两种模式。本文选择"AP"模 式，即热点。Country页选择工作国家和设定系统名称。IP页设置IP获取方式(包括DHCP方式 和固定IP方式），本文选择固定IP模式。Management Interfaces页设置网络安全相关的选 项，本文保留默认设置。Antenna页设置无线客户端连接的天线类型及馈线的长度。本文无 线热点的天线配置通无线客户端。Radio页用于设置无线电相关的信息，配置同无线客户 端。AP页设置无线热点的名称。如图5所示，本文无线热点的名称设置为"TF774" Security 页用于输入无线热点的接入密码。本文设置为Open System，即不需要密码。Do tlx Supplicant页无效。Summary页显示所有的设置内容，并提供"Set Value"按钮用于激活设 置。
[0078]本发明隧道施工通风自动监测系统，系统的软件编程设计包括工控机WinCC监控 画面程序设计和三台PLC CPU中的传感器数据采集程序设计。其中WinCC监控画面程序设计 相对比较简单，只需要在画面中布置1/0域，并连接变量管理器中相应的变量即可。下面主 要描述PLC的传感器数据采集程序，如图6所示。其中调用了标准化指令N0RM_X和 令。标准化指令的计算规则如公式(1)所示。
[0079] 〇UT= (VALUE-MIN)/(MAX-MIN) (1)
[0080] 其中MIN为标准化的最小值;MAX为标准化的最大值;VALUE为输入变量;OUT [0081 ]为介于0到1之间的浮点数。各传感器N0RM_X指令参数如表2所示。
[0082] 表2:各传感器N0RM_X指令参数列表
[0084] 缩放指令的计算规则如公式(2)所示。
[0085] OUT = [VALUE X(MAX-MIN)]+MIN (2)
[0086] 其中MIN为取值最小值;MAX为取值最大值;VALUE为输入变量;OUT为输出结果。在 本设计中，SCALE_X指令的VALUE是个N0RM_X指令的输出，MIN和MAX分别取个传感器的量程， OUT直接存入数据块中为个传感器开辟的变量中。
【主权项】
1. 一种隧道施工通风自动监测系统，由监控柜、现场控制柜和传感器柜组成;传感器柜 通过传感器采集现场的环境参数，并通过无线传输技术传送至现场控制柜，其特征在于:监 控柜与现场控制柜之间通过光纤进行连接；监控柜与变频器之间通过485总线相连，以 modbus协议进行通信;现场控制柜与传感器柜之间通过无线局域网进行通信;风机风压、风 速传感器的0-10V电压信号直接接入监控柜;风管风压、风速传感器电压信号直接接入现场 控制柜，温度传感器、粉尘浓度传感器、C0浓度传感器、N0 2浓度传感器和含氧量传感器采集 现场的环境参数输入传感器柜中；现场控制柜一方面通过触摸屏显示传感器参数，另一方 面将现场的控制命令和传感器参数通过光纤传送至监控柜，监控柜一方面接收现场环境参 数并显示;另一方面通过决策算法控制变频器的频率，从而调节风机的送风量。2. 根据权利要求1所述的隧道施工通风自动监测系统，其特征在于:监控柜中的主要设 备包括:工控机，触摸显不器，实现风机风压、风速信号米集的PLC CPU，光电交换机，PLC电 源，485通信模块;光电交换机具有4个RJ45接口和一个SC光纤接口，实现多台网络设备的互 联，485通信模块实现PLC CPU与变频器之间的通信。3. 根据权利要求2所述的隧道施工通风自动监测系统，其特征在于：监控系统采用 WinCC编写并运行于工控机上，WinCC通过网络设备互联形成的工业以太网数据通道读取现 场各传感器参数，监控系统采用PLC作为各个网络节点的控制器，PLC对传感器的信号进行 采集并转换，各控制器通过Prof inet接口与其他网络设备进行互联，形成监控系统的数据 网络通道;光电交换机、无线热点和无线客户端将工控机、PLC CPU连接在一个局域网内。4. 根据权利要求1、2或3所述的隧道施工通风自动监测系统，其特征在于:现场控制柜 中的主要设备包括:PLC CPU、触摸显示器、无线客户端W734及天线、光电交换机、PLC电源； PLC CPU选择1211C型号的CPU，1211C具有两路模拟量输入端口，满足对风管风压、风速信号 的采集需求;触摸显示器完成现场人机交互功能，包括工况参数的录入和监测数据的显示； 无线客户端W734及天线实现与传感器柜之间的无线通信。5. 根据权利要求4所述的隧道施工通风自动监测系统，其特征在于:传感器柜中的主要 设备包括:PLC CPU，选择使用1212C，扩展4路AD模块SM1231，1212C本身具有两路模拟量输 入端口，加上SM1231的4路模拟量输入端口，实现满足对环境参数的采集需求;无线热点 W774及天线，实现与现场控制柜之间的无线通信;PLC电源，为1212C、无线热点和SM1231供 电。
【文档编号】G05B19/042GK105867262SQ201610426935
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】王栋, 崔立志, 刘全贵, 刘石磊, 张文新, 赵希望, 吴元金, 卜旭辉, 杨立新, 赵军喜, 罗占夫, 李永生, 尹龙, 苟红松, 马国栋
【申请人】中铁隧道集团有限公司, 河南理工大学