基于ETC门架系统的公路隧道智能通风控制系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于ETC门架系统的公路隧道智能通风控制系统及方法，包括ETC门架系统、OBU卡、分中心、服务器、防火墙、智能通风控制模块和隧道环境监测系统；ETC门架系统位于隧道入口的前方；ETC门架系统与分中心连接；分中心与服务器连接；隧道环境监测系统的输出端与智能通风控制模块的输入端连接；智能通风控制模块的输出端与各台风机的控制端连接；智能通风控制模块还通过防火墙与服务器连接。优点为：智能通风控制模块通过ETC门架系统实时得到即将通过隧道的车辆通行信息，包括车流量、车型、车速、燃油类型等，再结合隧道环境监测系统监测到的隧道实时环境，实现按需通风的目的，降低隧道运营能耗。

【技术实现步骤摘要】
基于ETC门架系统的公路隧道智能通风控制系统及方法
本专利技术属于隧道通风控制
，具体涉及一种基于ETC门架系统的公路隧道智能通风控制系统及方法。
技术介绍
高速公路隧道通风系统通过对隧道内风机开启数量和位置的控制，从而稀释隧道内污染气体浓度，例如，CO，NOX等，保证隧道内空气质量，从而最终保障隧道内行车人员的舒适性和安全性。高速公路隧道通风系统会消耗大量的电能，尤其是特长隧道或超长隧道，通风系统负荷达到隧道运营总用电负荷的90％以上，运营费用居高不下。如何在保证隧道内空气质量的情况下，有效降低隧道通风系统的用电量，具有重要意义。现有技术中，隧道通风系统根据运营时间段，开启特定数量的风机进行通风，例如，在白天上班高峰时期，开启所有风机，以保证最大通风量；在夜晚时，则关闭所有风机；在白天非上班高峰时期，开启一半数量的风机等。此种风机控制方式，具有以下问题：风机开启数量根据运营时间段固定，但是，同一运营时间段，隧道内通行的车辆数量和类型也会发生变化，因此，当隧道内通行的车辆数量较少时，会导致开启过多数量的风机，导致电能的浪费本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于ETC门架系统的公路隧道智能通风控制系统，其特征在于，包括：ETC门架系统、OBU卡、分中心、服务器、防火墙、智能通风控制模块和隧道环境监测系统；/nETC门架系统位于隧道入口的前方，ETC门架系统距离隧道入口的距离为L

【技术特征摘要】
1.一种基于ETC门架系统的公路隧道智能通风控制系统，其特征在于，包括：ETC门架系统、OBU卡、分中心、服务器、防火墙、智能通风控制模块和隧道环境监测系统；
ETC门架系统位于隧道入口的前方，ETC门架系统距离隧道入口的距离为L0km；ETC门架系统配置安装OBU卡；ETC门架系统通过网络与分中心连接；分中心通过网络安全设备与服务器连接；
在隧道内布置若干台风机以及隧道环境监测系统；隧道环境监测系统的输出端与智能通风控制模块的输入端连接；智能通风控制模块的输出端与各台风机的控制端连接；智能通风控制模块还通过防火墙与服务器连接。


2.一种基于权利要求1所述的基于ETC门架系统的公路隧道智能通风控制系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，ETC门架系统通过OBU卡实时采集通过车辆的车辆通行信息；其中，所述车辆通行信息包括车辆通过ETC门架系统的时间点t1、车辆行驶信息以及车辆基本信息；
每隔预定时间间隔△T1，ETC门架系统将△T1时间间隔内采集到的所有车辆通行信息汇总形成车辆通行数据表，然后，实时将所述车辆通行数据表发送给分中心；
步骤2，分中心实时将接收到的所述车辆通行数据表通过网络安全设备上传至服务器；
步骤3，智能通风控制模块通过防火墙从所述服务器实时读取到所述车辆通行数据表；
步骤4，智能通风控制模块对所述车辆通行数据表进行分析，预测到需要开启的风机总数量n总；
步骤5，智能通风控制模块预先存储隧道内每台风机的布置位置信息；智能通风控制模块根据隧道环境监测系统，实时获取隧道不同位置点的实时环境参数；
智能通风控制模块对所述实时环境参数和风机的布置位置信息进行分析，得到每台风机布置位置的污染气体浓度值；然后，按污染气体浓度值从高到低的顺序，对各台风机进行排序；智能通风控制模块再获得各台风机到当前时刻的连续运行时间，以污染气体浓度值尽量高、同时连续运行时间尽量短的筛选原则，筛选出步骤4确定的n总台风机；
步骤6，智能通风控制模块实时开启筛选出的n总台风机；经过设定时间段△T2，其中，△T2<△T1，智能通风控制模块通过隧道环境监测系统得到隧道实时环境参数，判断隧道实时环境参数是否达到标准值，如果达到，则不动作；如果未达到，根据隧道实时环境参数与标准值的差值，确定需要进一步开启的风机数量，并开启对应的风机；
步骤7，然后，返回步骤1，进入下一周期的循环检测与控制过程。


3.根据权利要求2所述的基于ETC门架系统的公路隧道智能通风控制系统的方法，其特征在于，步骤1中，车辆行驶信息包括：车辆通过ETC门架系统的车速；车辆基本信息包括：车辆燃油类型以及车型信息；其中，所述车辆燃油类型包括隧道内考虑CO的车辆以及隧道内考虑烟尘的车辆；所述车型信息包括大型车、中型车和小型车。


4.根据权利要求3所述的基于ETC门架系统的公路隧道智能通风控制系统的方法，其特征在于，隧道内考虑CO的车辆包括汽油车类型和柴油车类型；隧道内考虑烟尘的车辆包括柴油车类型。


5.根据权利要求4所述的基于ETC门架系统的公路隧道智能通风控制系统的方法，其特征在于，步骤4具体为：
步骤4.1，ETC门架系统距离隧道入口的距离为L0km；
智能通风控制模块对每台车辆对应的车辆通行信息进行分析，得到车辆通过ETC门架系统的时间点t1以及车辆通过ETC门架系统的车速V1，假设车辆从ETC门架系统到隧道入口以车速V1匀速行驶，因此，通过下式得到车辆到达隧道入口的时间点t2：
t2＝t1+L0/V1
假设车辆通过隧道时，仍然以车速V1匀速行驶，因此，通过对所述车辆通行数据表中各台车辆进行分析，可得到每台车辆进入隧道入口的时间，以及离开隧道出口的时间，再根据每台车辆的车型类别，进而可统计得到本次采集控制周期中，隧道内车辆以下信息：
隧道内考虑烟尘的车辆的车况系数fa(VI)、隧道内考虑烟尘的车辆的车密度系数fd(VI)、隧道内考虑烟尘的车辆的纵坡-车速系数fiv(VI)、隧道内考虑烟尘的车辆的交通量Nm(VI)、隧道内考虑烟尘的车辆的车型系数fm(VI)、隧道内考虑烟尘的车辆的车型类别数nVI、隧道内考虑CO的车辆的车况系数fa(CO)、隧道内考虑CO的车辆的车密度系数fa(CO)、隧道内考虑CO的车辆的车密度系数fd(CO)、隧道内考虑CO的车辆的纵坡-车速系数fiv(CO)、隧道内考虑CO的车辆的交通量Nm(CO)、隧道内考虑CO的车辆的车型系数fm(CO)、隧道内考虑CO的车辆的车型类别数nco、隧道内所有车辆的总数量nc、隧道中所有车辆平均车速vt、隧道内小型车正面投影面积Acs、隧道内大型车正面投影面积Acl、隧道内大型车比例rl、隧道内小型车在隧道行车空间的占积率x1以及隧道内大型车在隧道行车空间的占积率；
步骤4.2，根据下式得到烟尘排放预测量：



式中：
QVI：隧道烟尘排放预测量，单位m2/s；
qVI：隧道烟尘基准排放量，单位m2/(veh·km)；
fa(VI)：隧道内考虑烟尘的车辆的车况系数；

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀军，邢燕颖，刘奕含，石志刚，王文菁，张晋阳，
申请(专利权)人：北京交科公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11