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JP6089329B2 - Tunnel ventilation control system with jet fan in two-way tunnel - Google Patents
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JP6089329B2 - Tunnel ventilation control system with jet fan in two-way tunnel - Google Patents

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Description

本発明は、対面通行の道路トンネルの換気設備装置、特にインバータ駆動ジェットファンを用いた縦流式の換気制御方式により換気をする道路トンネルの換気技術に関する。   The present invention relates to a ventilation equipment for a road tunnel with two-way traffic, and more particularly to a ventilation technique for a road tunnel in which ventilation is performed by a longitudinal flow ventilation control system using an inverter-driven jet fan.

道路トンネルにおいては、人体に対して有害な自動車のエンジンからの排出物質や塵埃などが浮遊しており、そのままではトンネル内の汚染物質濃度が高まってゆく。そこで、トンネル内の良好な環境を確保するためトンネル内の汚染物質を排気する必要がある。トンネル内の汚染物質を排気するには自然換気力や交通換気力による換気では不十分であり、トンネル内に設置された換気機を用いた強制換気が行われている。
トンネルの換気にはさまざまな方式がある。わが国に非常に多い3000m以下の中小の対面通行の道路トンネルの換気方式として「縦流換気方式」と呼ばれる換気方式が標準採用される場合が多い。
In road tunnels, exhaust materials and dust from automobile engines harmful to human bodies are floating, and the concentration of pollutants in the tunnel increases. Therefore, it is necessary to exhaust the pollutants in the tunnel to ensure a good environment in the tunnel. Ventilation by natural ventilation or traffic ventilation is insufficient to exhaust the pollutants in the tunnel, and forced ventilation is performed using a ventilator installed in the tunnel.
There are various methods for tunnel ventilation. In many cases, a ventilation system called “vertical flow ventilation system” is standardly adopted as a ventilation system for small and medium-sized road tunnels with a size of 3000 m or less, which is very common in Japan.

「縦流換気方式」とは、トンネル断面全体を換気ダクトとして利用する方式の換気方式であり、用いる換気装置としては、道路トンネル内の空気をトンネル外に押し出すジェットファン、道路トンネル内の空気を浄化する電気集塵機などがあり、適宜これらを組み合わせてトンネルの入口から出口に向かう空気流を形成して排気する。道路トンネルの中央付近に立抗を設けて道路トンネル内の空気を道路トンネル外の空気と交換する集中排気方式を組み合わせることもある。   The "vertical flow ventilation system" is a ventilation system that uses the entire tunnel cross section as a ventilation duct. The ventilation system used is a jet fan that pushes the air inside the road tunnel out of the tunnel, and the air inside the road tunnel. There are electric dust collectors to be purified, etc., which are appropriately combined to form an air flow from the entrance to the exit of the tunnel and exhaust it. There may be a combination of a centralized exhaust system in which a resistance is provided near the center of the road tunnel to exchange air inside the road tunnel with air outside the road tunnel.

従来の「縦流換気方式」でのジェットファン駆動モータは起動電流が定格電流の数倍となる誘導モータで駆動されている。
従来の一般的なジェットファンを用いた縦流換気方式の対面通行道路トンネルを図8に示す。このトンネルは、交通方向が両方向の対面通行トンネルと呼ばれるタイプである。このような対面通行道路トンネルでは、内部に縦流方向の換気を行なうジェットファンが8台配設されている。図8の例ではジェットファン10a、10b、10c、10dの8台が描かれている。対面通行道路トンネル内には図右から図左にかけて縦流の空気流が発生し、左から右にかけてトンネル内の汚染空気が排気される。換気制御装置によりジェットファン10の運転を制御する。
The jet fan drive motor in the conventional “longitudinal ventilation system” is driven by an induction motor whose starting current is several times the rated current.
FIG. 8 shows a two-way street tunnel of a longitudinal ventilation system using a conventional general jet fan. This tunnel is of a type called a two-way tunnel with traffic directions in both directions. In such a face-to-face road tunnel, eight jet fans for ventilation in the longitudinal direction are arranged inside. In the example of FIG. 8, eight jet fans 10a, 10b, 10c, and 10d are depicted. In a two-way tunnel, a longitudinal air flow is generated from the right to the left in the figure, and polluted air in the tunnel is exhausted from the left to the right. The operation of the jet fan 10 is controlled by the ventilation control device.

図8の例ではトンネル内の入口近く、中央部近く、出口近くの各場所に風向風速計(AV計)がそれぞれ設置されており、排気抗の入口近くには、汚染濃度計である煙霧透過率計(VI計)、一酸化炭素濃度計(CO計)が設置されている(図示せず)。
煙霧透過率計(VI計)は物質中を透過する光の割合から汚染濃度を計測する装置であり、また、一酸化炭素濃度計(CO計)は一酸化炭素の濃度を測定する装置である。
ここでは、これらトンネル内の状態を計測・収集する各種計測装置を「トンネル内部状態計測装置」と呼ぶ。
In the example of FIG. 8, an anemometer (AV meter) is installed near the entrance, near the center, and near the exit of the tunnel. A rate meter (VI meter) and a carbon monoxide concentration meter (CO meter) are installed (not shown).
The smoke transmission meter (VI meter) is a device that measures the contamination concentration from the proportion of light transmitted through the substance, and the carbon monoxide concentration meter (CO meter) is a device that measures the concentration of carbon monoxide. .
Here, various measuring devices that measure and collect the state in the tunnel are referred to as “tunnel internal state measuring devices”.

従来のジェットファンを用いた縦流換気方式では、対面通行道路トンネル内部の風向風速計、煙霧透過率計、一酸化炭素濃度計から得られたトンネル内の状態を示す各種計測値に基づいて、換気制御装置(図示せず)により対面通行道路トンネル1内部に設置されたジェットファン10a〜10dの運転台数を調整することが行われている。すなわち、対面通行道路トンネル1内部には、例えば、煤煙、一酸化炭素、または風向風速等の環境成分値を測定するトンネル内部状態計測装置が設置され、これらの計測値に基づいて、必要な換気量を確保するのに必要な台数だけジェットファン10a〜10dを運転し、これによって汚染物質濃度を予め設定されている許容値以下にして、トンネル利用者の安全性、快適性を確保している。従来の対面通行トンネルでは費用対効果から汚染濃度(VI、CO)のフィードバックによる台数運転が採用されてきたが、運転速度の制御を行うものも知られている。   In the longitudinal ventilation method using a conventional jet fan, based on various measured values indicating the state in the tunnel obtained from the anemometer, fume permeability meter, carbon monoxide concentration meter inside the two-way street tunnel, Adjustment of the number of operating jet fans 10a to 10d installed in the face-to-face road tunnel 1 is performed by a ventilation control device (not shown). That is, a tunnel internal state measuring device that measures environmental component values such as smoke, carbon monoxide, or wind direction and wind speed, for example, is installed inside the two-way street tunnel 1 and necessary ventilation is based on these measured values. Only the number of jet fans 10a to 10d required to secure the quantity is operated, and thereby the concentration of pollutants is set to a preset allowable value or less, thereby ensuring the safety and comfort of the tunnel user. . In conventional face-to-face tunnels, unit operation by feedback of contamination concentration (VI, CO) has been adopted for cost effectiveness, but one that controls the operation speed is also known.

また、トラフィックカウンタなどの交通量計測装置を用いて計測した交通量を加味したPID制御も知られている。交通量計測装置とは対面通行道路トンネル内を通過する車両の交通量を計測する装置である。

例えば、換気制御装置は、交通量計測装置から現在の交通量を読み込み、次に、この交通量に、自動車の排ガス量係数と道路トンネルの構造係数とを乗算して煤煙発生量を算出し、この煤煙発生量と煤煙濃度の制御目標値とから必要換気量Qを算出する。並行して、換気制御装置は煤煙透過率計から現在の道路トンネル内の空気の汚染濃度をフィードバック値として読み込み、上記のようにして算出した必要換気量Qとフィードバック値との偏差値を求め、この偏差値からPID制御(比例・積分・微分制御)を演算し、このPID制御の演算結果よりジェットファン10を制御、操作している。
Also known is PID control that takes into account the traffic volume measured using a traffic volume measuring device such as a traffic counter. The traffic volume measuring device is a device that measures the traffic volume of a vehicle passing through a face-to-face road tunnel.

For example, the ventilation control device reads the current traffic volume from the traffic volume measuring device, then calculates the amount of smoke generated by multiplying this traffic volume by the exhaust gas coefficient of the automobile and the structure coefficient of the road tunnel, The necessary ventilation amount Q is calculated from the soot generation amount and the control target value of the soot concentration. In parallel, the ventilation control device reads the air pollution concentration in the current road tunnel as a feedback value from the smoke transmission meter, obtains the deviation value between the necessary ventilation amount Q calculated as described above and the feedback value, PID control (proportional / integral / derivative control) is calculated from the deviation value, and the jet fan 10 is controlled and operated from the calculation result of the PID control.

特開2004−19250号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-19250

従来の縦流換気方式には以下の問題があった。
従来の第1の問題は、トンネル内部状態計測装置の測定環境の変化に伴うジェットファン制御の誤作動である。
上記したように、従来の対面通行トンネルでは、汚染濃度(VI、CO)に注目したフィードバックによる台数運転が採用され、VI、COのフィードバックが主流ということで交通量計なども設置されない場合が多かった。ジェットファンは直接的にはトンネル内に強制換気力による風速を生じさせるものであるため、汚染濃度に注目したフィードバック制御を行うと、後追い制御となるために過剰換気、換気不足となるケースが多いのが実情である。そこに、さらに、トンネル内部状態計測装置の測定環境の変化に伴うジェットファン制御の誤作動という問題が加わるおそれがある。
The conventional longitudinal ventilation system has the following problems.
The first conventional problem is a malfunction of jet fan control accompanying a change in the measurement environment of the tunnel internal state measuring device.
As mentioned above, conventional face-to-face tunnels employ unit operation based on feedback focusing on the contamination concentration (VI, CO), and traffic meters are often not installed due to the mainstream feedback of VI and CO. It was. Jet fans directly generate wind speed due to forced ventilation in the tunnel, so feedback control that focuses on the concentration of contamination often leads to follow-up control, resulting in excessive ventilation and insufficient ventilation. Is the actual situation. Furthermore, there is a possibility that a problem of malfunction of jet fan control accompanying a change in the measurement environment of the tunnel internal state measuring device may be added.

トンネル内部状態計測装置はトンネル内において測定環境の変動を受けにくいところに設置されているが、測定環境にイレギュラーな変動が生じてしまうことがある。
例えば、トンネル内の清掃のために散水車が通過した場合に、多量の水しぶきがトンネル内に飛散するが、その水しぶきがトンネル内部状態計測装置のセンサ部分に掛かり、一時的にトンネル内部状態計測装置が異常値を示してしまうことがある。
また、例えば、トンネル内では自動車がライト点灯して走行するが、前方にある車両の凹凸の角度や特殊な塗装などの影響により、異常な光反射がトンネル内で発生し、一時的にトンネル内部状態計測装置が異常値を示してしまうことがある。
また、例えば、トンネル内を走行中の整備不良の車両が特に多量な煤煙を包含する排気ガスをまき散らしつつ走行したり、積載貨物の中に小麦粉やセメント粉などの粉体を含み、その粉体が荷台から偶然漏れつつ走行したりするなどの事情があり、トンネル内部状態計測装置の近辺で煤煙や粉体の浮遊量が増加した場合には、一時的にトンネル内部状態計測装置が異常値を示してしまうことがある。
Although the tunnel internal state measuring device is installed in the tunnel in a place where it is difficult to receive fluctuations in the measurement environment, irregular fluctuations may occur in the measurement environment.
For example, when a water truck passes to clean the inside of the tunnel, a large amount of water splashes into the tunnel, but the splash is applied to the sensor part of the tunnel internal state measuring device, and the tunnel internal state measuring device temporarily May show an abnormal value.
In addition, for example, an automobile lights in a tunnel and travels, but abnormal light reflection occurs in the tunnel due to the angle of the unevenness of the vehicle in front and special paint, etc., temporarily inside the tunnel The state measuring device may show an abnormal value.
In addition, for example, a poorly maintained vehicle traveling in a tunnel travels with particularly exhaust gas containing a large amount of soot, or the loaded cargo contains powder such as flour or cement powder. If there is a situation such as accidentally leaking from the loading platform and the amount of smoke or powder floating increases near the tunnel internal state measurement device, the tunnel internal state measurement device will temporarily show an abnormal value. It may be shown.

このように、様々な要因で、トンネル内のトンネル内部状態計測装置の測定環境の変動を受け、一時的にトンネル内部状態計測装置が異常な計測値を示してしまうことがあるが、これらの異常な計測値は、一時的なものであり、トンネル内部状態計測装置の近くで観測された問題となっている現象が解消したり、問題車両がトンネル内部状態計測装置の近くから離れたりすれば、正常値に戻ることが多い。   In this way, due to various factors, the tunnel internal state measurement device may temporarily show abnormal measurement values due to fluctuations in the measurement environment of the tunnel internal state measurement device in the tunnel. The measured value is temporary, and if the problem phenomenon observed near the tunnel internal state measurement device is resolved or if the problem vehicle moves away from the tunnel internal state measurement device, Often returns to normal values.

従来のフィードバック制御技術を用いたジェットファンの縦流換気方式では、一時的に発生したトンネル内部状態計測装置の異常な計測値に基づいてジェットファンの駆動制御が行われてしまう。ジェットファンの駆動制御装置はトンネル内に配置している複数のジェットファンを協働させるものであり、たとえ誤動作として一時的にジェットファンの駆動台数を増やしたり、回転数を変化させて回転数を上げたりすると、電力エネルギーを多量に浪費する問題が生じてしまう。また、一旦誤動作により駆動したジェットファンを停止させたり、回転数を元に戻したりするにも相応の時間がかかる。   In the longitudinal flow ventilation system of a jet fan using a conventional feedback control technique, drive control of the jet fan is performed based on an abnormal measurement value of a tunnel internal state measuring device that is temporarily generated. The jet fan drive control device cooperates with a plurality of jet fans arranged in the tunnel. Even if the number of jet fans is temporarily increased as a malfunction, the number of revolutions is changed by changing the number of revolutions. If it is raised, there will be a problem of wasting a large amount of power energy. In addition, it takes a considerable amount of time to stop the jet fan that has been once driven due to a malfunction or to restore the rotational speed.

例えば、散水車が通過するとその周囲に水しぶきが飛散するが、散水車がトンネル内においてトンネル内部状態計測装置の近辺を通過するたびに、一時的にトンネル内部状態計測装置の異常な計測値が測定されてしまい、通過後しばらくすると計測値が正常値に戻るという現象を繰り返すことになる。もし、トンネル内にトンネル内部状態計測装置が2か所にある場合、異常な計測値の発生、解消が2回にわたり生じてしまい、ジェットファンの駆動制御装置は、トンネル内に配置しているジェットファンの駆動台数を増減したり、回転数を昇降したりするという無駄な制御を繰り返すこととなってしまう。   For example, when a watering wheel passes, splashes are scattered around it, but every time the watering wheel passes in the vicinity of the tunnel internal state measurement device, abnormal measurement values of the tunnel internal state measurement device are temporarily measured. Therefore, the phenomenon that the measured value returns to the normal value after a while after passing is repeated. If there are two tunnel internal state measuring devices in the tunnel, abnormal measurement values will be generated and resolved twice, and the jet fan drive control device will be installed in the tunnel. The wasteful control of increasing / decreasing the number of fans driven and increasing / decreasing the number of rotations is repeated.

第2の問題は、トンネル内部状態計測装置から得たデータを用いた制御のみでは、トンネル内部状態計測装置の測定環境の一時的な変化による不具合に対応できず、その結果、的確な予測を用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせたハイブリッド適応制御や、フィードバックループを連結したカスカード制御などの高度なジェットファン制御が難しいという問題である。
必要な機械換気力は、自然換気力の大きさや交通換気力の大きさの変動に応じて刻々と変化するが、的確な予測を用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせたハイブリッド適応制御や、複数のフィードバックループを連結したカスカード制御などの高度な制御を行うことができれば一層的確な換気制御が可能となる。しかし、上記のように、トンネル内部状態計測装置の測定環境が一時的に変化し、本来の正しいトンネル内状態を示すデータが得られない場合には、それら誤ったデータに基づいてフィードフォワード制御やカスケード制御を行うこととならざるを得ず、トンネル内部状態計測装置の測定環境の一時的な変化による不具合を織り込んだ適切なジェットファン制御を行うことができなかった。
The second problem is that only control using the data obtained from the tunnel internal state measuring device cannot cope with problems caused by temporary changes in the measurement environment of the tunnel internal state measuring device, and as a result, accurate prediction is used. It is difficult to perform advanced jet fan control such as hybrid adaptive control that combines feedforward control and feedback control, and cascade control that connects feedback loops.
The required mechanical ventilation power changes every moment according to the fluctuation of natural ventilation power and traffic ventilation power, but hybrid adaptive control that combines feedforward control and feedback control using accurate prediction, If advanced control such as cascading control in which a plurality of feedback loops are connected can be performed, more accurate ventilation control is possible. However, as described above, when the measurement environment of the tunnel internal state measuring device changes temporarily and data indicating the original correct state of the tunnel cannot be obtained, feedforward control or Cascade control was unavoidable, and proper jet fan control could not be performed, taking into account defects due to temporary changes in the measurement environment of the tunnel internal state measurement device.

上記問題点に鑑み、本発明は、トンネル内部状態計測装置の測定環境の一時的な変化による不具合を織り込んだ的確なフィードバック制御や、予測を用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせたハイブリッド適応制御や、フィードバックループを連結したカスカード制御などの高度なジェットファン制御による省電力化を可能とした縦流換気システムを提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides accurate feedback control that incorporates problems due to temporary changes in the measurement environment of the tunnel internal state measurement device, and hybrid adaptive control that combines feedforward control and feedback control using prediction. Another object of the present invention is to provide a longitudinal ventilation system that enables power saving by advanced jet fan control such as cascading control coupled with a feedback loop.

上記目的を達成するため、本発明にかかるトンネル換気制御システムは、トンネル外近辺またはトンネル内に設置され、前記トンネルに外部から進入する車両や自然風などのトンネル外部入力データを計測・収集するトンネル外部入力計測装置と、前記トンネル内に設置され、トンネル内の状態データを計測・収集するトンネル内部状態計測装置と、前記トンネル外部入力計測装置の計測値をもとにトンネル内の自然風、交通風、汚染発生量を予測する予測部と、前記トンネル内部状態計測装置の計測値と前記予測部の予測値をもとに前記トンネル内を換気するジェットファンの駆動を制御するジェットファン制御装置を備え、前記ジェットファン制御装置が、前記トンネル内部状態計測装置の計測値を受け取るとともに、前記トンネル外部入力計測装置の計測値とトンネル換気推定モデルにより前記予測部が予測した前記トンネル内の状態量の予測値に比べて前記トンネル内部状態計測装置により実測された前記計測値が所定範囲を超えていない場合、前記受け取った計測値に基づいて、前記ジェットファンの駆動を制御し、 前記計測値が所定範囲を超えている場合、前記所定経過時間を経過するまでは通常の前記トンネル内部状態計測装置の前記計測値に基づく制御を一時停止して直近の制御を継続し、前記トンネル内部状態計測装置の前記計測値が前記所定範囲に戻ってから通常の前記トンネル内部状態計測装置の前記計測値に基づく制御を再開する換気制御を行ない、 所定経過時間を経過してしまった後前記トンネル内部状態計測装置の計測値変化を基に、前記トンネル外部入力計測装置側の故障および前記トンネル内部状態計測装置側の故障を検出し前記検出した結果に基づいて、前記ジェットファンの駆動を制御することを特徴とするトンネル換気制御システムである。 In order to achieve the above object, a tunnel ventilation control system according to the present invention is a tunnel that is installed near or inside a tunnel, and measures and collects input data outside the tunnel, such as a vehicle entering the tunnel from outside and natural wind. An external input measurement device, a tunnel internal state measurement device that is installed in the tunnel and measures and collects state data in the tunnel, and natural winds and traffic in the tunnel based on the measurement values of the tunnel external input measurement device A jet fan control device for controlling the driving of a jet fan for ventilating the inside of the tunnel based on a measurement value of the tunnel internal state measurement device and a prediction value of the prediction unit based on a prediction value for predicting wind and pollution generation amount ; The jet fan control device receives the measurement value of the tunnel internal state measurement device, and the outside of the tunnel The measurement value in which the prediction unit by the measurement value and the tunnel ventilation estimation model is measured by the tunnel internal state measurement apparatus as compared with the predicted value of the state amount in the tunnel predicted force measuring device does not exceed the predetermined range In this case, the driving of the jet fan is controlled based on the received measurement value, and when the measurement value exceeds a predetermined range, the normal tunnel internal state measuring device is used until the predetermined elapsed time elapses. Based on the measurement value of the normal tunnel internal state measurement device after the measurement value of the tunnel internal state measurement device returns to the predetermined range after temporarily stopping the control based on the measurement value and continuing the latest control. performs resume ventilation control control, after had passed a predetermined elapsed time, based on the measured value changes in the tunnel internal state measuring device, the tunnel Detecting a part input measuring apparatus failure and failure of the tunnel internal state measurement apparatus, based on the detected result, a tunnel ventilation control system and controls the driving of the jet fan.

なお、上記構成において、各々の構成は下記のものとすることが好ましい。
例えば、前記トンネル外部入力計測装置が、少なくとも、車両交通量を計測・収集する交通量計測装置(トラフィックカウンタ)を含むものであり、前記トンネル内部状態計測装置が、少なくとも、煙霧透過率計と、一酸化炭素濃度計と、断面風速計を含む構成がある。
また、トンネル内部状態計測装置として、煙霧透過率計と、一酸化炭素濃度計と、断面風速計に加え、窒素酸化物濃度値を計測する窒素酸化物濃度計を含むものであっても良い。近年、いわゆるNOx規制の重要性も増している。
In the above configuration, each configuration is preferably as follows.
For example, the tunnel external input measuring device includes at least a traffic measuring device (traffic counter) that measures and collects vehicle traffic, and the tunnel internal state measuring device includes at least a fume permeability meter, There is a configuration including a carbon monoxide concentration meter and a cross-sectional anemometer.
Further, the tunnel internal state measuring device may include a nitrogen oxide concentration meter that measures a nitrogen oxide concentration value in addition to a fume permeability meter, a carbon monoxide concentration meter, and a cross-sectional anemometer. In recent years, the importance of so-called NOx regulations has also increased.

トンネル外部入力計測装置として、前記トンネルの出入り口に設けられ、気圧差によりトンネル内に吹き込む自然風を推定する微気圧計を含む構成も好ましい。微気圧計を設けることによりトンネルに吹き込む自然風のマクロの速度やマクロの量を把握することができる。トンネル内部に設ける風速計はトンネル内における設置箇所における風速が計測されるが、一方、微差圧計を用いれば、トンネル全体として外部から内部に吹き込む自然風を推定することができる。
微気圧計を設けない場合であっても交通量計と風速計データを風速モデルにより自然風を推定することは可能である。
As the tunnel external input measuring device, a configuration including a microbarometer that is provided at the entrance of the tunnel and estimates natural wind blown into the tunnel by a pressure difference is preferable. By providing a micro-barometer, it is possible to grasp the macro speed and macro amount of natural wind blowing into the tunnel. The anemometer provided inside the tunnel measures the wind speed at the installation location in the tunnel. On the other hand, if the differential pressure gauge is used, it is possible to estimate the natural wind blown into the tunnel from the outside as a whole.
Even if a microbarometer is not provided, it is possible to estimate natural wind by using a wind speed model of traffic meter and anemometer data.

ここで、上記したようなトンネル内部状態計測装置の実測値の変化が、測定環境の一時的な変化などの一時的な原因であるか、トンネル内部状態計測装置やトンネル外部入力計測装置に搭載しているセンサ部分の故障などの原因であるかを見分けることが好ましい。
そこで、前記ジェットファン制御装置、前記計測値に基づく制御の一時停止開始時刻からの経過時間を計測する構成が好ましい。
Here, whether the change in the measured value of the tunnel internal state measurement device as described above is a temporary cause such as a temporary change in the measurement environment, or it is installed in the tunnel internal state measurement device or the tunnel external input measurement device. It is preferable to determine whether the cause is a failure of the sensor portion.
Therefore, the jet fan control apparatus, configured to measure the elapsed time from the pause start time of control based on the measurement values are preferred.

もし、経過時間が所定時間内に前記計測値が前記所定範囲内に戻った場合、ジェットファン制御装置、前記トンネル内部状態計測装置における測定環境の一時的な変化に起因したものであったと判断することができる。
もし、経過時間が所定時間を超過した場合、ジェットファン制御装置、前記トンネル内部状態計測装置自体の恒常的な故障が発生している判断することができる。
もし、トンネル内の煙霧透過率データのみが前記所定範囲を超え続けている場合、ジェットファン制御装置、前記経過時間が所定時間を超過した原因が前記霧に起因したものであると推定し、霧発生時の制御に移行することができる。
If the elapsed time is the measured value within a predetermined time has returned to within the predetermined range, the jet fan control unit, determining that the were those attributable to temporal changes in the measurement environment in the tunnel internal state measurement device can do.
If the elapsed time exceeds the predetermined time, the jet fan control device may determine permanent failure of the tunnel internal state measurement device itself has occurred.
If only fumes transmittance data in the tunnel continues beyond the predetermined range, the jet fan control unit estimates said elapsed time is what is excess cause a predetermined time due to the fog, It is possible to shift to control when fog is generated.

また、交通量計測装置(トラフィックカウンタ)などのトンネル外部入力計測装置が故障することもあり得る。そこで、ジェットファン制御装置、前記トンネル内の煙霧透過率データ、前記汚染ガス濃度データ、風速データのいずれもが前記所定範囲を超え続けている場合、前記経過時間が所定時間を超過した原因が前記トンネル外部入力計測装置の恒常的な故障が発生していると判断することも可能とする。 In addition, a tunnel external input measuring device such as a traffic volume measuring device (traffic counter) may break down. Therefore, the jet fan control device may cause the elapsed time to exceed the predetermined time when all of the fog transmission data, the polluted gas concentration data, and the wind speed data in the tunnel continue to exceed the predetermined range. It is also possible to determine that a permanent failure of the tunnel external input measuring device has occurred.

上記の構成によれば、トンネル内部状態計測装置の実測値の変化が、測定環境の一時的な変化などの一時的な原因であるか、トンネル内部状態計測装置やトンネル外部入力計測装置に搭載しているセンサ部分の故障などの原因であるかを見分けることが可能となる。   According to the above configuration, whether the change in the actual measurement value of the tunnel internal state measurement device is a temporary cause such as a temporary change in the measurement environment, is installed in the tunnel internal state measurement device or the tunnel external input measurement device. It is possible to determine whether the cause is a failure of the sensor portion.

次に、前記ジェットファン制御装置が保持する前記トンネル換気推定モデルに関して説明する。トンネル換気推定モデルとして、上記のフィードバック制御に加え、予測を行うフィードフォワード制御を組み合わせた高度なハイブリッド制御を含むことができる。
例えば、上記のジェットファン制御装置において、前記トンネル内を流れる風をモデル化した風速モデルと、前記トンネル内の車両交通をモデル化した交通モデルと、前記トンネル内を通過する車両により発生する汚染物質の濃度をモデル化した汚染濃度モデルを保持記憶するモデル記憶部と、前記計測装置から取得した前記トンネル内データを入力とし、前記トンネル内データの変化に合わせ、前記モデル記憶部の前記風速モデルと前記交通モデルと前記汚染濃度モデルのパラメータを推定して更新するモデルパラメータ推定部と、煙霧透過率目標値と汚染ガス濃度目標値と、前記計測装置により実測した前記トンネル内データと、前記風速モデルと前記交通モデルと前記汚染濃度モデルを用いた自然風予測と交通風予測と汚染発生量予測を行う予測部と、前記予測部の各予測に基づき、断面風速目標値と換気機器制御目標値を決定するフィードフォワード制御部と、前記換気機器の並列運転台数と回転数との関係と、前記換気機器の正逆逆転時における自然風の自然換気方向と対面交通による交通換気方向との関係とを考慮した省エネ最適選定計画を決める最適選定計画決定部と、前記断面風速目標値と前記換気機器制御目標値に対するフィードバック補正と、前記省エネ最適選定計画とを組み合わせた適応制御を行うハイブリッド適応制御部とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記ジェットファンの運転がインバータ駆動運転であり、前記ジェットファンを定格電力以下で前記ハイブリッド適応制御部が決定した最適制御量による連続運転を可能とすることができる。
Next, the tunnel ventilation estimation model held by the jet fan control device will be described. As a tunnel ventilation estimation model, in addition to the feedback control described above, advanced hybrid control combining feedforward control for prediction can be included.
For example, in the above-described jet fan control device, a wind speed model that models the wind flowing in the tunnel, a traffic model that models vehicle traffic in the tunnel, and a pollutant generated by a vehicle that passes through the tunnel A model storage unit that stores and stores a contamination concentration model in which the concentration of the gas is modeled, and the data in the tunnel acquired from the measurement device as input, and the wind speed model in the model storage unit according to the change in the data in the tunnel, A model parameter estimation unit that estimates and updates parameters of the traffic model and the pollution concentration model, a target value of fume transmittance, a target value of pollutant gas concentration, data in the tunnel actually measured by the measuring device, and the wind speed model Natural wind prediction, traffic wind prediction and pollution generation amount prediction using the traffic model and the pollution concentration model A prediction unit to perform, a feedforward control unit for determining a cross-sectional wind speed target value and a ventilation device control target value based on each prediction of the prediction unit, a relationship between the number of parallel operation units and the rotation speed of the ventilation device, and the ventilation An optimal selection plan determination unit that determines an energy saving optimal selection plan that takes into account the relationship between the natural ventilation direction of natural wind and the traffic ventilation direction due to face-to-face traffic when the equipment is forward and reverse, and the cross-sectional wind speed target value and the ventilation equipment control A hybrid adaptive control unit that performs adaptive control in combination with feedback correction for a target value and the energy saving optimum selection plan is provided.
Here, the operation of the jet fan is an inverter drive operation, and the jet fan can be operated continuously with an optimum control amount determined by the hybrid adaptive control unit at a rated power or less.

フィードフォワード制御に関しては、風速モデルと汚染濃度モデルとを適用し、前記換気機器の並列運転台数と正逆方向とその回転数の最適制御量を算出し、解析精度を高めることが可能となる。また、上記のようにパラメータ推定が線形性を利用してカルマンフィルタの問題に帰着し、未知数である自然換気力(Ur)、大型車両交通換気パラメータ(AmHeavy)、小型車両交通換気パラメータ(AmLight)、大型車両汚染発生パラメータ(CoHeavy)、小型車両汚染発生パラメータ(CoLight)として計測装置で得た実測値を代入するのみで高速に求めることができる。   With regard to the feedforward control, it is possible to apply the wind speed model and the pollution concentration model, calculate the optimum number of parallel operation units, forward / reverse directions, and rotation speeds of the ventilation devices, and improve the analysis accuracy. In addition, as described above, the parameter estimation uses linearity to reduce the problem of the Kalman filter, and the unknown natural ventilation force (Ur), large vehicle traffic ventilation parameter (AmHeavy), small vehicle traffic ventilation parameter (AmLight), It can be obtained at high speed only by substituting the actual measurement values obtained by the measuring apparatus as the large vehicle pollution occurrence parameter (CoHeavy) and the small vehicle pollution occurrence parameter (CoLight).

次に、複数のフィードバック制御を連結したカスケード制御を行うことができる。
そこで、ジェットファン制御装置において、前記ハイブリッド適応制御部のフィードバック補正が、前記断面風速目標値と前記計測装置が実測した前記断面風速データから前記換気機器の並列運転台数と正逆方向とその回転数を制御する第1のフィードバック制御と、前記汚染ガス濃度データおよび前記汚染ガス濃度目標値と、前記計測装置が実測した前記煙霧透過率データおよび前記煙霧透過率目標値から前記換気機器の並列運転台数と正逆方向とその回転数を制御する第2のフィードバック制御を備え、前記第1のフィードバックループを包含するように前記第2のフィードバックループを形成せしめたカスケード制御とすることが好ましい。
Next, cascade control in which a plurality of feedback controls are connected can be performed.
Therefore, in the jet fan control device, the feedback correction of the hybrid adaptive control unit is performed by using the cross-sectional wind speed target value and the cross-sectional wind speed data actually measured by the measurement device to determine the number of parallel operation units, the forward / reverse direction, and the rotational speed of the ventilation devices The number of units of the ventilator that are operated in parallel from the first feedback control for controlling the pollutant gas concentration data and the pollutant gas concentration target value, the fume transmittance data measured by the measuring device and the fume transmittance target value And a second feedback control for controlling the forward and reverse directions and the number of rotations thereof, and the cascade control in which the second feedback loop is formed so as to include the first feedback loop is preferable.

上記構成により、フィードバック制御に関しては、トンネル内の風向風速のフィードバック制御と、トンネル内の汚染濃度のフィードバック制御をカスケード制御することにより、細かく変化しやすい風向風速に対してジェットファンの運転を細かくフィードバック制御することができ、また、風向風速に比べて変化が遅くあらわれる汚染濃度に対してもカスケード制御によりジェットファンの運転をフィードバック制御できるので、全体として過剰換気、換気不足となるケースを少なく低減でき、省エネ運転を実現できる。   With the above configuration, with regard to feedback control, the feedback control of the wind direction and wind speed in the tunnel and the feedback control of the pollution concentration in the tunnel are cascade controlled, so that the operation of the jet fan is finely fed back to the wind direction and wind speed that are easily changed. In addition, it is possible to control the operation of the jet fan by cascade control even for pollution concentrations that appear to change slowly compared to the wind direction and wind speed. , Energy saving operation can be realized.

本発明のトンネル換気制御システムによれば、トンネル外部入力計測装置により計測されたデータをもとにトンネル換気モデルにより想定されるトンネル内部状態の正常値の範囲を推定し、当該推定にかかる正常値の範囲と、トンネル内部状態計測装置により計測された実測値とを比較し、トンネル内部状態計測装置の測定環境の一時的な変化による不具合発生の有無を確認する機能を提供することができる。その上で、トンネル内部状態計測装置の測定環境の一時的な変化による不具合を織り込んだ的確なフィードバック制御や、予測を用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせたハイブリッド適応制御や、フィードバックループを連結したカスカード制御などの高度なジェットファン制御による省電力化を可能とした縦流換気システムを提供することができる。   According to the tunnel ventilation control system of the present invention, the normal value range of the tunnel internal state assumed by the tunnel ventilation model is estimated based on the data measured by the tunnel external input measuring device, and the normal value related to the estimation And a measured value measured by the tunnel internal state measuring device can be compared, and a function for confirming whether or not a defect has occurred due to a temporary change in the measurement environment of the tunnel internal state measuring device can be provided. In addition, accurate feedback control that incorporates problems due to temporary changes in the tunnel's internal state measurement device, hybrid adaptive control that combines feedforward control and feedback control using prediction, and feedback loops are connected. Thus, it is possible to provide a longitudinal ventilation system that enables power saving by advanced jet fan control such as cascading control.

以下、図面を参照しつつ、本発明のインバータ駆動ジェットファンによるトンネル換気制御システムの実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な用途、形状、個数などには限定されないことは言うまでもない。   Embodiments of a tunnel ventilation control system using an inverter-driven jet fan according to the present invention will be described below with reference to the drawings. However, it goes without saying that the scope of the present invention is not limited to the specific application, shape, number, etc. shown in the following examples.

本実施例1に示すトンネル換気制御システム100は、トンネル外部入力計測装置により計測されたデータをもとにトンネル換気モデルにより想定されるトンネル内部状態の正常値の範囲を推定し、当該推定にかかる正常値の範囲と、トンネル内部状態計測装置により計測された実測値とを比較し、トンネル内部状態計測装置の測定環境の一時的な変化による不具合発生の有無を確認する機能を備えたトンネル換気制御システムである。
その上で、トンネル内部状態計測装置の測定環境の一時的な変化による不具合を織り込んだ的確なフィードバック制御や、予測を用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせたハイブリッド適応制御や、フィードバックループを連結したカスカード制御などの高度なジェットファン制御による省電力化を可能とした縦流換気システムとなっている。
The tunnel ventilation control system 100 shown in the first embodiment estimates the normal value range of the tunnel internal state assumed by the tunnel ventilation model based on the data measured by the tunnel external input measuring device, and is related to the estimation. Tunnel ventilation control with a function to compare the range of normal values and the actual measurement value measured by the tunnel internal state measurement device, and to check for the occurrence of defects due to temporary changes in the measurement environment of the tunnel internal state measurement device System.
In addition, accurate feedback control that incorporates problems due to temporary changes in the tunnel's internal state measurement device, hybrid adaptive control that combines feedforward control and feedback control using prediction, and feedback loops are connected. Longitudinal ventilation system that enables power saving by advanced jet fan control such as cascading control.

まず、[1]として、本発明のトンネル換気制御システム100の構成について簡単に説明し、次に、[2]として、トンネル内部状態の実測値の取得を簡単に説明し、次に、[3]として、トンネル外部入力計測装置により計測されたデータをもとにトンネル換気モデルにより想定されるトンネル内部状態の推定値の取得を簡単に説明し、次に、[4]として、ジェットファン制御装置160におけるトンネル内部状態の実測値とトンネル内部状態の推定値の比較などの各種制御処理について説明する。   First, as [1], the configuration of the tunnel ventilation control system 100 of the present invention will be briefly described. Next, as [2], acquisition of actual measurement values of the tunnel internal state will be briefly described, and then [3] ], The acquisition of the estimated value of the tunnel internal state assumed by the tunnel ventilation model based on the data measured by the tunnel external input measuring device will be briefly described. Next, as [4], the jet fan control device Various control processes such as comparison of the actual measurement value of the tunnel internal state and the estimated value of the tunnel internal state at 160 will be described.

[1]本発明のトンネル換気制御システム100の構成について
実施例1にかかる本発明のトンネル換気制御システムの例を簡単に説明する。
図1はトンネル内の様子を模式的に示した図である。
図2は本発明のトンネル換気制御システム100の構成要素を示した構成図である。
図1に示すように、本発明のトンネル換気制御システム100を適用するトンネルは、トンネル内は対面交通となっている。トンネル1内には外界から吹き込む自然風Unによる自然換気力と、通行車両が持つ抵抗により生じる各車両の通行方向に生じる風圧が合成されて生じる交通風Utによる交通換気力、ジェットファン10による機械風Ujによる機械換気力が加わる。これら3つの換気力とトンネル1を流れる空気の壁面摩擦力の合成の結果、トンネル1内にトンネル内風向風速Urが生じる。
[1] Configuration of Tunnel Ventilation Control System 100 of the Present Invention An example of the tunnel ventilation control system of the present invention according to Example 1 will be briefly described.
FIG. 1 is a diagram schematically showing the inside of a tunnel.
FIG. 2 is a configuration diagram showing components of the tunnel ventilation control system 100 of the present invention.
As shown in FIG. 1, the tunnel to which the tunnel ventilation control system 100 of the present invention is applied is a two-way traffic in the tunnel. The tunnel 1 has a natural ventilation force by natural wind Un blown from the outside, a traffic ventilation force by the traffic wind Ut generated by combining the wind pressure generated in the passing direction of each vehicle caused by the resistance of the passing vehicle, a machine by the jet fan 10 Mechanical ventilation by wind Uj is added. As a result of the synthesis of these three ventilation forces and the wall frictional force of the air flowing through the tunnel 1, a wind speed Ur in the tunnel is generated in the tunnel 1.

なお、換気機器10は、トンネル1内の空気を換気する機器であり、ここでは、インバータ駆動により運転されるジェットファンである。複数台が設けられており、それらの並列運転が可能なものとなっている。換気機器10は定格電力以下で後述するように最適制御量による連続運転が可能となっている。   In addition, the ventilation apparatus 10 is an apparatus which ventilates the air in the tunnel 1, and is a jet fan operated by inverter drive here. A plurality of units are provided so that they can be operated in parallel. The ventilation apparatus 10 can operate continuously with an optimum control amount below the rated power as will be described later.

トンネル換気制御システム100は、図2の構成例では、トンネル外部入力計測装置110と、トンネル内部状態計測装置120と、モデルパラメータ推定部130と、モデル記憶部140と、予測部150と、ジェットファン制御装置160と、フィードバック補正部170を備えた構成となっている。   In the configuration example of FIG. 2, the tunnel ventilation control system 100 includes a tunnel external input measurement device 110, a tunnel internal state measurement device 120, a model parameter estimation unit 130, a model storage unit 140, a prediction unit 150, a jet fan. The configuration includes a control device 160 and a feedback correction unit 170.

トンネル外部入力計測装置110は、トンネル1に外部から進入する車両や自然風などのトンネル外部入力データを計測・収集する各種センサや計測器を備えたものである。トンネルに進入する車や風に関する実測値を用いて交通量の変化、自然風の変化等、時々刻々と変化する外界情報を取得する。
図1の構成例では、交通量計測装置(トラフィックカウンタ:TC)111、微差圧計112を備えた構成となっている。
The tunnel external input measuring device 110 includes various sensors and measuring instruments for measuring and collecting tunnel external input data such as a vehicle entering the tunnel 1 from the outside and natural wind. External information that changes from moment to moment, such as changes in traffic volume, changes in natural wind, etc., is acquired using measured values related to cars and wind entering the tunnel.
In the configuration example of FIG. 1, a traffic volume measuring device (traffic counter: TC) 111 and a fine differential pressure gauge 112 are provided.

トラフィックカウンタ(TC)111は、トンネル1を通過する車両の台数や速度を計測するセンサであり、トンネル1の入口近くまたは出口近くに設置される。このトラフィックカウンタ111を搭載することにより、トンネル1に進入・通過する車両の台数に関して必要なデータを得ることができる。この例では台数に加えて、交通車両の大型車/小型車の車種別も検知することができるものとする。   The traffic counter (TC) 111 is a sensor that measures the number and speed of vehicles passing through the tunnel 1, and is installed near the entrance or the exit of the tunnel 1. By installing this traffic counter 111, necessary data regarding the number of vehicles entering and passing through the tunnel 1 can be obtained. In this example, in addition to the number of vehicles, it is also possible to detect the type of large / small traffic vehicle.

微差圧計112は、トンネルの入り口と出口に設けられ、トンネル入り口付近の気圧とトンネル出口付近の気圧の微小な気圧差を計測し、気圧差に基づいて発生するマクロな風としての自然換気力を導出するものである。   The differential pressure gauge 112 is provided at the entrance and exit of the tunnel, measures a minute pressure difference between the pressure near the tunnel entrance and the pressure near the tunnel exit, and the natural ventilation force as a macro wind generated based on the pressure difference Is derived.

トンネル外部入力計測装置110は、“[3]トンネル内部状態の推定値の取得”で述べるように、計測した交通量データや気圧差データをジェットファン制御装置160に対して出力する。
また、トンネル外部入力計測装置110は、システムが正常状態に稼働している期間では、後述する“[3]トンネル内部状態の推定値の取得”で述べるように、モデルパラメータ推定部130が定期的にモデルパラメータを更新する際、実測した交通量データや気圧差データを用いるべく、トンネル外部入力計測装置110は、実測した交通量データや気圧差データを定期的にモデルパラメータ推定部130に対して出力する構成となっている。
The tunnel external input measuring device 110 outputs the measured traffic volume data and pressure difference data to the jet fan control device 160 as described in “[3] Acquisition of Estimated Value of Tunnel Internal State”.
In addition, the tunnel external input measuring apparatus 110 is configured so that the model parameter estimation unit 130 periodically performs the period during which the system is operating in a normal state, as described in “[3] Acquisition of estimated value of tunnel internal state” described later. When updating the model parameters, the tunnel external input measuring device 110 periodically sends the measured traffic data and pressure difference data to the model parameter estimation unit 130 in order to use the measured traffic data and pressure difference data. It is configured to output.

次に、トンネル内部状態計測装置120は、トンネル内の状態データを計測・収集するものであり、実測データを収集するための各種センサや計測器を備えている。
この構成例では、煙霧透過率計測器(VI計測器)121、一酸化炭素濃度計測器(CO計測器)122、トンネル内風向風速計(AV計)123、窒素酸化物濃度計測器(NOx計測器)124を備えた構成例となっており、トンネル1内の煙霧透過率データと、汚染ガス濃度データと、断面風速データと、窒素酸化物濃度データを含むトンネル内状態データを計測・収集する。各計測器のセンサはトンネル1内に適宜配置されているものとする。
なお、図示していないが、放射線量計測器も搭載する構成でも良い。近年の福島原発の事故をきっかけにしてトンネル内に浮遊する粉塵の中に存在する放射線量も問題になる可能性があり、トンネル内の放射線量が高くなるとトンネルの換気量を多くするなどの制御も要求されることが有り得るからである。
Next, the tunnel internal state measurement device 120 measures and collects state data in the tunnel, and includes various sensors and measuring instruments for collecting actual measurement data.
In this configuration example, the haze transmittance measuring device (VI measuring device) 121, the carbon monoxide concentration measuring device (CO measuring device) 122, the wind direction anemometer (AV meter) 123 in the tunnel, the nitrogen oxide concentration measuring device (NOx measurement). Instrument) 124, and measures and collects in-tunnel state data including the haze transmittance data in the tunnel 1, the pollutant gas concentration data, the cross-sectional wind velocity data, and the nitrogen oxide concentration data. . Assume that the sensors of the measuring instruments are appropriately arranged in the tunnel 1.
In addition, although not shown in figure, the structure which also mounts a radiation dose measuring device may be sufficient. Due to the recent accident at the Fukushima nuclear power plant, there is a possibility that the radiation dose in the dust floating in the tunnel may also become a problem, and control such as increasing the ventilation rate of the tunnel when the radiation dose in the tunnel becomes high This is because it may be required.

煙霧透過率データ計測器(VI計測器)121は、レーザー照射部とレーザー受光部を備え、レーザー照射部とレーザー受光部間の空気中を透過するレーザー光の割合から塵などによる汚染濃度を計測する装置である。
一酸化炭素濃度データ計測器(CO計測器)122は、トンネル1内の一酸化炭素の濃度を測定する装置である。
トンネル内風向風速計(AV計)123は、縦流換気の流れを計測するために適した位置、例えば、トンネル1の中央部近く及び出口近くに設置されている。
窒素酸化物濃度計(NOx計測器)124は、トンネル1内の窒素酸化物の濃度を測定する装置である。
Smoke transmittance data measuring instrument (VI measuring instrument) 121 includes a laser irradiation part and a laser light receiving part, and measures the contamination concentration due to dust etc. from the ratio of the laser light transmitted through the air between the laser irradiation part and the laser light receiving part. It is a device to do.
The carbon monoxide concentration data measuring device (CO measuring device) 122 is a device that measures the concentration of carbon monoxide in the tunnel 1.
The tunnel anemometer (AV meter) 123 is installed at a position suitable for measuring the flow of longitudinal ventilation, for example, near the center of the tunnel 1 and near the exit.
The nitrogen oxide concentration meter (NOx measuring device) 124 is a device that measures the concentration of nitrogen oxide in the tunnel 1.

トンネル内部状態計測装置120は、後述する“[2]トンネル内部状態の実測値の取得”で述べるように、計測した煙霧透過率データや一酸化炭素濃度データや窒素酸化物濃度データやトンネル内風向風速データをジェットファン制御装置160に対して出力する。   As will be described later in “[2] Acquisition of measured values of tunnel internal state”, tunnel internal state measuring device 120 measures measured haze transmittance data, carbon monoxide concentration data, nitrogen oxide concentration data, and tunnel wind direction. The wind speed data is output to the jet fan control device 160.

また、この構成では、トンネル内部状態計測装置120は、“[3]トンネル内部状態の推定値の取得”で述べるように、システムが正常状態に稼働している期間では、モデルパラメータ推定部130が定期的にモデルパラメータを更新するアルゴリズムとなっており、後述するようにトンネル内部状態計測装置120は計測した煙霧透過率データや一酸化炭素濃度データや窒素酸化物濃度データやトンネル内風向風速データを定期的にモデルパラメータ推定部130に対して出力する構成となっている。   Further, in this configuration, as described in “[3] Obtaining Estimated Value of Tunnel Internal State”, tunnel internal state measuring apparatus 120 allows model parameter estimation unit 130 to operate during the period when the system is operating in a normal state. It is an algorithm that periodically updates the model parameters. As will be described later, the tunnel internal state measuring device 120 uses the measured fume transmittance data, carbon monoxide concentration data, nitrogen oxide concentration data, and wind speed data in the tunnel. It is configured to periodically output to the model parameter estimation unit 130.

次に、モデルパラメータ推定部130は、トンネル外部入力計測装置110から取得したトンネル外部入力データと、トンネル内部状態計測装置120から取得したトンネル内部状態データを入力とし、定期的にそれらデータを基に、モデル記憶部140の風速モデルと交通モデルと汚染濃度モデルのパラメータを推定して更新する部分である。   Next, the model parameter estimation unit 130 receives the tunnel external input data acquired from the tunnel external input measurement device 110 and the tunnel internal state data acquired from the tunnel internal state measurement device 120 as input, and periodically based on these data. This is a part for estimating and updating the parameters of the wind speed model, the traffic model, and the pollution concentration model in the model storage unit 140.

モデルパラメータ推定部130におけるパラメータ推定処理アルゴリズムについては後述するが、トンネル外部入力計測装置110から取得したトンネル外部入力データの実測データやトンネル内部状態計測装置120から取得したトンネル内状態データの実測データと、予測部150が予測した予測データとのずれの修正において、トンネル内風速モデルとトンネル内汚染濃度モデルを大型車両等価抵抗面積P1、小型車両等価抵抗面積P2、自然風風速P3をパラメータとし、各パラメータに関する線形性を利用してパラメータ推定を行うことができる。線形性を利用すればパラメータの更新を高速に行うことができ、計算コストを低減させることができる。   The parameter estimation processing algorithm in the model parameter estimation unit 130 will be described later. Actual measurement data of the tunnel external input data acquired from the tunnel external input measurement device 110 and actual measurement data of the tunnel internal state data acquired from the tunnel internal state measurement device 120 In the correction of the deviation from the prediction data predicted by the prediction unit 150, the wind speed model in the tunnel and the pollution concentration model in the tunnel are the large vehicle equivalent resistance area P1, the small vehicle equivalent resistance area P2, and the natural wind wind speed P3 as parameters. Parameter estimation can be performed using linearity regarding parameters. If the linearity is used, the parameter can be updated at high speed, and the calculation cost can be reduced.

モデル記憶部140は、トンネル1の諸元データに基づいたトンネル1内を流れる風をモデル化した「風速モデル」と、トンネル1内の車両交通をモデル化した「交通モデル」と、トンネル1内を通過する車両により発生する汚染物質の濃度をモデル化した「汚染濃度モデル」を保持記憶している部分であり、各モデルは予測部150による予測処理に用いられる。これら各種モデルが適したものであれば、後述する各種の予測精度が高くなる。   The model storage unit 140 includes a “wind speed model” that models the wind flowing in the tunnel 1 based on the specification data of the tunnel 1, a “traffic model” that models vehicle traffic in the tunnel 1, The “contamination concentration model” in which the concentration of the pollutant generated by the vehicle passing through is modeled is stored and stored, and each model is used for the prediction process by the prediction unit 150. If these various models are suitable, various prediction accuracy described later will be high.

予測部150は、計測装置110から取得したトンネル内データより、風速モデルと交通モデルと汚染濃度モデルを用いて、自然風Un予測、交通風Ut予測、トンネル内風速Ur予測、汚染発生量予測とを行う予測機能を備えた部分であり、自然風予測手段151と交通風予測手段152とトンネル内風速予測手段153と汚染発生量予測手段154とを備えている。   The prediction unit 150 uses natural wind Un prediction, traffic wind Ut prediction, tunnel wind speed Ur prediction, and pollution generation amount prediction using the wind speed model, the traffic model, and the pollution concentration model from the data in the tunnel acquired from the measuring device 110. And a natural wind predicting means 151, a traffic wind predicting means 152, a tunnel wind speed predicting means 153, and a pollution generation amount predicting means 154.

自然風予測手段151は、トンネル外界の自然風の日量変化、週変化、月変化、年変化などの諸データに基づく自然風の予測と当該自然風によりトンネル内に生じる風向風速の予測機能と、トンネル内に吹く風の風向風速からトンネル1内における自然換気力を予測する機能を備えており、トンネル1内の風向風速の実測データと自然風により生じる風向風速の予測データとから所定時間経過後のトンネル内の自然風Unを予測する部分である。   The natural wind predicting means 151 has a function for predicting natural wind based on various data such as daily amount change, weekly change, monthly change, and yearly change of natural wind outside the tunnel, and a function for predicting the wind direction wind speed generated in the tunnel by the natural wind. , Equipped with a function to predict the natural ventilation force in the tunnel 1 from the wind direction wind speed of the wind blown in the tunnel, a predetermined time has elapsed from the measured data of the wind direction wind speed in the tunnel 1 and the predicted data of the wind direction wind speed generated by the natural wind This is a part for predicting the natural wind Un in the later tunnel.

交通風予測手段152は、交通量の日量変化、週変化、月変化、年変化などの諸データに基づく交通量の予測機能と、交通量と車種別等価抵抗面積に基づいてトンネル1内で発生する交通風を予測する機能を備え、トラフィックカウンタ111による交通量の実測データと交通量の予測機能から得られた交通量予測データから、所定時間経過後の交通風Utを予測する部分である。   The traffic wind prediction means 152 is used in the tunnel 1 based on the traffic volume prediction function based on various data such as daily change, weekly change, monthly change, yearly change of traffic volume, and the equivalent resistance area for each vehicle type. This is a part that has a function of predicting the generated traffic wind and predicts the traffic wind Ut after a predetermined time from the traffic volume measurement data obtained by the traffic counter 111 and the traffic volume prediction function. .

トンネル内風速予測手段153は、トンネル内の自然風Un予測、交通風Ut予測、ジェットファン10の運転による機械換気力Pjやトンネル諸元にもとづいて、トンネル1内に生じる風速Urを予測する部分である。   The wind speed predicting means 153 in the tunnel predicts the wind speed Ur generated in the tunnel 1 based on the natural wind Un prediction in the tunnel, the traffic wind Ut prediction, the mechanical ventilation force Pj due to the operation of the jet fan 10 and the tunnel specifications. It is.

汚染発生量予測手段154は、トラフィックカウンタ111による交通量の実測データと交通量の予測機能から得られた交通量予測データと、車種別の汚染発生量予測データから所定時間経過後の汚染発生量C(t,x)を予測する部分である。なお汚染発生量についてはトンネル内の各区間における存在台数と速度に依存する。   The pollution generation amount predicting means 154 is a pollution generation amount after a predetermined time has elapsed from the actual traffic volume data measured by the traffic counter 111 and the traffic volume prediction data obtained from the traffic volume prediction function, and the vehicle type pollution generation amount prediction data. This is a part for predicting C (t, x). The amount of contamination depends on the number and speed of existing vehicles in each section of the tunnel.

次に、ジェットファン制御装置160は、トンネル外部入力計測装置110とトンネル内部状態計測装置120の計測値をもとにトンネル1内を換気するジェットファン10の駆動を制御する部分である
ジェットファン制御装置160の詳しい制御処理は、“[4]ジェットファン制御装置160における各種制御処理”において詳しく述べるが、そのうちの一つが『トンネル内部状態計測装置の測定環境の異常発生判定処理』である。トンネル外部入力計測装置110の計測データと予測部150におけるトンネル換気推定モデルにより予測できるトンネル内の状態量の推定値に比べ、トンネル内部状態計測装置120により実測された計測値が所定範囲を超えているかいないかを判定する。トンネル内の状態量の推定値に比べ、トンネル内部状態計測装置120の実測値の所定範囲を超えている場合、トンネル内部状態計測装置の測定環境に異変があったとしてトンネル内部状態計測装置120の計測値に基づく制御を一時停止して直近の制御を継続する判断を行う。つまり、交通量や自然風などトンネルへの外部入力条件の変化が緩やかであるのに、トンネル内部状態計測装置120の測定環境の異変、例えば、一時的な誤動作が発生している場合、その実測値に基づいてジェットファン10の制御量を変化させてしまうと、本来、変化させなくても良いジェットファン10の制御量を変化させてしまうこととなるからである。そこで、トンネル内部状態計測装置120の値が正常値の範囲に戻ってからトンネル内部状態計測装置120の計測値に基づく制御を再開する処理とするのである。
Next, the jet fan control device 160 is a part that controls the driving of the jet fan 10 that ventilates the inside of the tunnel 1 based on the measurement values of the tunnel external input measurement device 110 and the tunnel internal state measurement device 120 .
Detailed control processing of the jet fan control unit 160 is described in detail in "[4] various control processes in the jet fan control unit 160 ', one of which," abnormality determination processing of the measurement environment of the tunnel internal state measurement apparatus " It is. Compared with the measured data of the tunnel external input measuring device 110 and the estimated value of the state quantity in the tunnel that can be predicted by the tunnel ventilation estimation model in the prediction unit 150, the measured value measured by the tunnel internal state measuring device 120 exceeds the predetermined range. Determine whether or not. If the measured value of the tunnel internal state measuring device 120 exceeds a predetermined range compared to the estimated value of the state quantity in the tunnel, the tunnel internal state measuring device 120 is assumed to have changed. It is determined that the control based on the measurement value is temporarily stopped and the latest control is continued. In other words, when the external input conditions to the tunnel, such as traffic volume and natural wind, change moderately, but the measurement environment of the tunnel internal state measuring device 120 changes, for example, a temporary malfunction occurs, the actual measurement is performed. This is because if the control amount of the jet fan 10 is changed based on the value, the control amount of the jet fan 10 that does not need to be changed is changed. Therefore, the processing based on the measurement value of the tunnel internal state measuring device 120 is resumed after the value of the tunnel internal state measuring device 120 returns to the normal value range.

フィードバック補正部170は、トンネル内部状態計測装置120によりトンネル1内から得た各種検出データに基づいて汚染濃度基準を遵守するためのジェットファン10の並列運転台数と正逆方向とその回転数のフィードバック制御を行う部分である。   The feedback correction unit 170 feeds back the number of jet fans 10 that are operated in parallel, forward and backward directions, and the number of rotations thereof in order to comply with the contamination concentration standard based on various detection data obtained from the tunnel 1 by the tunnel internal state measuring device 120. This is the part that controls.

ここでは、フィードバック補正部170のフィードバック補正が、断面風速目標値と計測装置110が実測した断面風速データから換気機器10の並列運転台数と正逆方向とその回転数を制御する第1のフィードバック制御と、汚染ガス濃度データおよび汚染ガス濃度目標値と、計測装置110が実測した煙霧透過率データおよび煙霧透過率目標値から換気機器10の並列運転台数と正逆方向とその回転数を制御する第2のフィードバック制御を備え、第2のフィードバックループの出力が第1のフィードバックループの入力となるカスケード制御となっている。
以上が本発明のトンネル換気制御システム100の構成である。
Here, the feedback correction of the feedback correction unit 170 is the first feedback control for controlling the parallel operation number, the forward / reverse direction, and the rotation speed of the ventilation equipment 10 from the cross-sectional wind speed target value and the cross-section wind speed data actually measured by the measuring device 110. The number of parallel operation units, the forward / reverse direction, and the number of rotations of the ventilation device 10 are controlled from the pollutant gas concentration data and the pollutant gas concentration target value, the fume transmittance data measured by the measuring device 110 and the fume transmittance target value. 2 is provided, and the second feedback loop is the cascade control in which the output of the second feedback loop becomes the input of the first feedback loop.
The above is the configuration of the tunnel ventilation control system 100 of the present invention.

[2]トンネル内部状態の実測値の取得
本発明では、ジェットファン10を駆動させる制御量は、平常時は、トンネル内部状態計測装置120が計測した実測の煙霧透過率データや一酸化炭素濃度データや窒素酸化物濃度データやトンネル内風向風速データを主としてジェットファン制御装置160よりフィードバック補正部170に対して与えられる。
[2] Acquisition of Measured Value of Tunnel Internal State In the present invention, the amount of control for driving the jet fan 10 is normally measured as fume transmittance data or carbon monoxide concentration data measured by the tunnel internal state measurement device 120. the or NOx concentration data and tunnels in wind speed and direction data mainly given to the feedback correction part 170 more jet fan control unit 160.

[3]トンネル外部入力計測装置により計測されたデータをもとにしたトンネル換気モデルにより想定されるトンネル内部状態の推定値の取得
予測部150における予測について、図3に示す制御ブロック図を参照しつつ詳しく説明する。
[3] Acquisition of Estimated Value of Tunnel Internal State Presumed by Tunnel Ventilation Model Based on Data Measured by Tunnel External Input Measuring Device Refer to the control block diagram shown in FIG. It explains in detail.

まず、本発明のトンネル換気制御システム100は、トンネル内風速予測ブロックS1と汚染発生量予測ブロックS2とを備えている。
トンネル内風速予測ブロックS1は、トンネル内風速Ur予測について、以下の高速予測処理方法を採用する。
First, the tunnel ventilation control system 100 of the present invention includes a tunnel wind speed prediction block S1 and a pollution generation amount prediction block S2.
The tunnel wind speed prediction block S1 employs the following high-speed prediction processing method for tunnel wind speed Ur prediction.

まず、ニュートンの法則から次の[数1]式が成立する。

Figure 0006089329
ここで、Arはトンネル断面積、Lはトンネル長、ρは空気密度、Prは壁面摩擦力、Ptは交通換気力、Pnは自然換気力、Pjはジェットファン換気力である。
本式を解けばトンネル内の風速を求めることができる。 First, the following [Expression 1] is established from Newton's law.
Figure 0006089329
Here, Ar is the tunnel cross-sectional area, L is the tunnel length, ρ is the air density, Pr is the wall friction force, Pt is the traffic ventilation force, Pn is the natural ventilation force, and Pj is the jet fan ventilation force.
By solving this equation, the wind speed in the tunnel can be obtained.

次に、汚染発生量予測ブロックS2は、汚染発生量C(t,x)予測について、以下の高速予測処理方法を採用する。まず、移流拡散方程式は[数2]式のように書ける。

Figure 0006089329
ここで、Urはトンネル内風速、Cは汚染濃度、Dは拡散係数、tは時間、xは流下方向への距離である。 Next, the contamination generation amount prediction block S2 employs the following high-speed prediction processing method for the contamination generation amount C (t, x) prediction. First, the advection diffusion equation can be written as [Equation 2].
Figure 0006089329
Here, Ur is the wind speed in the tunnel, C is the contamination concentration, D is the diffusion coefficient, t is the time, and x is the distance in the downstream direction.

本式を解けばトンネル各部の汚染濃度を求めることができる。
以上が本発明のトンネル換気制御システム100の任意のt秒後、トンネルの入口からの距離xで発生する汚染発生量C(t,x)の予測処理方法である。
By solving this equation, the contamination concentration of each part of the tunnel can be obtained.
The above is the prediction processing method of the pollution generation amount C (t, x) generated at the distance x from the tunnel entrance after an arbitrary t seconds of the tunnel ventilation control system 100 of the present invention.

本発明のトンネル換気制御システム100では、トンネル内風速予測ブロックS1、汚染発生量予測ブロックS2での予測精度を上げるため、モデルのパラメータを推定して更新してゆく。各種センサから取得したトンネル内データを入力とし、トンネル1内データの変化に合わせ、モデル記憶部120の風速モデルと交通モデルと汚染濃度モデルのパラメータを推定して更新する。   In the tunnel ventilation control system 100 of the present invention, model parameters are estimated and updated in order to improve the prediction accuracy in the tunnel wind speed prediction block S1 and the pollution generation amount prediction block S2. The tunnel data acquired from various sensors are used as input, and the parameters of the wind speed model, traffic model, and pollution concentration model in the model storage unit 120 are estimated and updated in accordance with changes in the tunnel 1 data.

パラメータ推定では、後述するように換気機器運転の結果、センサにて得た実測データと、トンネル内風速予測ブロックS1で予測した予測データとのずれの修正において、トンネル内風速モデルを大型車両等価抵抗面積P1、小型車両等価抵抗面積P2、自然風風速P3をパラメータとし、各パラメータに関する線形性を利用してパラメータ推定を行うことができる。線形性を利用すればパラメータの更新を高速に行うことができ、計算コストを低減させることができる。   In the parameter estimation, the wind speed model in the tunnel is converted into the large vehicle equivalent resistance in correcting the deviation between the actual measurement data obtained by the sensor and the predicted data predicted in the tunnel wind speed prediction block S1, as will be described later. Using the area P1, the small vehicle equivalent resistance area P2, and the natural wind speed P3 as parameters, parameter estimation can be performed using the linearity of each parameter. If the linearity is used, the parameter can be updated at high speed, and the calculation cost can be reduced.

この高速のパラメータ推定処理について詳しく説明する。
上記した[数1]式の右辺の各項は[数3]式に示すように書ける。

Figure 0006089329
ζeは入口損失係数、λは壁面摩擦抵抗係数、Amは車両等価抵抗面積、Vtは平均車両速度である。添字の(H)は大型車、(L)は小型車である。 This high-speed parameter estimation process will be described in detail.
Each term on the right side of the above [Equation 1] can be written as shown in [Equation 3].
Figure 0006089329
ζe is the inlet loss coefficient, λ is the wall friction coefficient, Am is the vehicle equivalent resistance area, and Vt is the average vehicle speed. The subscript (H) is for large vehicles and (L) is for small vehicles.

この[数3]式を用いて[数1]式をAm(H)、Am(L)、自然風Unに関してまとめると[数4]のようになる。

Figure 0006089329
Using this [Equation 3], the [Equation 1] can be summarized as [Equation 4] regarding Am (H), Am (L), and natural wind Un.
Figure 0006089329

大型車両等価抵抗面積Am(H)をP1、小型車両等価抵抗面積Am(L)をP2、自然風風速|Ur|UrをP3とすると、[数4]式はパラメータP1、P2、P3によって[数5]式のようになる。   When the large vehicle equivalent resistance area Am (H) is P1, the small vehicle equivalent resistance area Am (L) is P2, and the natural wind speed | Ur | Ur is P3, the equation [4] is expressed by parameters P1, P2, and P3 [ Equation 5] is obtained.

Figure 0006089329
Figure 0006089329

[数5]式はパラメータP1、P2、P3に関して[数6]式のように表わすことができる。

Figure 0006089329
なお、εdは観測雑音である。 [Expression 5] can be expressed as [Expression 6] with respect to the parameters P1, P2, and P3.
Figure 0006089329
Note that εd is observation noise.

ここで、パラメータP1、P2、P3は短時間では大きく変化しないと考えられるので、[数7]の線形性が成立していると扱うことができる。

Figure 0006089329
なお、ε1、ε2、ε3は状態雑音である。 Here, since it is considered that the parameters P1, P2, and P3 do not change greatly in a short time, it can be treated that the linearity of [Equation 7] is established.
Figure 0006089329
Note that ε1, ε2, and ε3 are state noises.

ここで、[数6]式を観測方程式、[数7]を状態方程式と見ることにより、離散時間確率システムのカルマンフィルタ問題に帰着することができるので、パラメータP1,P2,P3の推定を高速に行うことができることが分かる。[数6]式、[数7]式をもとに離散時間確率システムのカルマンフィルタとしてパラメータP1,P2,P3の推定を行うことにより高速にパラメータ推定を実行することができる。   Here, by looking at [Equation 6] as an observation equation and [Equation 7] as a state equation, it can be reduced to the Kalman filter problem of a discrete-time stochastic system, so that estimation of parameters P1, P2, and P3 can be performed at high speed. You can see that it can be done. Parameter estimation can be performed at high speed by estimating parameters P1, P2, and P3 as Kalman filters of a discrete-time stochastic system based on [Formula 6] and [Formula 7].

次に、汚染発生量予測ブロックS2での予測精度を上げるため、センサが収集した実測データと、汚染発生量予測ブロックS2が予測した予測データとのずれの修正において、大型車両煤煙発生量P4、小型車両煤煙発生量P5をパラメータとして整理した[数8]においてP4,P5に関して[数9]の線形性が成立していることに着目することにより離散時間確率システムのカルマンフィルタ問題としてパラメータP4,P5の推定を行うことができる。線形性を利用すればパラメータの更新を高速に行うことができ、計算コストを低減させることができる。   Next, in order to increase the prediction accuracy in the pollution generation amount prediction block S2, in correcting the deviation between the actual measurement data collected by the sensor and the prediction data predicted by the pollution generation amount prediction block S2, a large vehicle smoke generation amount P4, Focusing on the fact that the linearity of [Equation 9] is established with respect to P4 and P5 in [Equation 8] in which the small vehicle smoke generation amount P5 is arranged as a parameter, parameters P4 and P5 are used as the Kalman filter problem of the discrete-time stochastic system. Can be estimated. If the linearity is used, the parameter can be updated at high speed, and the calculation cost can be reduced.

この高速のパラメータ推定処理について詳しく説明する。
上記した[数3]を大型車両煤煙発生量P4、小型車両煤煙発生量P5について整理すると[数8]が得られる。

Figure 0006089329
なお、εeは観測雑音である。 This high-speed parameter estimation process will be described in detail.
[Equation 8] can be obtained by arranging [Equation 3] described above for the large vehicle smoke generation amount P4 and the small vehicle smoke generation amount P5.
Figure 0006089329
Note that εe is observation noise.

ここで、パラメータP4、P5は短時間では大きく変化しないと考えられるので[数9]が成立していると扱うことができる。   Here, since it is considered that the parameters P4 and P5 do not change greatly in a short time, it can be treated that [Equation 9] is satisfied.

Figure 0006089329
なお、ε4,ε5は状態雑音である。
Figure 0006089329
Note that ε4 and ε5 are state noises.

ここで、[数8]式を観測方程式、[数9]を状態方程式と見ることにより、線形の離散時間確率システムのカルマンフィルタ問題に帰着することができるので、パラメータP4,P5の推定を高速に行うことができることが分かる。[数8]式、[数9]式をもとに離散時間確率システムのカルマンフィルタとしてパラメータP4,P5の推定を行うことにより高速にパラメータ推定を実行することができる。   Here, by looking at [Equation 8] as an observation equation and [Equation 9] as a state equation, it can be reduced to a Kalman filter problem of a linear discrete-time stochastic system, so that estimation of parameters P4 and P5 can be performed at high speed. You can see that it can be done. By estimating the parameters P4 and P5 as the Kalman filter of the discrete-time stochastic system based on the [Equation 8] and [Equation 9], the parameter estimation can be executed at high speed.

次に、図1に戻り、他のブロックの説明を続ける。
フィードフォワード演算ブロックC0は、基準値である煙霧透過率目標値(VI*)と汚染ガス濃度目標値(CO*)に対して、換気機器10による強制換気量と車両交通量による交通換気量とトンネル内に流れ込む自然風による自然風換気量を勘案し、トンネル内の断面風速目標値(Ur*)および換気機器制御目標値(JF*)とを決定する部分である。つまり、トラフィックカウンタからの交通量の変化をもとにVI目標値およびCO目標値を実現するための風向風量の目標値Ur*と、ジェットファン10の制御量目標値JF*をフィードフォワード演算する部分である。つまり、トラフィックカウンタから得られる車種別の交通量と車種別の発生汚染物質からトンネル内に発生が予想される汚染物質量とトンネルの長さや断面積などの諸元データから予想される煙霧透過率(VI)と一酸化炭素濃度(CO)を計算し、それらの値を目標値であるVI目標値(VI*)およびCO目標値(CO*)内に収めるために必要とされる風向風量を計算し、その値をUr目標値(Ur*)として得る。さらにそのUr目標値(Ur*)を発生させるために必要とされるジェットファン10による機械換気風Ujを計算し、その機械換気風Ujを発生させるためのジェットファン10の制御量を計算し、その値をJF目標値(JF*)として得る。
Next, returning to FIG. 1, description of other blocks will be continued.
The feed-forward calculation block C0 calculates the forced ventilation volume by the ventilation device 10 and the traffic ventilation volume by the vehicle traffic volume with respect to the reference values of the smoke transmission rate target value (VI *) and the pollutant gas concentration target value (CO *). This is a part for determining the cross-sectional wind speed target value (Ur *) and the ventilation equipment control target value (JF *) in the tunnel in consideration of the natural wind ventilation amount due to the natural wind flowing into the tunnel. That is, feedforward calculation is performed on the target value Ur * of the wind direction and the target value JF * of the jet fan 10 for realizing the VI target value and the CO target value based on the change in traffic volume from the traffic counter. Part. In other words, the amount of pollutant expected to be generated in the tunnel from the traffic volume by vehicle type and the pollutant generated by the vehicle type, and the haze transmittance expected from the data such as the length and cross-sectional area of the tunnel (VI) and carbon monoxide concentration (CO) are calculated, and the wind direction and the amount of wind required to keep these values within the target VI value (VI *) and CO target value (CO *) Calculate and obtain the value as the Ur target value (Ur *). Further, the mechanical ventilation wind Uj by the jet fan 10 required to generate the Ur target value (Ur *) is calculated, the control amount of the jet fan 10 for generating the mechanical ventilation wind Uj is calculated, The value is obtained as a JF target value (JF *).

次に、本発明のトンネル換気制御システム100における2つのフィードバック制御に関するカスケード制御について説明する。   Next, cascade control related to two feedback controls in the tunnel ventilation control system 100 of the present invention will be described.

風速制御演算器C1は、目標値となるVI目標値(VI*)およびCO目標値(CO*)と、実際にトンネル内で計測される計測値VIおよび計測値COとの差分を受けて、換気機器の並列運転台数と正逆方向とその回転数を制御する部分であり、風向風量の調整値(ΔUr)を演算する。図3の点線で示すように、トンネル1内の汚染量に関する第1のフィードバックループを形成している。   The wind speed control calculator C1 receives the difference between the VI target value (VI *) and the CO target value (CO *), which are target values, and the measured value VI and the measured value CO that are actually measured in the tunnel. This is a part that controls the number of ventilation devices that are operated in parallel, forward and backward directions, and the number of rotations thereof, and calculates an adjustment value (ΔUr) of the wind direction and air volume. As shown by a dotted line in FIG. 3, a first feedback loop regarding the amount of contamination in the tunnel 1 is formed.

換気量制御演算器C2は、風速制御演算器C1から与えられるUR目標値(Ur*)と、実際にトンネル1内においてAV計114により計測される計測値Urとの差分を受けて、換気機器の並列運転台数と正逆方向とその回転数を制御する部分であり、ジェットファン運転の調整値(ΔJF)を演算する。図3の点線で示すように、トンネル1内の風量に関する第2のフィードバックループを形成している。   The ventilation volume control computing unit C2 receives the difference between the UR target value (Ur *) given from the wind speed control computing unit C1 and the measured value Ur actually measured in the tunnel 1 by the AV meter 114, and the ventilation device Are the parts that control the number of parallel operation, the forward and reverse directions, and the rotational speed thereof, and calculate the adjustment value (ΔJF) of the jet fan operation. As shown by the dotted line in FIG. 3, a second feedback loop relating to the air volume in the tunnel 1 is formed.

なお、換気機器操作量制御ブロックAは、フィードフォワード演算器C0が決定した換気機器制御目標値(JF*)と、換気量制御演算器C2が決定したジェットファン運転の調整値(ΔJF)を受けて、実際にジェットファン10の運転制御を行う。   The ventilation device operation amount control block A receives the ventilation device control target value (JF *) determined by the feedforward calculator C0 and the adjustment value (ΔJF) of the jet fan operation determined by the ventilation amount control calculator C2. Thus, the operation of the jet fan 10 is actually controlled.

トンネル内の風量プロセス201は、実際のトンネル1が持つトンネル風に関する系をブロックとして表したものであり、入力として換気機器であるジェットファンの駆動の強制換気力により発生する機械風と外乱にまとめられており、外乱には、トンネル1に対して吹き込む自然風とトンネル内を通行する車両により発生する交通風等がある。出力はトンネル内に実際に発生する風の風向風速Urである。   The air volume process 201 in the tunnel represents a system related to the tunnel wind of the actual tunnel 1 as a block, and is summarized as mechanical wind and disturbance generated by forced ventilation force driven by a jet fan as a ventilation device as input. The disturbance includes natural wind blown into the tunnel 1 and traffic wind generated by a vehicle passing through the tunnel. The output is the wind direction wind speed Ur actually generated in the tunnel.

トンネル内の汚染プロセス202は、実際のトンネル1が持つトンネル内汚染に関する系をブロックとして表したものであり、入力として風向風速URにより排気される汚染排気と外乱にまとめられており、外乱にはトンネル1に対して吹き込む自然風による排気とトンネル内を通行する車両により発生する交通風による排気等がある。出力はトンネル内に実際に発生する汚染物質の発生を示す煙霧透過率(VI)と一酸化炭素濃度(CO)である。   The tunnel contamination process 202 represents the system related to the tunnel contamination of the actual tunnel 1 as a block, and is summarized as a disturbance exhaust and disturbance caused by the wind direction wind speed UR as an input. There are exhaust by natural wind blown into the tunnel 1 and exhaust by traffic wind generated by a vehicle passing through the tunnel. The output is the haze transmission rate (VI) and the carbon monoxide concentration (CO) indicating the generation of the pollutants actually generated in the tunnel.

トンネル内のジェットファン10は、トンネル1内の空気を換気する機器であり、ここでは、インバータ駆動により運転されるジェットファンであり、複数台あり、それらの並列運転が可能なものとなっている。   The jet fan 10 in the tunnel is a device that ventilates the air in the tunnel 1. Here, the jet fan 10 is a jet fan that is driven by an inverter, and there are a plurality of jet fans that can be operated in parallel. .

本発明のトンネル換気制御システム100は、図3に見るように、第2のフィードバックループの出力が第1のフィードバックループの入力となるカスケード制御となっている。   As shown in FIG. 3, the tunnel ventilation control system 100 of the present invention has cascade control in which the output of the second feedback loop becomes the input of the first feedback loop.

トンネル内の物理現象として風量と汚染量を考えてみると、風量の変化は速くかつ細かく変動するが、一方、汚染量は風量の変化に伴って換気が不足したり換気が進んだりすることによりトンネル全体としてゆっくりと大きく変動するものであり、風量に比べてトンネル内汚染量は時間定数が大きな物理量となっている。つまり、風量はジェットファンの運転制御により直接的に細かく操作しやすいが、汚染量はジェットファンの運転制御では直接的ではなく間接的に操作することとなる。ただし、真に守るべき基準は煙霧透過率目標値(VI*)と一酸化炭素濃度目標値(CO*)として与えられるので、汚染量に注目して制御する必要がある。   Considering the air volume and the amount of pollution as physical phenomena in the tunnel, the change in the air volume changes quickly and finely. On the other hand, the amount of pollution is due to insufficient ventilation or increased ventilation with the change in air volume. The tunnel as a whole fluctuates slowly and greatly, and the amount of pollution in the tunnel is a physical quantity with a large time constant compared to the air volume. In other words, the air volume is easy to operate directly and finely by the operation control of the jet fan, but the contamination amount is operated not indirectly but directly by the operation control of the jet fan. However, since the standard that should be truly observed is given as the target value of the haze transmittance (VI *) and the target value of the carbon monoxide concentration (CO *), it is necessary to control the amount of contamination with attention.

そこで、本発明のトンネル換気制御システム100では、トンネル内の風向風速のフィードバック制御と、トンネル内の汚染量のフィードバック制御とをカスケード制御することにより、細かく変化しやすい風向風速に対してジェットファンの運転を細かくフィードバック制御することができ、また、風向風速の変化に伴って変化があらわれる汚染量に関してカスケード制御とすることによりフィードバック制御できるので、ジェットファンの運転制御を通じて、トンネル内の汚染量を正しく制御することができ、全体として過剰換気、換気不足となるケースを少なく低減でき、省エネ運転を実現できる。   Therefore, in the tunnel ventilation control system 100 of the present invention, the feedback control of the wind direction and wind speed in the tunnel and the feedback control of the pollution amount in the tunnel are cascade-controlled, so that the jet fan can be controlled against the wind direction and wind speed that are easily changed. The operation can be finely feedback-controlled, and the feedback control can be performed by using the cascade control for the amount of contamination that changes with the change of wind direction and wind speed. As a whole, it can reduce the number of cases of excessive ventilation and insufficient ventilation, and energy saving operation can be realized.

本発明のトンネル換気制御システム100では、細かく風向風量を調節することで全体として過剰換気、換気不足となるケースを少なく低減できることを通じて省エネ運転を実現するが、その際、ジェットファン10の運転をインバータ駆動運転とすることにより高い相乗効果が得られる。つまり、インバータ駆動運転とすれば、ジェットファン駆動の正逆逆転運転や回転数の変更など定格電流により速やかに制御を行うことができ、省電力化の効果が得られる。一方、従来の誘導モータによるジェットファン運転では、運転保護インターバル時間があり、一旦停止したジェットファンは10分間運転不可であったが、上記のようにインバータ制御運転を前提とすれば、回転数は0から最大周波数まで自由にとれるため、換気力も0から最大値まで任意に設定でき、理想的な風向風量制御をきめ細かい精度で制御できるというメリットが得られる。
以上が、本発明のトンネル換気制御システム100における予測処理の例である。
In the tunnel ventilation control system 100 of the present invention, energy saving operation is realized by reducing the cases of excessive ventilation and insufficient ventilation as a whole by finely adjusting the wind direction and air flow. High synergistic effect can be obtained by driving operation. In other words, if the inverter driving operation is used, it is possible to quickly control by the rated current such as forward / reverse / reverse driving of the jet fan drive or change of the rotational speed, and an effect of power saving can be obtained. On the other hand, in the conventional jet fan operation with the induction motor, there is an operation protection interval time, and the jet fan once stopped cannot be operated for 10 minutes, but if the inverter control operation is assumed as described above, the rotation speed is Since it can be freely set from 0 to the maximum frequency, the ventilation force can be arbitrarily set from 0 to the maximum value, and the merit that the ideal wind direction and air volume control can be controlled with fine accuracy can be obtained.
The above is an example of the prediction process in the tunnel ventilation control system 100 of the present invention.

[4]ジェットファン制御装置160における各種制御処理
トンネル内部状態計測装置120の各々の煙霧透過率データ計測器(VI計測器)121、一酸化炭素濃度データ計測器(CO計測器)122、トンネル内風向風速計(AV計)123、窒素酸化物濃度データ(NOx計測器)124のいずれかまたは複数において測定環境に異常が生じ、その測定データが正常値から離れてしまう不具合が発生した場合を想定する。
[4] Various control processes in the jet fan control device 160 The smoke transmittance data measuring device (VI measuring device) 121, the carbon monoxide concentration data measuring device (CO measuring device) 122 of the tunnel internal state measuring device 120, the inside of the tunnel Assuming a case where an abnormality occurs in the measurement environment in one or more of the wind direction anemometer (AV meter) 123 and the nitrogen oxide concentration data (NOx measuring device) 124 and the measurement data is separated from the normal value. To do.

[4−1]ジェットファン制御装置160における、測定環境の異常発生判定処理
ジェットファン制御装置160おけるトンネル内部状態計測装置120の測定環境に一時的な異常が生じたかの判定処理について説明する。図4は測定環境の異常発生判定処理の流れを簡単に示すフローチャートである。
[4-1] in the jet fan control unit 160 will be described abnormality determination processing jet fan control device or temporary abnormality occurs in the measurement environment of the tunnel internal state measurement device 120 definitive 160 determination processing of the measurement environment. FIG. 4 is a flowchart simply showing the flow of the measurement environment abnormality occurrence determination process.

まず、ジェットファン制御装置160、トンネル内部状態計測装置120(VI計測器121、CO計測器122、AV計123、NOx計124)から煙霧透過率データや一酸化炭素濃度データや窒素酸化物濃度データやトンネル内風向風速データの実測値を取得する。また、予測部150からトンネル内風向風速予測(自然風予測、交通風予測)、さらに汚染発生量予測(煙霧透過率予測、一酸化炭素濃度予測、窒素酸化物濃度予測)を取得する(図4ステップS1)。
なお、放射線量についても制御を行う場合、トンネル内部状態計測装置120から放射線量の実測値を取得し、予測部150から放射線量予測を取得する。
First, the jet fan control device 160 sends the fume transmittance data, the carbon monoxide concentration data, the nitrogen oxide concentration from the tunnel internal state measuring device 120 (VI measuring device 121, CO measuring device 122, AV meter 123, NOx meter 124). Acquire measured values of data and wind speed data in the tunnel. In addition, the wind direction wind speed prediction (natural wind prediction, traffic wind prediction) in the tunnel and the prediction of the amount of pollution generated (fumes permeability prediction, carbon monoxide concentration prediction, nitrogen oxide concentration prediction) are acquired from the prediction unit 150 (FIG. 4). Step S1).
In addition, when controlling also about a radiation dose, the actual value of a radiation dose is acquired from the tunnel internal state measurement apparatus 120, and a radiation dose prediction is acquired from the estimation part 150. FIG.

予測部150の各種予測は、前述したように、トンネル外部入力計測装置110のトラフックカウンタ111から取得した交通量データや微気圧計112から取得した自然風データなど、トンネルに対する外部入力条件を考慮した予測となっている。   Various predictions of the prediction unit 150 take into account external input conditions for the tunnel, such as traffic data acquired from the traffic counter 111 of the tunnel external input measurement device 110 and natural wind data acquired from the microbarometer 112, as described above. It has become a prediction.

次に、ジェットファン制御装置160、実測値である煙霧透過率や一酸化炭素濃度や窒素酸化物濃度やトンネル内風向風速値が、予測部150によるトンネルに対する外部入力条件を考慮した予測と比較し、その差異が所定の範囲内にあるか否かをチェックする(図4ステップS2)。 Then, the jet fan controller 160, a predicted measured value fumes transmittance and the concentration of carbon monoxide and nitrogen oxide concentrations and tunnel Wind value is found in consideration of the external input conditions for the tunnel by the prediction unit 150 compares Then, it is checked whether or not the difference is within a predetermined range (step S2 in FIG. 4).

このようにその差異が所定範囲(正常範囲)内にあるか否かをチェックする理由は、一般に、トンネル内の実際の煙霧透過率や一酸化炭素濃度や窒素酸化物濃度やトンネル内風向風速値が急激に変化することは通常はなく、トンネル内で火災が発生したとか、トンネル外の気候が劇的に変化したなどの事情であるか、清掃用の散水車が通過するなどトンネル内部状態計測装置120の計測器のいずれかまたは複数の測定環境が変化した事情であるか、トンネル内部状態計測装置120の計測器自体が故障したなどの事情が想定できる。まず、そういった特殊な事情が発生しているか否かは、実測値と予測値の差異が急激に発生したか否かで判断できるからである。   In general, the reason for checking whether the difference is within a predetermined range (normal range) is generally the actual haze transmittance, carbon monoxide concentration, nitrogen oxide concentration, and wind direction wind speed value in the tunnel. It is not usual for the temperature of the tunnel to change abruptly, such as when a fire has occurred in the tunnel, the climate outside the tunnel has changed dramatically, or a watering truck for cleaning has passed. It can be assumed that any one or a plurality of measurement environments of the measuring instrument of the device 120 has changed, or that the measuring instrument of the tunnel internal state measuring device 120 has failed. First, it is because whether or not such a special situation has occurred can be determined by whether or not the difference between the measured value and the predicted value has suddenly occurred.

もし、ステップS2において、実測値と予測値の差異が所定の範囲内にあれば(図4ステップS2:Y)、ジェットファン制御装置160、VI計測器121、CO計測器122、AV計123、NOx計124における測定環境に特に異変がないものとして、これら実測データが信頼に足るものとし、そのまフィードバック補正部170に対して、VI計測器121、CO計測器122、AV計123、NOx計124による実測データに基づくフィードバック制御量を出力する(図4ステップS3)。
ここで、実測値と予測値の差異についてどの程度までが正常の範囲内と扱うかについては、システムの運用により自由に設定できるが、例えば、予測値に対して上限閾値、下限閾値を設けておき、実測値がその上限閾値と下限閾値の間に収まっているか否かで判断できる。
If, in step S2, the difference of the measured values and the predicted values if within a predetermined range (Fig. 4 step S2: Y), the jet fan control unit 160, VI instrument 121, CO meter 122, AV meter 123 , that there is no particular accident in the measurement environment in NOx meter 124, it is assumed that these measured data are reliable, for the or until the feedback correction unit 170, VI instrument 121, CO meter 122, AV meter 123, A feedback control amount based on actual measurement data from the NOx meter 124 is output (step S3 in FIG. 4).
Here, to what extent the difference between the measured value and the predicted value is treated as being within the normal range can be freely set by operating the system. For example, an upper limit threshold and a lower limit threshold are provided for the predicted value. In other words, it can be determined whether or not the actually measured value is within the upper threshold and the lower threshold.

上限閾値、下限閾値は自由に設定できるが、例えば、予測値に対して±5%を閾値としたり、予測値に対して予測風速値±Xm、予測一酸化炭素濃度±Xppmなど絶対量による閾値としたり、いわゆる3シグマの範囲に設定したりすることができる。平均μと標準偏差σの正規分布に従う確率変数の観測値が平均値μから±1シグマの区間に入る確率は0.68程度、2シグマの区間に入る確率は0・95程度、3シグマの区間に入る確率は0.997程度であるといわれている。   The upper and lower thresholds can be set freely. For example, a threshold of ± 5% for the predicted value or a threshold based on an absolute amount such as predicted wind speed value ± Xm or predicted carbon monoxide concentration ± Xppm for the predicted value Or a so-called 3 sigma range. The probability that the observed value of a random variable that follows the normal distribution of mean μ and standard deviation σ is about ± 8 sigma from the mean value μ is about 0.68, and the probability of entering the 2-sigma section is about 0.95. The probability of entering the section is said to be about 0.997.

次に、この例では、予測モデルを最新のトンネル内の状態量に応じて更新するべく、モデルパラメータ推定部130がモデル記憶部140に記憶されている風速モデル、交通モデル、汚染濃度モデルの最新のトンネル内の状態量に応じてパラメータを推定・更新する(図4ステップS4)。   Next, in this example, in order to update the prediction model according to the state quantity in the latest tunnel, the model parameter estimation unit 130 updates the latest wind speed model, traffic model, and pollution concentration model stored in the model storage unit 140. The parameter is estimated and updated according to the state quantity in the tunnel (step S4 in FIG. 4).

再びステップS1に戻り、ジェットファン制御装置160、ジェットファン制御を継続する。実測値と予測値の急激な差異が発生することなく正常運転として、ステップS1−ステップS2(Y)−ステップS3−ステップS4−ステップS1のループを継続することとなる。 Returning to step S1 again, jet fan control unit 160 continues the jet fan control. The loop of step S1-step S2 (Y) -step S3-step S4-step S1 is continued as normal operation without causing a sharp difference between the actual measurement value and the predicted value.

もし、ステップS2において、実測値と予測値の差異が所定の範囲内にない場合であれば(図4ステップS2:N)、ジェットファン制御装置160、VI計測器121、CO計測器122、AV計123、NOx計124における測定環境に異変があったものとして、異常時の処理を開始する。 If the difference between the measured value and the predicted value is not within the predetermined range in step S2 (FIG. 4, step S2: N), the jet fan control device 160 includes the VI measuring instrument 121, the CO measuring instrument 122, Assuming that the measurement environment in the AV meter 123 and the NOx meter 124 has changed, processing for an abnormality is started.

図6は、ジェットファン制御装置160おける風速(Av)における実測値と予測値、一酸化炭素濃度(CO)における実測値と予測値の比較を簡単に示す図である。図6において、上限下限の閾値は、たとえば、いわゆる3シグマの値とし、上限値と下限値を点線で示している。
図6において、時刻t1までは、差異が所定の範囲に収まっているが、時刻t1において、風速(Av)、煙霧透過率(VI)とも急激に変化し、上限値または下限値の閾値を超えてしまっている。この時刻t1まではステップS2では"Y"となっているが、時刻t1の時点でステップS2が"N"となる。
6, actual measurement value and the predicted value of the wind speed (Av) which definitive jet fan control unit 160 is a diagram briefly showing a comparison of measured and predicted values in the carbon monoxide concentration (CO). In FIG. 6, the upper and lower limit threshold values are, for example, so-called 3-sigma values, and the upper limit value and the lower limit value are indicated by dotted lines.
In FIG. 6, the difference is within a predetermined range until time t1, but at time t1, both the wind speed (Av) and the smoke transmission rate (VI) change rapidly, exceeding the upper limit or lower limit threshold. It has been. Until this time t1, “Y” is obtained in step S2, but step S2 becomes “N” at time t1.

図4に戻ってフローの説明を続ける。
次に、ジェットファン制御装置160は実測値と予測値の差異が異常を示し始めてからの経過時間をチェックし(ステップS5)、所定の経過時間範囲内であれば(ステップS5:Y)ステップS6に進み、所定の経過時間範囲内を超えている場合であれば(ステップS5:N)ステップS7に進む。
この所定経過時間をチェックする理由は、トンネル内部状態計測装置120のいずれかの計測器において発生した急激な計測値の変化が、トンネル内で火災が発生した事情やトンネル外の気候が劇的に変化したなどの事情やトンネル内部状態計測装置120の計測器自体が故障したなどの継続的(恒常的)な事情であるか、または、清掃用の散水車が通過するなどトンネル内部状態計測装置120の計測器のいずれかまたは複数の測定環境が変化した一時的な事情であるかを見極めるためである。継続的(恒常的)な事情であれば、実測値と予測値の差異が異常を示し始めてからの経過時間は長く続くが、一時的な事情であれば、実測値と予測値の差異が異常を示し始めてから適度な時間で実測値が本来の値に戻るためにその差異が解消するからである。
Returning to FIG. 4, the description of the flow will be continued.
Next, the jet fan control device 160 checks the elapsed time since the difference between the actually measured value and the predicted value starts to show abnormality (step S5), and if it is within a predetermined elapsed time range (step S5: Y), step S6. If the predetermined elapsed time range is exceeded (step S5: N), the process proceeds to step S7.
The reason for checking this predetermined elapsed time is that a sudden change in the measured value that occurs in any of the measuring devices of the tunnel internal state measuring device 120 is caused by the circumstances of the fire in the tunnel and the climate outside the tunnel. Tunnel internal state measuring device 120 such as a situation such as a change or a continuous (permanent) circumstance such as a failure of the measuring instrument itself of the tunnel internal state measuring device 120 or a cleaning water truck passing. This is in order to determine whether or not any one or more of the measuring instruments is a temporary situation in which the measurement environment has changed. If the situation is continuous (permanent), the elapsed time after the difference between the measured value and the predicted value starts to show anomaly will continue for a long time, but if the situation is temporary, the difference between the measured value and the predicted value will be abnormal. This is because the measured value returns to the original value within a reasonable time after starting to show the difference.

この所定経過時間は、例えば、1分間、3分間、10分間などシステムの運用により自由に設定できる。
測定環境の一時的な要因による異常発生の理由としては、例えば、トンネル内の清掃のために散水車が通過した場合に、多量の水しぶきがトンネル内に飛散し、その水しぶきがトンネル内部状態計測装置のセンサ部分に掛かり、一時的にトンネル内部状態計測装置が異常値を示してしまう場合がある。また、例えば、トンネル内では自動車がライト点灯して走行し、前方にある車両の凹凸の角度や特殊な塗装などの影響により、異常な光反射がトンネル内で発生し、一時的にトンネル内部状態計測装置が異常値を示してしまう場合がある。また、例えば、トンネル内を走行中の特定の車両が特に多量な煤煙を包含する排気ガスをまき散らしつつ走行したり、積載貨物の中に小麦粉やセメント粉などの粉体を含み、その粉体が荷台から偶然漏れつつ走行したりするなどの事情があり、トンネル内部状態計測装置の近辺で煤煙や粉体の浮遊量が増加した結果、一時的にトンネル内部状態計測装置が異常値を示してしまう場合などがある。
The predetermined elapsed time can be freely set by operating the system, for example, 1 minute, 3 minutes, 10 minutes, and the like.
The reason for the occurrence of anomalies due to temporary factors in the measurement environment is that, for example, when a water truck passes to clean the tunnel, a large amount of water splashes into the tunnel, and the water splashes are measured inside the tunnel. In some cases, the tunnel internal state measuring device temporarily shows an abnormal value. In addition, for example, automobiles run with lights on in the tunnel, and abnormal light reflections occur in the tunnel due to the uneven angle of the vehicle in front and special paint, etc., temporarily inside the tunnel The measuring device may show an abnormal value. In addition, for example, a specific vehicle traveling in a tunnel travels with particularly exhaust gas containing a large amount of smoke, or the loaded cargo contains powder such as flour or cement powder, Due to circumstances such as accidentally leaking from the loading platform, the amount of smoke and powder floating in the vicinity of the tunnel internal state measurement device increases, and as a result, the tunnel internal state measurement device temporarily shows an abnormal value There are cases.

再び、図4の処理の説明に戻る。
経過時間が所定時間内であれば(図4ステップS5:Y)継続的(恒常的)な事情による急激な計測値の変化であっても、一時的な測定環境の異常による急激な計測値の変化あっても、ジェットファン制御装置160はトンネル内部状態計測装置120の計測値に基づくフィードバック制御を一時停止し、ジェットファンの制御量を、異常が発生する前の直近の制御量を維持継続する扱いとする(図4ステップS6)。
Returning to the description of the processing in FIG.
If the elapsed time is within the predetermined time (step S5: Y in FIG. 4) , even if there is a sudden change in the measured value due to continuous (constant) circumstances, the sudden measured value due to a temporary abnormality in the measurement environment The jet fan control device 160 temporarily stops the feedback control based on the measurement value of the tunnel internal state measurement device 120 and keeps the control amount of the jet fan the most recent control amount before the abnormality occurs (Step S6 in FIG. 4).

なお、火災発生による急激な計測値の変化であれば、所定時間の経過を待たずに即応してジェットファン制御を切り替える必要がある。   If there is a sudden change in measured values due to the occurrence of a fire, it is necessary to switch jet fan control in a timely manner without waiting for a predetermined time.

再びステップS1に戻り、ジェットファン制御装置160、ジェットファン制御を継続する。実測値と予測値の差異が所定の範囲内に収まるまで、しばらく、ステップS1−ステップS2(N)−ステップS5(Y)−ステップS6−ステップS1のループを継続することとなる。 Returning to step S1 again, jet fan control unit 160 continues the jet fan control. The loop of step S1-step S2 (N) -step S5 (Y) -step S6-step S1 is continued for a while until the difference between the actual measurement value and the predicted value falls within a predetermined range.

もし、経過時間が所定時間内で解消した場合は、図4ステップS2において、実測値と予測値の差異が所定の範囲内に収まることとなり、図4ステップS3およびステップS4を介してステップS1へ戻り、このステップS5には回帰しない。
このように、散水車の通過や対向車の光反射など、本来はジェットファン駆動の運転を切り替える必要のない事情にて一時的にトンネル内部状態計測装置の計測値が急激に変化した場合でも、そのままフィードバック制御がかかるのではなく、計測値に見られる急激な変化が一時的な測定環境の変化に起因するものか否かを見極めるまで正常運転を続けることができる。
If the elapsed time is eliminated within the predetermined time, the difference between the actual measurement value and the predicted value is within the predetermined range in step S2 in FIG. 4, and the process proceeds to step S1 through step S3 and step S4 in FIG. It returns and does not return to this step S5.
In this way, even when the measured value of the tunnel internal state measuring device temporarily changes suddenly due to circumstances that do not need to switch the operation of the jet fan drive, such as the passing of a watering vehicle or the reflection of light from an oncoming vehicle, The feedback control is not applied as it is, and normal operation can be continued until it is determined whether or not a sudden change in the measured value is caused by a temporary change in the measurement environment.

次に、経過時間が所定時間を経過すれば(図4ステップS5:N)、ジェットファン制御装置160は継続的(恒常的)な事情による急激な計測値の変化の可能性があると判断する。つまり、トンネル内部状態計測装置120の計測値に基づくフィードバック制御を開始する必要があると判断し(図4ステップS7)、ジェットファン制御装置160は継続的(恒常的)事情に対応する処理に移る。 Next, if the elapsed time has passed a predetermined time (step S5: N in FIG. 4), the jet fan control device 160 determines that there is a possibility of a sudden change in measured value due to continuous (constant) circumstances. . That is, it is determined that it is necessary to start feedback control based on the measurement value of the tunnel internal state measuring device 120 (step S7 in FIG. 4), and the jet fan control device 160 proceeds to processing corresponding to a continuous (constant) situation. .

[4−2]ジェットファン制御装置160による継続的(恒常的)事情に対応する処理
前述したように、経過時間が所定時間を経過すれば(図4ステップS5:N)、ジェットファン制御装置160は継続的(恒常的)な事情による急激な計測値の変化の可能性があると判断するが、継続的(恒常的)な事情によって、計測値の変化の仕方にも特徴がある。
[4-2] Processing by the jet fan control device 160 corresponding to continuous (constant) circumstances As described above, when the predetermined time has passed (N in FIG. 4), the jet fan control device 160. Although it is determined that the possibility of abrupt change in the measured value due to continuous (constant) circumstances, the continuous (constant) circumstances, is characterized in the manner of change in the measured value.

まず考えられるのは、トンネル内部状態計測装置120自体の恒常的な故障の発生である。例えば、センサ部分が劣化したり、センサ部分に異物が詰まったりして正常に稼動できなくなる不具合が発生しうる。ただし、複数個所に設置している複数のセンサにおいて同時に故障が発生する確率は低いので、例えば、どこか1箇所に配置したいずれかのトンネル内部状態計測装置120において計測値が異常であると判断された場合(ステップS7−1:Y)、ジェットファン制御装置160は当該トンネル内部状態計測装置120自体に故障が発生したと推定できる。その一方、トンネル1内に霧が進入・発生している場合、トンネル1内の煙霧透過率計測器における煙霧透過率データは急激に増加するが、その他の計測値はあまり変化しないものと考えられる。そこで、ジェットファン制御装置160、トンネル1内の煙霧透過率計測器における煙霧透過率データのみが所定範囲を超え続けているか否かを調べる(ステップS7−2)。 First of all, it is considered that a permanent failure of the tunnel internal state measuring device 120 itself occurs. For example, the sensor portion may be deteriorated or a foreign matter may be clogged in the sensor portion, thereby causing a malfunction that cannot be normally performed. However, since there is a low probability that a plurality of sensors installed at a plurality of locations will fail at the same time, for example, it is determined that the measured value is abnormal in any one of the tunnel internal state measuring devices 120 arranged at one location. If it is (step S7-1: Y), the jet fan control device 160 can estimate that a failure has occurred in the tunnel internal state measurement device 120 itself. On the other hand, when fog has entered and generated in the tunnel 1, the smoke transmittance data in the smoke transmittance measuring device in the tunnel 1 increases rapidly, but other measured values are considered not to change much. . Therefore, the jet fan control unit 160 checks whether or not only the fume transmittance data in the fume transmittance measuring instrument in the tunnel 1 continues beyond a predetermined range (step S7-2).

もし、煙霧透過率計測器が計測した煙霧透過率データのみが異常値を示している場合(ステップS7−2:Y)、ジェットファン制御装置160は霧発生による急激な煙霧透過率データの変化があったとして霧発生時のジェットファン制御に移行するか、または、煙霧透過率計測器に故障が発生したと推定して、センサの故障アラームをシステム側に通知するなどの処理が行われる(ステップS7−3)。 If only the haze transmittance data measured by the haze transmittance measuring instrument shows an abnormal value (step S7-2: Y), the jet fan control device 160 may cause a sudden change in the haze transmittance data due to fog generation. It is assumed that there is a jet fan control at the time of occurrence of fog, or that the smoke transmittance measuring device is estimated to have failed, and processing such as notifying the system of a sensor failure alarm is performed (step) S7-3).

もし、煙霧透過率計測器が計測した煙霧透過率データ以外のデータが一つのみ異常を示していた場合、ジェットファン制御装置160は当該データを計測するトンネル内部状態計測器120が故障したものと推定し、センサの故障アラームをシステム側に通知するなどの処理が行われる(ステップS7−4)。 If only one data other than the smoke transmittance data measured by the smoke transmittance measuring device indicates an abnormality, the jet fan control device 160 indicates that the tunnel internal state measuring device 120 that measures the data has failed. Processing such as estimation and notification of a sensor failure alarm to the system side is performed (step S7-4).

次に考えられるものは、トンネル内部状態計測装置120自体には故障の発生はないが、逆に、トラフィックカウンタ111などのトンネル外部入力計測装置110側に故障が発生した場合である。この場合、トンネル内部状態計測装置120による実測値はあまり変化がないが、予測部150の予測値の方が大きく変化し、その結果、両者の差異が急激に大きくなる。   The next conceivable case is a case where a failure has not occurred in the tunnel internal state measuring device 120 itself, but a failure has occurred on the tunnel external input measuring device 110 side such as the traffic counter 111. In this case, although the actual measurement value by the tunnel internal state measurement device 120 does not change much, the prediction value of the prediction unit 150 changes more greatly, and as a result, the difference between the two becomes abruptly large.

そこで、ジェットファン制御装置160、トンネル内の煙霧透過率データ、汚染ガス濃度データ、風速データのいずれもが所定範囲を超え続けている場合(ステップS7−5:Y)、その原因がトンネル外部入力計測装置110に恒常的な故障が発生していると判断する(ステップS7−6)。
ステップS7−3で煙霧透過率計測器に故障が発生したと判断した場合や、ステップS7−4で該当するトンネル内部状態計測器120が故障したものと判断した場合や、ステップS7−6でトンネル外部入力計測装置110に恒常的な故障が発生していると判断した場合は、ジェットファン制御装置160は図4のステップS6に戻る(ステップS8)
Therefore, the jet fan control unit 160, if the haze transmittance data in the tunnel, contaminated gas concentration data, none of the wind speed data continues beyond a predetermined range (step S7-5: Y), the cause tunnel external It is determined that a permanent failure has occurred in the input measuring device 110 (step S7-6).
If it is determined in step S7-3 that a failure has occurred in the smoke transmittance measuring device, if it is determined in step S7-4 that the corresponding tunnel internal state measuring device 120 has failed, or if the tunnel is determined in step S7-6. If it is determined that a constant failure has occurred in the external input measuring device 110, the jet fan control device 160 returns to step S6 in FIG. 4 (step S8) .

以上、本発明のトンネル換気制御システム100によれば、トンネル内部状態計測装置の測定環境の一時的な変化による不具合を織り込んだ的確なフィードバック制御や、予測を用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御を組み合わせたハイブリッド適応制御や、フィードバックループを連結したカスカード制御などの高度なジェットファン制御による省電力化を可能とした縦流換気システムを提供することができる。   As described above, according to the tunnel ventilation control system 100 of the present invention, the accurate feedback control incorporating the trouble due to the temporary change of the measurement environment of the tunnel internal state measuring device, and the feedforward control using the prediction and the feedback control are combined. It is possible to provide a longitudinal ventilation system that enables power saving by advanced jet fan control such as hybrid adaptive control and cascaded control with a feedback loop.

実施例1の構成では、通常運転時はフィードバック補正制御が中心の構成であったが、実施例2のトンネル換気制御システム100aでは、予測部150の予測値に基づいたフィードフォワード制御と、自然風の自然換気方向と対面交通による交通換気方向との関係とを考慮した省エネ最適選定計画とを取り入れ、さらに、フィードバック補正と省エネ最適選定計画とを組み合わせた適応制御を行うハイブリッド適応制御を行う構成例である。   In the configuration of the first embodiment, feedback correction control is the main configuration during normal operation. However, in the tunnel ventilation control system 100a of the second embodiment, feedforward control based on the predicted value of the prediction unit 150, natural wind, Example of a hybrid adaptive control that incorporates an energy-saving optimal selection plan that takes into account the relationship between the natural ventilation direction and traffic ventilation direction due to face-to-face traffic, and also performs adaptive control that combines feedback correction and the energy-saving optimal selection plan It is.

図7は、実施例2のトンネル換気制御システム100aの構成例を簡単に示す図である。
トンネル外部入力計測装置110からフィードバック補正部170までは実施例1の構成と同じであるので、ここでの説明は省略する。
フィードフォワード制御部180は、予測部150の各種予測に基づき、断面風速目標値と換気機器制御目標値を決定する部分である。
FIG. 7 is a diagram simply illustrating a configuration example of the tunnel ventilation control system 100a according to the second embodiment.
Since the configuration from the tunnel external input measuring device 110 to the feedback correction unit 170 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted here.
The feedforward control unit 180 is a part that determines the cross-sectional wind speed target value and the ventilation equipment control target value based on various predictions of the prediction unit 150.

最適選定計画決定部185は、予測部150によるトンネル内風速Ur予測と汚染発生量C(t,x)の予測を利用し、汚染濃度基準を遵守するためのジェットファン10の並列運転台数と正逆方向とその回転数を含む省エネ最適選定計画を決める部分である。   The optimum selection plan determination unit 185 uses the prediction of the wind speed Ur in the tunnel and the prediction of the pollution generation amount C (t, x) by the prediction unit 150, and corrects the number of jet fans 10 to be operated in parallel to comply with the contamination concentration standard. It is the part that decides the energy saving optimum selection plan including the reverse direction and its rotation speed.

ハイブリッド適応制御部190は、フィードバック補正部170によるフィードバック補正と、最適選定計画決定部185により決定された省エネ最適選定計画とを組み合わせたハイブリッド型の適応制御を行う部分であり、ジェットファン10の最適制御量を決定する。ジェットファン10の並列運転台数と正逆方向とその回転数の算出は、適切なアルゴリズムを用いて計算することにより算出すれば良い。   The hybrid adaptive control unit 190 is a part that performs hybrid type adaptive control that combines the feedback correction by the feedback correction unit 170 and the energy-saving optimal selection plan determined by the optimal selection plan determination unit 185, and is the optimum for the jet fan 10. Determine the control amount. The number of jet fans 10 in parallel operation, the forward / reverse direction, and the rotational speed thereof may be calculated by calculating using an appropriate algorithm.

このように、本発明のトンネル換気制御システム100aは、各種予測に基づくフィードバック補正と省エネ最適選定計画とを組み合わせたハイブリッド型の最適制御量にてジェットファン1を運転制御する。   As described above, the tunnel ventilation control system 100a of the present invention controls the operation of the jet fan 1 with a hybrid optimal control amount that combines feedback correction based on various predictions and an energy saving optimal selection plan.

ジェットファン10の運転はインバータ駆動運転であり、ジェットファン10を定格電力以下でハイブリッド適応制御部190が決定した最適制御量による連続運転を可能となっている。   The operation of the jet fan 10 is an inverter drive operation, and the jet fan 10 can be continuously operated with an optimum control amount determined by the hybrid adaptive control unit 190 at a rated power or less.

ここで、ハイブリッド適応制御部190のフィードバック補正を2つのフィードバック制御のカスケード制御とすることができる。
ハイブリッド適応制御部190は、断面風速目標値と前記計測装置が実測した前記断面風速データから前記換気機器の並列運転台数と正逆方向とその回転数を制御する第1のフィードバック制御と、汚染ガス濃度データおよび汚染ガス濃度目標値と、計測装置が実測した煙霧透過率データおよび煙霧透過率目標値から換気機器の並列運転台数と正逆方向とその回転数を制御する第2のフィードバック制御を備えた構成とし、第1のフィードバックループを包含するように第2のフィードバックループを形成せしめたカスケード制御とする。
Here, the feedback correction of the hybrid adaptive control unit 190 can be a cascade control of two feedback controls.
The hybrid adaptive control unit 190 includes a first feedback control for controlling the number of parallel operation units, the forward and reverse directions, and the number of rotations of the ventilation devices from the cross-sectional wind speed target value and the cross-sectional wind speed data actually measured by the measuring device, and the pollutant gas. A second feedback control is provided for controlling the parallel operation number, the forward / reverse direction, and the rotation speed of the ventilation equipment from the concentration data and the pollutant gas concentration target value, and the smoke transmittance data and the smoke transmittance target value actually measured by the measuring device. The cascade control is such that the second feedback loop is formed so as to include the first feedback loop.

以上が、本発明のトンネル換気制御システム100の構成例における各構成要素の動作である。   The above is the operation of each component in the configuration example of the tunnel ventilation control system 100 of the present invention.

以上、本発明の好ましい実施形態を図示して説明してきたが、トンネル換気制御システムに向けて広く適用することができる。
本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。従って本発明の技術的範囲は添付された特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention has been illustrated and demonstrated, it can apply widely toward a tunnel ventilation control system.
It will be understood that various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention is limited only by the description of the appended claims.

トンネル内の様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed the mode in the tunnel typically. 本発明のトンネル換気制御システム100の構成を示した構成図である。It is the block diagram which showed the structure of the tunnel ventilation control system 100 of this invention. 本発明のトンネル換気制御システム100の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the tunnel ventilation control system 100 of this invention. ジェットファン制御装置160における測定環境の異常発生判定処理の流れを簡単に示すフローチャート(その1)である。6 is a flowchart (No. 1) briefly showing a flow of measurement environment abnormality occurrence determination processing in the jet fan control device 160; ジェットファン制御装置160における測定環境の異常発生判定処理の流れを簡単に示すフローチャート(その2)である。7 is a flowchart (No. 2) briefly showing a flow of measurement environment abnormality occurrence determination processing in the jet fan control device 160; ジェットファン制御装置160における風速(Av)における実測値と予測値、一酸化炭素濃度(CO)における実測値と予測値の比較を簡単に示す図である。It is a figure which shows simply the comparison of the actual value and predicted value in the wind speed (Av) in the jet fan control apparatus 160, and the actual value and predicted value in a carbon monoxide density | concentration (CO). 実施例2のトンネル換気制御システム100aの構成例を簡単に示す図である。It is a figure which shows simply the structural example of the tunnel ventilation control system 100a of Example 2. FIG. 従来の一般的なジェットファンを用いた縦流換気方式の対面通行道路トンネルを示す図である。It is a figure which shows the two-way traffic road tunnel of the longitudinal flow ventilation system using the conventional general jet fan.

100 トンネル換気制御システム
110 トンネル外部入力計測装置
111 トラフィックカウンタ
112 微気圧計
120 トンネル内部状態計測装置
121 煙霧透過率計測器(VI計測器)
122 一酸化炭素濃度計測器(CO計測器)
123 トンネル内風向風速計(AV計)
124 窒素酸化物濃度計測器(NOx計測器)
130 モデルパラメータ推定部
140 モデル記憶部
150 予測部
160 ジェットファン制御装置
170 フィードバック補正部
180 フィードフォワード制御部
185 最適選定計画決定部
190 ハイブリッド適応制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Tunnel ventilation control system 110 Tunnel external input measuring device 111 Traffic counter 112 Microbarometer 120 Tunnel internal state measuring device 121 Smoke permeability measuring device (VI measuring device)
122 Carbon monoxide concentration meter (CO meter)
123 Wind direction anemometer (AV meter) in tunnel
124 Nitrogen oxide concentration meter (NOx meter)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 130 Model parameter estimation part 140 Model memory | storage part 150 Prediction part 160 Jet fan control apparatus 170 Feedback correction | amendment part 180 Feedforward control part 185 Optimal selection plan determination part 190 Hybrid adaptive control part

Claims (7)

トンネル外近辺またはトンネル内に設置され、前記トンネルに外部から進入する車両や自然風などのトンネル外部入力データを計測・収集するトンネル外部入力計測装置と、
前記トンネル内に設置され、少なくとも、煙霧透過率計と、一酸化炭素濃度計と、断面風速計と、窒素酸化物濃度値を計測する窒素酸化物濃度計を含み、トンネル内の状態データを計測・収集するトンネル内部状態計測装置と、
前記トンネル外部入力計測装置の計測値をもとにトンネル内の自然風、交通風、汚染発生量を予測する予測部と、
前記トンネル内部状態計測装置の計測値と前記予測部の予測値をもとに前記トンネル内を換気するジェットファンの駆動を制御するジェットファン制御装置を備え、
前記ジェットファン制御装置が、
前記トンネル内部状態計測装置の計測値を受け取るとともに、前記トンネル外部入力計測装置の計測値とトンネル換気推定モデルにより前記予測部が予測した前記トンネル内の前記自然風、前記交通風、前記汚染発生量の予測値に比べて前記トンネル内部状態計測装置により実測された前記計測値が所定範囲を超えていない場合、前記受け取った計測値に基づいて、前記ジェットファンの駆動を制御し、 前記計測値が所定範囲を超えている場合、所定経過時間を経過するまでは通常の前記トンネル内部状態計測装置の前記計測値に基づく制御を一時停止して直近の制御を継続し、前記トンネル内部状態計測装置の前記計測値が前記所定範囲に戻ってから通常の前記トンネル内部状態計測装置の前記計測値に基づく制御を再開する換気制御を行ない、
前記所定経過時間を経過した後、前記煙霧透過率計の計測値のみが前記所定範囲内に戻らない場合は、霧に起因したものであると推定し、前記煙霧透過率計の計測値以外の計測値が前記所定範囲に戻らない場合は、当該計測値の測定にかかる前記トンネル内部状態計測装置に故障が発生したと判断する処理を行うことを特徴とするトンネル換気制御システム。
A tunnel external input measuring device that is installed in or near the tunnel and that measures and collects the tunnel external input data such as vehicles and natural winds entering the tunnel from the outside,
It is installed in the tunnel, and includes at least a fume permeability meter, a carbon monoxide concentration meter, a cross-section anemometer, and a nitrogen oxide concentration meter that measures the nitrogen oxide concentration value, and measures state data in the tunnel -Tunnel internal state measuring device to collect,
A prediction unit that predicts natural wind, traffic wind, and pollution generation amount in the tunnel based on the measurement value of the tunnel external input measurement device,
A jet fan control device that controls the driving of a jet fan that ventilates the inside of the tunnel based on the measurement value of the tunnel internal state measurement device and the prediction value of the prediction unit,
The jet fan control device
While receiving the measurement value of the tunnel internal state measurement device, the natural wind in the tunnel, the traffic wind, the amount of pollution generated by the prediction unit predicted by the measurement value of the tunnel external input measurement device and a tunnel ventilation estimation model If the measurement value actually measured by the tunnel internal state measurement apparatus as compared with the predicted value does not exceed the predetermined range, based on the received measured values, and controls the driving of the jet fan, the measured values When the predetermined range is exceeded, the control based on the measurement value of the normal tunnel internal state measurement device is temporarily stopped until the predetermined elapsed time has elapsed, and the most recent control is continued, and the tunnel internal state measurement device Ventilation control for resuming control based on the measurement value of the normal tunnel internal state measurement device after the measurement value returns to the predetermined range. There,
After the predetermined elapsed time has passed, if only the measured value of the haze permeability meter does not return within the predetermined range, it is assumed that it is caused by fog, and other than the measured value of the haze permeability meter When the measured value does not return to the predetermined range, a tunnel ventilation control system is provided that performs a process of determining that a failure has occurred in the tunnel internal state measuring device related to measurement of the measured value .
前記ジェットファン制御装置は、前記所定経過時間を経過した後、すべての前記トンネル内部状態計測装置の計測値が前記所定範囲を超え続けている場合、前記トンネル外部入力計測装置の恒常的な故障が発生していると判断する処理を行うことを特徴とする請求項1に記載のトンネル換気制御システム。 When the measured values of all the tunnel internal state measuring devices continue to exceed the predetermined range after the predetermined elapsed time has elapsed , the jet fan control device has a permanent failure of the tunnel external input measuring device. The tunnel ventilation control system according to claim 1, wherein a process for determining that it has occurred is performed . 前記トンネル外部入力計測装置が、少なくとも、トンネル内に進入する車両交通量を計測・収集する交通量計測装置を含むものである請求項1または2に記載のトンネル換気制御システム。 3. The tunnel ventilation control system according to claim 1, wherein the tunnel external input measuring device includes at least a traffic measuring device that measures and collects a vehicle traffic entering the tunnel. 前記トンネル外部入力計測装置が、前記トンネルの出入り口に設けられ、気圧差によりトンネル内に吹き込む自然風を推定する微気圧計を含むものである、請求項1から3のいずれかに記載のトンネル換気制御システム。 The tunnel ventilation control system according to any one of claims 1 to 3, wherein the tunnel external input measuring device includes a microbarometer that is provided at an entrance of the tunnel and estimates a natural wind blown into the tunnel due to a pressure difference. . 前記ジェットファン制御装置が、前記トンネル換気推定モデルに関し、
前記トンネル内を流れる風をモデル化した風速モデルと、前記トンネル内の車両交通をモデル化した交通モデルと、前記トンネル内を通過する車両により発生する汚染物質の濃度をモデル化した汚染濃度モデルを保持記憶するモデル記憶部と、
前記計測装置から取得した前記トンネル内データを入力とし、前記トンネル内データの変化に合わせ、前記モデル記憶部の前記風速モデルと前記交通モデルと前記汚染濃度モデルのパラメータを推定して更新するモデルパラメータ推定部と、
煙霧透過率目標値と汚染ガス濃度目標値と、前記トンネル内部状態計測装置により実測した前記計測値と、前記風速モデルと前記交通モデルと前記汚染濃度モデルを用いた自然風予測と交通風予測と汚染発生量予測を行う予測部と、
前記予測部の各予測に基づき、断面風速目標値と換気機器制御目標値を決定するフィードフォワード制御部と、
前記換気機器の並列運転台数と回転数との関係と、自然風の自然換気方向と対面交通による交通換気方向との関係とを考慮した省エネ最適選定計画を決める最適選定計画決定部と、
前記断面風速目標値と前記換気機器制御目標値に対するフィードバック補正と、前記省エネ最適選定計画とを組み合わせた適応制御を行うハイブリッド適応制御部とを備えたことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のトンネル換気制御システム。
The jet fan control device relates to the tunnel ventilation estimation model,
A wind speed model that models the wind flowing in the tunnel, a traffic model that models vehicle traffic in the tunnel, and a pollution concentration model that models the concentration of contaminants generated by vehicles passing through the tunnel. A model storage unit for holding and storing;
The model parameter that uses the data in the tunnel acquired from the measuring device as an input, and estimates and updates the parameters of the wind speed model, the traffic model, and the contamination concentration model in the model storage unit according to the change in the data in the tunnel An estimation unit;
Smoke permeability target value, pollutant gas concentration target value, the measured value measured by the tunnel internal state measuring device, natural wind prediction and traffic wind prediction using the wind speed model, the traffic model, and the pollution concentration model, A prediction unit for predicting the amount of pollution generated;
Based on each prediction of the prediction unit, a feedforward control unit that determines a cross-sectional wind speed target value and a ventilation equipment control target value;
An optimum selection plan determination unit that determines an energy-saving optimum selection plan that takes into account the relationship between the number of parallel operation units and the number of rotations of the ventilation devices and the relationship between the natural ventilation direction of natural wind and the traffic ventilation direction due to face-to-face traffic;
A feedback correction for the ventilator control target value and the cross wind target value, any of the energy saving optimal choice for planning and combined adaptive control is characterized in that a hybrid adaptive controller according to claim 1 to 4 The tunnel ventilation control system according to claim 1.
前記ジェットファンの運転がインバータ駆動運転であり、前記ジェットファンを定格電力以下で前記ハイブリッド適応制御部が決定した最適制御量による連続運転を可能とした請求項に記載のトンネル換気制御システム。 The tunnel ventilation control system according to claim 5 , wherein the operation of the jet fan is an inverter drive operation, and the jet fan can be continuously operated with an optimum control amount determined by the hybrid adaptive control unit at a rated power or less. 前記ハイブリッド適応制御部のフィードバック補正が、前記断面風速目標値と前記トンネル内部状態計測装置が実測した前記断面風速データから前記換気機器の並列運転台数と正逆方向とその回転数を制御する第1のフィードバック制御と、前記煙霧透過率目標値および前記汚染ガス濃度目標値と、前記トンネル内部状態計測装置が実測した前記煙霧透過率の計測値および前記汚染ガス濃度の計測値から前記換気機器の並列運転台数と正逆方向とその回転数を制御する第2のフィードバック制御を備え、前記第1のフィードバックループを包含するように前記第2のフィードバックループを形成せしめたカスケード制御としたことを特徴とする請求項に記載のトンネル換気制御システム。 A feedback correction of the hybrid adaptive control unit is configured to control a parallel operation number, forward / reverse direction, and rotation speed of the ventilation devices from the cross-sectional wind speed target value and the cross-section wind speed data actually measured by the tunnel internal state measurement device. and feedback control of, and the haze transmittance target value and the contaminant gas density target value, the parallel of the ventilator from the measured value of the measurement values and the pollution gas concentration of the said fumes transmittance tunnel internal state measuring device is measured A cascade control in which the second feedback loop is provided so as to include the first feedback loop, the second feedback control for controlling the number of operating units, the forward / reverse direction, and the rotational speed thereof; The tunnel ventilation control system according to claim 6 .
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201600126254A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-14 Ferro Ingegneria S R L METHOD OF MANAGEMENT AND CONTROL OF A GALLERY VENTILATION SYSTEM, AND ITS SYSTEM.
CN110849578B (en) * 2019-11-29 2025-02-07 上海市建筑科学研究院有限公司 A resistance measuring device for natural ventilator
US20240219054A1 (en) * 2021-05-13 2024-07-04 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Failure determination system, failure determination method, control device, and program
CN113431619A (en) * 2021-07-31 2021-09-24 重庆交通大学 Intelligent control system for ventilation of highway tunnel
CN114934805B (en) * 2022-06-02 2023-03-10 中铁十五局集团有限公司 Automatic Dust Reduction Method and System for Underground Excavation Construction in Tunnel Section
CN115355033B (en) * 2022-08-25 2024-08-23 重庆交通大学 Automatic demisting system for high-temperature high-humidity tunnel and control method thereof
CN116576142B (en) * 2023-05-31 2025-12-05 成都天仁民防科技有限公司 A method for monitoring and predicting the condition of tunnel jet fans
CN117145553A (en) * 2023-07-03 2023-12-01 西安工业大学 A system and method for tunnel ventilation and lighting
CN118313993B (en) * 2024-04-02 2025-01-03 云南省交通科学研究院有限公司 Air quality optimization regulation and control method and system for highway extra-long tunnel
CN118188556B (en) * 2024-05-17 2024-07-26 河南豫昶建设工程有限公司 Tunnel fan remote monitoring system
CN118506555B (en) * 2024-07-18 2024-09-27 济南城市建设集团有限公司 Environment early warning method, device and medium based on multi-tunnel linkage
CN118819049B (en) * 2024-09-14 2024-12-17 浙江华东工程建设管理有限公司 Efficient energy-saving intelligent control method and system for tunnel ventilation in construction period
CN119146084B (en) * 2024-11-15 2025-03-14 成都云微交通科技有限公司 Intelligent fan system based on Internet of things
CN119195828B (en) * 2024-11-28 2025-02-28 中交一航局安装工程有限公司 Intelligent ventilation system in tunnel and control method thereof
CN120402141A (en) * 2025-03-14 2025-08-01 北京龙软科技股份有限公司 A method and system for controlling air supply linkage on demand for long-distance tunneling working faces
CN121024666B (en) * 2025-07-18 2026-04-17 中铁隧道局集团有限公司 High-performance ventilation system based on digital model design

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57142100U (en) * 1981-02-27 1982-09-06
JPS62236999A (en) * 1986-04-07 1987-10-17 三菱電機株式会社 Ventilation controller for tunnel
JPH05163895A (en) * 1991-12-17 1993-06-29 Toshiba Corp Tunnel ventilation control device
JPH06137099A (en) * 1992-10-28 1994-05-17 Hitachi Ltd Tunnel ventilating equipmnt
JPH0791198A (en) * 1993-09-28 1995-04-04 Toshiba Corp Tunnel ventilator operation device
JPH08218798A (en) * 1995-02-17 1996-08-27 Hitachi Ltd Tunnel ventilation control method and apparatus
JPH11229798A (en) * 1998-02-13 1999-08-24 Meidensha Corp Ventilation control system for road tunnel
JP4199061B2 (en) * 2003-07-25 2008-12-17 株式会社東芝 Communication measuring device
JP4288119B2 (en) * 2003-08-22 2009-07-01 三菱重工業株式会社 Tunnel ventilation control system
JP4898732B2 (en) * 2008-03-31 2012-03-21 株式会社創発システム研究所 Tunnel ventilation control system with jet fan in two-way tunnel
JP5392480B2 (en) * 2009-06-30 2014-01-22 富士電機株式会社 Operation method of tunnel ventilation equipment
JP2012057415A (en) * 2010-09-10 2012-03-22 Toshiba Corp Tunnel ventilation control device

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