双向隧道用射流风机的隧道通风控制系统

技术领域

本发明是关于双向通行的道路隧道的通风设备装置，主要是关于使用了变频器驱 动射流风机的纵流式通风方式的道路隧道的通风技术。

背景技术

在道路隧道中，浮游着大量对人体有害的来自汽车发动机的排放物质或尘埃，长 此以往会造成隧道内污染物质浓度变高。在此，要确保隧道内的良好环境，有必要将 隧道内的污染物质排放出去。要排除隧道内污染物质，仅靠自然通风力或交通通风力 来实现通风是不够的，需要使用设置在隧道内的通风设备来进行强制通风。

隧道的通风方式有多种多样。在我国很多3000m以下的中小型双向通行的道路隧 道都普遍采用了一种叫「纵流式换气方式」的通风方式。

所谓的「纵流式通风方式」，是一种将隧道断面全体作为通风管道使用的通风方式， 所使用的通风设备有、将道路隧道内的空气赶出隧道外的射流风机、可以净化道路隧 道内空气的电动集尘机等设备，将上述设备进行适当的组装，对隧道入口到出口方向 形成的空气流进行排气。也有在道路隧道的中央附近设置排风竖井，将道路隧道内的 空气与道路隧道外的空气进行交换的集中排气的方式。

传统的「纵流式通风方式」中所使用的射流风机的马达驱动器是利用起动电流达 到额定电流数倍的感应马达进行驱动的。

图10示意的是传统技术中使用了普通射流风机的纵流式通风方式的双向通行的道 路隧道。该图中的隧道1的类型，是交通方向为两个方向的双向通行隧道。在类似于 隧道1类型的双向通行的道路隧道中，内部设置有复数台可以进行纵向通风的射流风 机。在图10中的示例中，设有4台的射流风机分别是10a、10b、10c、10d。在双向通 行道路隧道1中，从图左到图右发生纵向空气流A，隧道内的污染空气从左至右的被 排出。这是由通风控制装置对射流风机10的运转进行控制的。

如图10的例图中，在隧道1内的入口附近、中央部附近、出口附近都分别设置了 风向风速检测仪(AV)，在通风井的入口处附近设置了污染浓度检测仪的烟雾透过率 检测仪(VI)、一氧化碳浓度检测仪(CO)(图中没有标示)。在此，烟雾透过率检测 仪(VI)是根据透过物质的光的比例来对污染浓度进行测量的装置，此外，一氧化碳 浓度检测仪(CO)是测量一氧化碳浓度的装置。交通量测量器是对通过双向通行的道 路隧道1内的车辆的交通量进行测量的装置。

在使用了传统射流风机的纵流式通风方式中，通过双向通行道路隧道1内部设置 的风向风速检测仪、烟雾透过率检测仪、一氧化碳浓度检测仪、交通量测量器所采集 的各种环境成分数值为基础，利用通风控制装置(图中没有标示)对设置在双向通行 道路隧道1内部的射流风机10a～10d的运转台数进行调整。也就是说在双向通行道路 隧道1中设置环境成分分析仪器、对如煤烟、一氧化碳、交通量、或者风向风速等的 环境数值进行测量，根据由环境成分分析仪器采集到的测量数据，只运转所需通风量 时所需的射流风机的台数10a～10d，因此事先将污染物质浓度设定在容许值以下，从 而确保隧道使用人员的安全性、舒适性。就向来的双向通行隧道的费用对效果比来看， 采用对污染浓度(VI、CO)的反馈控制来决定射流风机的运转台数的方法，也有采用 控制运转速度等方法。

例如、通风控制装置，通过交通量测量器读入现在的交通量，然后用所读入的交 通量与汽车排气量系数和道路隧道的构造系数相乘算出煤烟排放量，然后从煤烟排放 量和煤烟浓度的控制目标值算出所需通风量Q。与此同时，通风控制装置通过烟雾透 过率检测仪将现在道路隧道内的空气污染浓度作为反馈值读入，同上算出所需通风量 Q与反馈值的偏差值，通过该偏差值进行PID控制器的(比例·积分·微分)演算， 根据所取得的PID控制器的演算结果来控制、操作射流风机10。

发明内容

发明所要解决的技术问题

传统纵流式通风方式存在着以下问题。

第一个问题是，为确保污染浓度(VI、CO)进行反馈控制技术的纵流式通风方式 中，存在着耗电量大的问题。在传统的双向通行隧道中，多采用为确保污染浓度(VI、 CO)进行反馈控制来决定运转台数，为了让射流风机直接在隧道内利用强制通风力来 产生风速，主要对污染浓度进行反馈控制的话，会形成纯滞后控制导致供风过剩、或 供风不足的情况的多发。

通常情况下，一般只考虑以射流风机产生的机械通风力作为通风力。关于交通通 风力，通常的双向通行隧道是不期待行驶车辆的产生的通风力，反而视其为通风时的 阻力。而且，以VI、CO的反馈控制为主流，出现由于没有设置交通量测量器等原因 导致的无法把握交通通风量的情况较多。由于自然风会由于通风设备的通风方向会产 生顺风、逆风的情况，会对通风动力费用带来很大的影响，由于隧道周边的气象情况 导致风向或风速总是在不断的变化，推广使用自然通风力是比较困难，最终还是以机 械通风为主自然风通风为次。即使是作为辅助使用，要掌握自然风的话，需要在隧道 两坑口处设置微气压计，产生增大初期费用及保养费用的问题。

传统纵流式通风方式中的第2个问题是，采用精确的预测结果进行前馈控制是比 较困难的问题。随着自然通风力或交通通风力的大小在时刻发生变化，将这些变化数 据正确导入射流风机无法进行控制。如果可以将自然通风力或交通通风力的大小或方 向的变化准确的导入进行前馈控制的话，可以降低耗电量。

传统纵流式通风方式中的的第3个问题是，进行开关切换的射流风机在运转切换 时需要很大的跨距，存在着顺应性的问题、无法进行精细运转控制的问题。双向通行 隧道与单向通行隧道相比起，由于交通通风力是相互在相反方向运动的，容易造成车 道内的风速不稳定运动。一般情况下不论是在平时或紧急时(发生火灾时)，通过切换 射流风机的运转台数来实现通风，但是高精度控制是比较困难的。可是，由于射流风 机使用的驱动马达是起动电流达到额定电流数倍的感应马达，存在着一旦马达停止后 30分钟左右无法再起动的问题。此外，由于感应马达的运转次数是由电源周波数决定 的固定运转次数，因此纵向通风力也只能是达到固定值(最大值)。由此可知，传统的 射流风机运转存在着顺应性问题和无法进行细微的运转控制的问题。

借鉴上述的问题点，本发明对反馈控制、前馈控制进行了研究，以提供一种具有 省电效果的纵流式通风系统为目标。

解决问题的方法

为了实现以上目标，本发明所涉及的隧道通风系统，是由隧道内设置复数台的通 风设备和，

对上述隧道内的烟雾透过率和、污染气体浓度和、断面风速和包括隧道内车辆的 交通量在内的隧道内数据进行测量和采集的感应部和，对上述隧道内流动的风所模拟 的风速模型和、上述隧道内的车辆的交通量所模拟的交通模型和、上述隧道内的车辆 所排放的污染物质所模拟的污染浓度模型进行存储的模型存储部和，输入上述感应部 采集到的上述隧道内数据，结合上述隧道内数据的变化，对上述模型存储部中的上述 风速模型和上述交通模型及上述污染浓度模型的参数进行推算和更新的模型参数推算 部和，对烟雾透过率目标值和污染浓度目标值和、上述感应部采集到的上述隧道内数 据和、利用上述风速模型和上述交通模型和上述污染浓度模型对自然风和交通风和污 染排放量进行预测的预测部和，

根据上述预测部的各个预测数据，决定断面风速目标值和通风设备的控制目标值 的前馈控制部和，结合考虑上述通风设备的并联运转台数和运转次数的关系和、上述 通风设备的正反运转时的自然风的自然通风方向和、双向通行的交通通风方向的关系， 决定节能最适运行方案的最适运行方案决定部和，

对上述断面风速目标值和上述通风设备控制目标值进行反馈修正，结合上述节能 最适运行方案进行自适应控制的混合自适应控制部构成的。

此外，上述各个构成最好是按照以下内容来进行。

首先，上述通风设备的运转是靠变频器驱动运转，上述通风设备最好是在额定电 力以下且根据上述混合适应控制部决定的最适控制量进行连续运转。

接下来，上述混合自适应控制部的反馈修正包括：对上述通风设备的并联运转台 数和正反方向及运转次数进行控制的第1反馈控制和，对上述污染气体浓度数据和上 述污染浓度目标值和、上述感应部所采集到的上述烟雾透过率数据和上述烟雾透过率 数据目标值和、上述通风设备的并联运转台数和正反方向及运转次数进行控制的第2 反馈控制。最好是采用将上述第1反馈控制包含在内形成的第2反馈控制组成的串级 控制。

然后，上述风速模型将[数1]方程式视为上述隧道内风向风速Ur的2次多项式， 然后将Ur1*、Ur2*作为2个平衡解，通过[数2]求出Ur，根据[数2]算出的分 析解，利用离散时间风速模型来实现高速化是比较里理想的。

$\frac{\mathrm{dUr}}{\mathrm{dt}}=\frac{1}{\mathrm{ArL\rho }}(\mathrm{\Delta Pr}+\mathrm{\Delta Pt}+\mathrm{\Delta Pn}+\mathrm{\Delta Pj})$[数1]

$\mathrm{Ur}\left(t\right)=\frac{({\mathrm{Ur}1}^{*}-e^{(\mathrm{\alpha t}+\beta )}{\mathrm{Ur}2}^{*})}{1-e^{\mathrm{\alpha t}+\beta }}$[数2]

在此、式中的Ur为上述隧道内风向风速、L为上述隧道长、ρ为空气密度为、Pr 为上述隧道内壁摩擦力、Pt为交通换气量、Pn为自然换气量、Pj为机械换气量、a、 b、c、α、β为系数。

然后，作为上述污染浓度模型，将移流扩散方程式[数3]通过[数4]算出C(t， x)，根据[数4]算出的分析解，以离散时间污染浓度模型来实现高速化是比较里理 想的。

$\frac{\partial c}{\partial t}+\mathrm{Ur}\frac{\partial C}{\partial x}=D\frac{{\partial }^{2}C}{{\partial x}^2}+M$[数3]

$C(t,x)=$

$\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}\frac{\mathrm{Mi}(\mathrm{ti},\mathrm{xi})}{\mathrm{Ar}\sqrt{4\mathrm{\pi D}(\mathrm{ti}-t)}}\exp [-\frac{{\{\mathrm{xi}-\mathrm{Ur}(\mathrm{ti}-t)\}}^2}{4D(\mathrm{ti}-t)}]$[数4]

在此，式中C为污染浓度、Ur为上述隧道内风向风速、t为时间、x为上述隧道 入口到流向下方的距离、M为污染排放量。D为扩散系数、Mi为第i辆汽车的污染排 放时刻、xi为第i辆汽车在隧道内的现在位置到隧道入口的距离。

然后，通过混合自适应控制部，对作为上述通风设备的运转结果包括上述感应部 采集到的上述实际测量数据与上述预测部所预测到的上述预测数据的偏差进行修正 时，上述参数推算部，最好是当作离散时间概率系统的卡尔曼滤波器的问题，对参数 P₁，P₂，P₃进行推算。在此，根据[数5]和[数6]整理得出[数7]，将大型汽车的 等价抵抗面积P₁、小型汽车的等价抵抗面积P₂、自然风风速P₃作为参数整理得出[数 8]，把P₁，P₂，P₃相关的[数9]的线性当作是成立的。

$\frac{\mathrm{dUr}}{\mathrm{dt}}=\frac{1}{\mathrm{ArL\rho }}(\mathrm{\Delta Pr}+\mathrm{\Delta Pt}+\mathrm{\Delta Pn}+\mathrm{\Delta Pj})$[数5]

$\mathrm{\Delta Pt}=\left(\frac{\mathrm{Am}\left(H\right)·n\left(H\right)+\mathrm{Am}\left(L\right)·n\left(L\right)}{S}\right)\frac{\rho }{2}|\mathrm{Vt}-\mathrm{Ur}|(\mathrm{Vt}-\mathrm{Ur})$

$\mathrm{\Delta Pn}=(1+\mathrm{\zeta e}+\lambda \frac{L}{D})\frac{\rho }{2}\left|\mathrm{Un}\right|\mathrm{Un}$[数6]

$\mathrm{\Delta Pt}=\frac{\rho }{2}\left|\mathrm{Uj}\right|\mathrm{Uj}·2\phi (1-\Psi )\mathrm{nj}$

式中ζe为入口损失系数、λ为壁面摩擦阻力系数、Am为汽车的等效串联电阻 的面积、Vt为汽车平均速度。标注(H)为大型车、(L)为小型车。为射流风机的喷 出面积Aj和隧道断面积Ar的面积比(Aj/Ar)、Ψ为隧道内风速Ur和射流风机的 喷出风速Uj的风速比(Ur/Uj)。

$\frac{\mathrm{dUr}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\alpha r}\left(t\right)+\alpha t_1\left(t\right)\mathrm{Am}\left(H\right)+\alpha t_2\left(t\right)\mathrm{Am}\left(L\right)$

$+\mathrm{\alpha n}\left(t\right)\left|\mathrm{Un}\right|\mathrm{Un}+\mathrm{\alpha j}\left(t\right)$[数7]

d(t)＝a(t)P₁(t)+b(t)P₂(t)+c(t)P₃(t)+ε  [数8]

在此，式中P₁(t)相当于Am(H)、P₂(t)相当于Am(L)、P₃(t)相当于|Ur|Ur。

P₁(t+1)＝P₁(t)+ε1

P₂(t+1)＝P₂(t)+ε2    [数9]

P₃(t+1)＝P₃(t)+ε3

接下来，通过混合自适应控制部，对作为上述通风设备的运转结果包括上述感 应部采集到的上述实际测量数据与上述预测部所预测到的上述预测数据的偏差进行 修正时，上述参数推算部，最好是作为离散时间概率系统的卡尔曼滤波器问题，对 参数P4，P5进行推算。在此，将大型汽车的煤烟排放量P₄、小型汽车的煤烟排放 量P₅作为参数对[数3]进行整理得出的[数10]中，P₄，P₅的线性当作是成立 的。

e(t)＝f(t)P₄(t)+g(t)P₅(t)+εe    [数10]

在此，式中P₄(t)相当于Co(H)、P₅(t)相当于Co(L)。

P₄(t+1)＝P₄(t)+ε4

[数11]

P₅(t+1)＝P₅(t)+ε5

根据上述构成，射流风机采用变频器进行运转，在额定电流下也可以迅速对射 流风机驱动的正反向运转或运转次数的变更进行控制，达到省电效果。传统方法中 利用感应马达进行运转的射流风机，设有保护运转的间隔时间，一旦停止的射流风 机在10钟内是不可以再运转的，如上所述的以利用变频器来控制运转射流风机为前 提，可以取得快速顺应，进行精细的运转控制是可能的。

并且，根据上述结构，反馈控制是将隧道内的风向风速的反馈控制和、隧道内 的污染浓度的反馈控制进行串级控制。针对频繁发生细微变化的风向风速，对射流 风机的运转进行精细的反馈控制，而且，与风向风速比起变化速度慢且迟出现的污 染浓度，通过串级控制也可实现对射流风机的运转进行反馈控制，总体来说降低出 现供风过剩、供风不足等情况，实现节能运转。

此外，关于前馈控制，利用分析解的离散时间的风速模型和污染浓度模型，算 出上述通风设备的并联运转台数、正反方向和运转次数的最适控制量，实现提高分 析精度。而且，如上所述的参数推算利用线性归结于卡尔曼滤波器问题，将未知数 的自然通风力(Ur)、大型汽车的交通通风参数(Am Heavy)、小型汽车的交通通风 参数(Am Light)、大型汽车的污染排放参数(Co Heavy)、小型汽车的污染排放参 数(Co Light)，只要代入感应部采集到的实际测量数据即可实现高速。

本发明具有以下优点

本发明所涉及的隧道通风控制系统，包括以自然风预测数据和交通风预测数据、 污染排放量预测数据在内的至少3种的预测数据为基础进行的前馈控制和、以风向 风速预测数据和污染浓度预数据的2种预测数据为基础进行的反馈修正组合成的串 级控制，和根据节能最适运行方案对射流风机的并联运转台数和正反运转方向及其 运转次数进行最合理控制等组合成的混合型自适应控制，适当的引入交通通风力、 自然风通风力，实现节能运转。

附图的简要说明

图1为本发明所涉及的隧道通风控制系统100的各个功能的控制块图。

图2为隧道内样子的模拟图。

图3为本发明所涉及的隧道通风系统100的构成要素的构成图。

图4为本发明所涉及的射流风机在变频器控制下的运转模式和传统的开关型由 感应马达进行运转风机的模式图。

图5为本发明所涉及的隧道通风控制系统100的最适运行方案的示例图。

图6为采用了本发明所涉及的隧道通风控制系统100的最适运行方案的射流风 机的运转方向、包括运转方向的正转·反转切换的运转模式。

图7为根据运转模式表进行模式切换期间的污染煤烟蓄积关系的说明图。

图8为本发明所涉及的通风控制系统100的处理流程图。

图9为实验结果。

图10为传统通风方式中采用一般射流风流的纵流式通风方式的双向通行道路隧 道。

实现本发明的最佳方式

以下，一边参照图面，对本发明的变频器驱动射流风机的隧道通风控制系统的 实施例进行说明。当然，本发明的范围不限定于以下实施例中所述的具体用途、形 状、个数等。

实施例1

示意的是关于实施例1中的所涉及的本发明的隧道通风控制系统的例子。

图1为本发明所涉及的隧道通风控制系统100的各个功能的控制块图。

图2为隧道内样子的模拟图。

图3为本发明所涉及的隧道通风系统100的构成要素的构成图。

本发明的隧道通风控制系统100，不仅靠射流风机的机械通风力，对自然风产 生的自然通风力、由通行车辆的阻力所产生的交通风构成的交通通风力等组合成的 前馈控制、结合串级控制的反馈控制、模型的参数推算处理等，对隧道内的风向风 速Ur、污染浓度进行适当的控制，实现了射流风机在变频器驱动下运转下的节能运 转。

如图2所示的是适用本发明的隧道通风控制系统100的隧道，隧道1内是双向 交通。隧道1内存在着从外界吹进的自然风Un构成的自然通风力和、由通行车辆 的阻力产生的在各车辆的通行方向上集合成的风压所产生的交通风Ut构成的交通 通风力、还加上来自射流风机10的机械风Uj构成的机械通风力。上述3种通风力 和隧道内1中流动的空气对壁面的摩擦力结合的结果，在隧道1内产生隧道内风向 风速Ur。

并且，通风设备10，是对隧道1内的空气进行通风的仪器，在此，是由变频器 驱动运转的射流风机，有复数台，可以进行并联运转。通风设备10，是在额定电力 以下根据最适控制量进行连续运转，这将会在后面进行说明。

参照图1的控制块图进行详细说明。

首先，本发明的隧道通风控制系统100，具有隧道内风速预测块S1和污染排放 量预测块S2。

隧道内风速预测块S1，在预测隧道内风速Ur时，采用以下的高速预测处理方 法。

首先，根据牛顿法则让以下方程式[数12]成立。

$\frac{\mathrm{dUr}}{\mathrm{dt}}=\frac{1}{\mathrm{ArL\rho }}(\mathrm{\Delta Pr}+\mathrm{\Delta Pt}+\mathrm{\Delta Pn}+\mathrm{\Delta Pj})$[数12]

在此，式中Ar为隧道断面积、L为隧道长、ρ为空气密度、Pr为壁面摩擦力、Pt 为交通通风力、Pn为自然通风力、Pj为射流风机通风力。

利用方程式[数12]算出隧道内风速Ur，得到方程式[数13]。

$\mathrm{Ur}\left(t\right)=\frac{({\mathrm{Ur}1}^{*}-e^{(\mathrm{\alpha t}+\beta )}{\mathrm{Ur}2}^{*})}{1-e^{\mathrm{\alpha t}+\beta }}$[数13]

在此，式中的Ur1*、Ur2*作为当方程式[数12]右边为0时的2个定常解。

利用方程式[数13]，可以迅速算出隧道内风速预测演算块S1在任意时间t 秒后的隧道内风速Ur(t)。

接下来，关于污染排放量预测块S2，可以采用以下的高速预测处理方法对污染 排放量C(t，x)进行预测。首先，移流扩散方程式可以写成[数14]的方程式。

$\frac{\partial C}{\partial t}+\mathrm{Ur}\frac{\partial C}{\partial x}=D\frac{{\partial }^{2}C}{{\partial x}^2}+M$[数14]

在此，式中Ur为隧道内风速、C为污染浓度、D为扩散系统、t为时间、x为 流下方向的距离。

利用移流扩散方程式[数14]算出污染浓度C(t，x)，得到方程式[数15]。

$C(t,x)=$

$\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}\frac{\mathrm{Mi}(\mathrm{ti},\mathrm{xi})}{\mathrm{Ar}\sqrt{4\mathrm{\pi D}(\mathrm{ti}-t)}}\exp [-\frac{{\{\mathrm{xi}-\mathrm{Ur}(\mathrm{ti}-t)\}}^2}{4D(\mathrm{ti}-t)}]$

[数15]

在此，式中x为现在所在位置到隧道入口的距离、Ar为隧道断面积、D为扩散 系数、Ur为隧道内风速、Mi为来自第i辆车所排放的污染排放量、ti为第i辆车的 污染排放时刻、xi为第i辆车现在所在位置到隧道入口的距离。

利用方程式[数15]，可以迅速求出污染排放预测块S2在任意时间t秒后的， 车辆现在所在位置到隧道入口的距离中所产生的污染排放量C(t，x)。

以上为本发明的隧道通风控制系统100在任意时间t秒后，对车辆现在所在位 置到隧道入口的距离x中所排放的污染排放量C(t，x)进行高速预测处理的方法。

在本发明的隧道通风控制系统100中，为了提高隧道内风速预测块S1、污染排 放量预测块S2的预测精度，对模型的参数进行推算和更新。输入从各种感应器中 采集到的隧道内数据，结合隧道1内数据的变化，对模型存储部120中的风速模型 和交通模型和污染浓度模型的参数进行推算和更新。

在推算参数时，将在后面的内容中进行介绍的作为通风仪器的运转结果、对从 感应部采集到的实际测量数据和、隧道内风速预测块S1所预测的预测数据的偏差 进行修正时，作为隧道内风速模型，将大型汽车等价阻力面积P₁、小型汽车等价阻 力面积P₂、自然风风速P₃作为参数，可以利用参数的线性对参数进行推算。利用线 性即可实现对参数进行高速更新，降低计算成本。

接下来就高速参数推算处理进行详细说明。

将上述的方程式[数12]的右边的各项写成如方程式[数16]所示的。

$\mathrm{\Delta Pr}=(1+\mathrm{\zeta e}+\lambda \frac{L}{D})\frac{\rho }{2}\left|\mathrm{Ur}\right|\mathrm{Ur}$

$\mathrm{\Delta Pt}=\left(\frac{\mathrm{Am}\left(H\right)·n\left(H\right)+\mathrm{Am}\left(L\right)·n\left(L\right)}{\mathrm{Ar}}\right)\frac{\rho }{2}|\mathrm{Vt}-\mathrm{Ur}|(\mathrm{Vt}-\mathrm{Ur})$

$\mathrm{\Delta Pn}=(1+\mathrm{\zeta e}+\lambda \frac{L}{D})\frac{\rho }{2}\left|\mathrm{Un}\right|\mathrm{Un}$[数16]

$\mathrm{\Delta Pt}=\frac{\rho }{2}\left|\mathrm{Uj}\right|\mathrm{Uj}·2\phi (1-\Psi )\mathrm{nj}$

在此，式中ζe为入口损失系数、λ为壁面摩擦阻力系数、Am为汽车等价阻力 面积、Vt为汽车平均速度。标注的(H)为大型车、(L)为小型车。

利用方程式[数16]代入方程式[数12]对Am(H)、Am(L)、自然风Un进行 整理得出方程式[数17]。

$\frac{\mathrm{dUr}}{\mathrm{dt}}=\mathrm{\alpha r}\left(t\right)+\alpha t_1\left(t\right)\mathrm{Am}\left(H\right)+\alpha t_2\left(t\right)\mathrm{Am}\left(L\right)$

$+\mathrm{\alpha n}\left(t\right)\left|\mathrm{Ur}\right|\mathrm{Ur}+\mathrm{\alpha j}\left(t\right)$[数17]

在此，将大型汽车等价阻力面积Am(H)设为P₁、小型汽车等价阻力面积Am(L) 为P₂、自然风风速|Ur|Ur为P₃、方程式[数17]根据参数P₁、P₂、P₃得出方程 式[数18]。

$\frac{\mathrm{Ur}(t+\mathrm{\Delta t})-\mathrm{Ur}\left(t\right)}{\mathrm{\Delta t}}=\mathrm{\alpha r}\left(t\right)+\alpha t_1\left(t\right)P_1+\alpha t_2\left(t\right)P_2$

$+\mathrm{\alpha n}\left(t\right)P_3+\mathrm{\alpha j}\left(t\right)$[数18]

方程式[数18]也可以表示成参数P₁、P₂、P₃相关的方程式[数19]。

d(t)＝a(t)P₁(t)+b(t)P₂(t)+c(t)P₃(t)+εd  [数19]

此外，εd为观测噪音。

在此，考虑到参数P₁、P₂、P₃在短时内不会发生大的变化，可以将方程式[数 20]的线性当作是成立的来进行处理。

P₁(t+1)＝P₁(t)+ε1

P₂(t+1)＝P₂(t)+ε2        [数20]

P₃(t+1)＝P₃(t)+ε3

此外，ε1、ε2、ε3为状态噪音。

在此，将[数19]视为观测方程式、[数20]视为状态方程式，可以归结于离 散时间概率系统的卡尔曼滤波器问题，从而实现对参数P₁、P₂、P₃进行高速推算。 以[数19]方程式、[数20]方程式为基础作为离散时间概率系统的卡尔曼滤波问 题对参数P₁、P₂、P₃进行推定，实现对参数进行高速推算。

接下来，为了提高污染排放量预测块S2的预测精度，对感应部采集到的隧道 内数据和、污染排放量预测块S2所取得的实际测量数据和、染产生量预测块S2中 预测的预测数据的偏差进行修正时，将大型汽车煤烟排放量P₄、小型汽车煤烟排放 量P₅作为参数得出的方程式[数21]中，与P₄、P₅相关的方程式[数22]的线性 当成是成立的，作为离散时间概率系统的卡尔曼滤波器问题对参数P₄、P₅进行推定。 利用线性可以实现对参数进行高速更新，降低计算成本。

接下来，就参数的高速推算处理进行详细说明。

将上述[数14]对大型汽车煤烟排放量P₄、小型汽车煤烟排放量P₅进行整理 得出[数21]。

e(t)＝f(t)P₄(t)+g(t)P₅(t)+εe    [数21]

在此，式中P₄(t)相当于Co(H)、P₅(t)相当于Co(L)，εd为观测噪音。

在此，考虑到参数P₄、P₅在短时内不会发生大的变化，可以将方程式[数22] 的线性当成是成立的来进行处理。

P₄(t+1)＝P₄(t)+ε4

                                 [数22]

P₅(t+1)＝P₅(t)+ε5

此外，εd为观测噪音。

在此，将[数21]视为观测方程式、[数22]视为状态方程式，可以归结于线 形的离散时间概率系统的卡尔曼滤波器问题，从而实现对参数P₄、P₅进行高速推算。 以[数21]方程式、[数22]方程式为基础作为离散时间概率系统的卡尔曼滤波问 题对参数P₄、P₅进行推定，实现对参数进行高速推算。

接下来，回到图1，继续对其他的功能块进行说明。

前馈演算块C0，对作为标准值的烟雾透过率目标值(VI*)和污染气体浓度目标 值(CO*)、考虑到来自通风设备10的强制通风量和来自车辆交通量的产生的交通 通风量和、吹入隧道内的自然风产生的自然风通风量，对隧道内的断面风速目标值 (Ur*)以及通风设备控制目标值(JF*)进行决定的部分。也就是说，以车辆计数器采 集到的交通量的变化为基础，为了达到VI目标值及CO目标值，对风向风量的目标 值Ur*和、对射流风机10的控制量目标值JF*进行前馈运算的部分。

也就是说，从车辆计数器采集到的关于不同车型的交通量和不同车型所排放的 污染物质中，对隧道内预测的污染排放量和隧道内的长度或断面积等的各个原始数 据中所预测的烟雾透过率(VI)和一氧化碳浓度(CO)进行计算，为了将这些数值控制 在目标值的VI目标值(VI*)以及CO目标值(CO*)之内，计算出所需的风向风速， 将计算得出的值作为Ur目标值(Ur*)。然后对产生Ur目标值(Ur*)所需的射流风 机的机械通风速Uj进行计算，计算出产生机械通风速Uj所需的射流风机10的控制 通风量、将该值作为JF目标值(JF*)。

接下来，就本发明的隧道通风控制系统100中的2个反馈控制相关的串级控制 进行说明。

风速控制演算器C1、由于作为目标值的VI目标值(VI*)以及CO目标值(CO*) 与、实际隧道内测量到的测量值VI和测量值CO之间所存在偏差，是作为对通风设 备的并联运转台数和正反运转方向及其运转次数进行控制的部分，演算出风向风速 的调整值(ΔUr)。如图1中点线部分所示的，形成隧道1内的污染量的第1个反馈控 制组。

通风量控制演算器C2、由于从风速控制演算器C1中取得的UR目标值(Ur*) 与、实际设置在隧道1内的AV仪114采集到的测量值Ur之间存在着偏差，是作为 对通风设备的并联运转台数和正反运转方向及其运转次数进行控制的部分，演算出 射流风机运转的调整值(ΔJF)。如图1中点线部分所示的，形成隧道1内的风量的 第2个反馈控制组。

此外，通风设备操作量控制块A根据前馈演算器CO决定的通风设备的控制目 标值(JF*)和、通风量控制演算器C2决定的射流风机运转的调整值，实际上对射流 风机10的运转进行控制。

隧道内的风量流程201、示意的是隧道1实际所存在的隧道风的关系块图、输 入受到作为通风设备的射流风机的驱动的强制通风力产生的机械风和干扰因素，干 扰因素中有吹进隧道1内的自然风和通行在隧道内的车辆产生的交通风等。输出是 隧道内实际所产生的风的风向风速Ur。

隧道内的污染浓度流程202、示意的是隧道1实际存在的隧道内污染的关系块 图、输入受到风向风速UR所排出的污染排气和干扰因素，干扰因素中有吹进隧道 1的自然风形成的污染排气和通行在隧道内的车辆产生的交通风形成的污染排气 等。输入是表示隧道内实际产生的污染物质的烟雾透过率(VI)和一氧化碳浓度 (CO)。

隧道内的射流风机10、是对隧道1内的空气进行通风的仪器，在此，是由变频 器驱动进行运转的射流风机，有复数台，可以将这些仪器并联在一起进行运转。

本发明的隧道通风控制系统100、如图1所示的、是将第2的反馈组包含在第1 反馈组内内形成串级控制。

把隧道内的风量和污染量当作隧道内的物理现象进行考虑的话，风量总是在快 速且频繁的变化，可是，污染量随着风量的变化会引起供风不足或是随着通风造成 的隧道内全体在缓慢且发生大的变动，与风量比起隧道内的污染量成为时间常数大 的物理量。也就是说，风量在射流风机的运转控制下容易进行精细的操作，污染量 不是射流风机直接进行运转操作而是间接的进行操作的。但是，由于真正要遵守的 标准会以烟雾透过率目标值(VI*)和一氧化碳浓度目标值(CO*)设定的，因此以控 制污染量为主来进行控制是有必要的。

在此，在本发明的隧道通风控制系统100中、将隧道内风向风速的反馈控制和、 隧道内污染量的反馈控制进行串级控制，对频繁发生细微变化的风向风速，在射流 风机的运转下可以进行精细的反馈控制，并且，对随着风向风速的变化而出现变化 的污染量进行串级控制，可以进行反馈控制，通过对射流风机进行运转控制，隧道 内的污染量得到准确控制，总体来说减少了供风过剩、供风不足等情形发生，实现 节能运转。

在本发明的隧道通风控制系统100中、通过对风向风量进行细微调整，总体来 说减少了供风过剩、供风不足等情形发生，不但实现了节能运转，将射流风机10 的运转通过变频器驱动进行运转，还可以获得更高的乘数效应。也就是说，通过变 频器驱动运转的话，可以在额定电流下更快的对射流风机驱动的正反运转或运转次 数的进行变更，达到省电节能效果。相反的，传统的采用感应马达进行驱动的射流 风机的运转，设有保护运转的间隔时间，一旦停止的射流风机在10分钟内无法再进 行运转，如上所述的如果以变频器驱动进行运转为前提的话，可以自由取得从0到 最大周波数的运转次数，可以任意设定从0到最大值的通风力，将理想的风向风量 控制进行细微高精度的控制。

以上为本发明的隧道通风控制系统100的控制块的构成。

接下来，就本发明所涉及的隧道通风控制系统100的构成例进行介绍。

如图3的构成例中，隧道通风控制系统100是由感应部110和、模型存储部120和、 预测部130和、前馈控制部140和、模型参数推算部150和、最适运行方案决定部 160和、反馈修正部170和混合自适应控制部180构成的。

首先，就本发明所涉及的隧道通风控制系统100的各个构成要素进行说明。

感应部110具备了可对实际数据进行采集的各种感应器或测量器，是对隧道1 内包括烟雾透过率和、污染气体浓度和、断面风速和、隧道内的车辆交通量在内的 隧道内数据进行测量·采集的部分。在该构成例中，具备车辆计数器(TC)111、烟 雾透过率测量仪(VI测量仪)112、一氧化碳浓度测量器(CO测量仪)113、隧道内风 向风速计(AV计)114。各个感应器设置在隧道1内适当的位置。

车辆计数器(TC)111，是对通过隧道1的车辆台数或速度进行测量的感应器， 设置在接近隧道1的入口处或出口处附近。通过车辆计数器(TC)111可以获得通过 隧道1的车辆相关数据。本发明中所使用的是可以探知出交通车辆是大型车/小型 车的探知出车型的车辆计数器。

烟雾透过率测量仪(VI测量仪)112，具有激光发射部和激光受光部，是从通过透 过激光发射部和激光受光部之间的空气中的激光的比例中对尘埃等的污染浓度进行 测量的装置。

一氧化碳浓度测量仪(CO测量仪)113，是对隧道1内的一氧化碳的浓度进行测 量的装置。

隧道内风向风速计(AV计)114，是对纵向通风的流向进行测量的装置，一般设 置在隧道1的中央部附近以及出口附近是比较理想的位置。

模型存储部120、是根据隧道1中的各个原始数据，对流动在隧道1内的风所 模拟的「风速模型」和、隧道1内的车辆交通所模拟的「交通模型」和、通过隧道 1内的车辆所排放的污染物质的浓度所模拟的「污染浓度模型」进行存储的部分， 上述各个模型用于预测部130的进行预测处理。上述各个模型只要是合适的，预测 精度将会提高，该内容将在以后的内容中进行说明。

预测部130，根据从感应部100采集到的隧道内数据，利用风速模型和交通模 型和污染浓度模型，对自然风Un、交通風Ut、隧道内风向风速Ur、污染排放量进 行预测的具有预测功能的部分。具有自然风预测方法131和交通风预测方法132和 隧道内风速预测方法133和污染排放量预测方法134。

自然风预测方法131，根据隧道外界的自然风的日变化、周变化、月变化、年 变化等的各个原始数据，具有对自然风进行预测和对该自然风在隧道内产生的风向 风速进行预测的风向风速预测方法和、根据隧道内的吹风的风向风速对隧道1内的 自然通风力进行预测的自然通风力预测方法，根据隧道1内的风向风速的实测数据 和自然风所产生的风向风速的实测数据，对经过一定时间后的隧道内的自然风Un 进行预测的部分。

交通风预测方法132，根据交通量的日变化、周变化、月变化、年变化等的各 个原始数据，具有对交通量进行预测的交通量预测方法和，根据交通量和各个车型 的等价阻力面积在隧道1内产生的交通风进行预测的交通风预测方法。根据车辆计 数器111采集到的交通量实测数据和、通过交通量预测方法取得的交通量预测数据， 对经过一定时间后的交通风Ut进行预测的部分。

隧道内风速预测功能133，根据隧道内的自然风Un预测数据和、交通风Ut 预测数据和、射流风机10在进行运转时所产生的机械通风力Pj或隧道内各个原始 数据，对隧道1内所产生的风速Ur进行预测的部分。就高速预测处理演算请参照 以上所介绍的内容。

污染产生量预测功能134，根据车辆计数器111采集到的交通量实测数据和、 利用交通量预测方法取得的交通量预测数据、和各车型所产生的污染排放量预测数 据，对经过一定时间后的污染产生量C(t，x)进行预测的部分。此外，由于车辆 的污染排放量，与在隧道内的停留时间t、隧道内的所在位置到入口处的距离x相 关，因此作为这些数据的函数进行预测。关于高速预测处理演算请参照以上所介绍 的内容。

前馈控制部140、根据预测部130取得的各种预测数据，来决定断面风速目标 值和通风设备的控制目标值。

模型参数推算部150，输入从感应部110采集到的隧道内数据，结合隧道1内 的数据变化，对模型存储部120中的风速模型和交通模型以及污染浓度模型的参数 进行推算和更新的部分。

关于模型参数推算部150的参数推算，将在接下来的内容中进行介绍的通风设 备运转结果、在对感应部110采集到的实测数据与预测部130预测的预测数据之间 的偏差进行修正时，作为隧道内风速模型和隧道内污染浓度模型，将大型汽车等价 阻力面积P₁、小型汽车等价阻力面积P₂、自然风风速P₃作为参数，利用各参数相 关的线性对参数进行推算。只要利用线性即可实现参数的高速更新，降低计算成本。

这里的参数高速推算处理算法，请参照以上所介绍的内容，在此省略。

最适运行方案决定部160，利用预测部130得到的隧道内风速Ur预测数据和污 染排放量C(t，x)的预测数据，为确保遵守污染浓度标准，来决定包括射流风机 10的并联运转台数和正反运转方向以及运转次数在内的节能最适运行方案的部分。

反馈修正部170，根据感应部110在隧道1内采集到的各种数据，为确保遵守 污染浓度标准，对包括射流风机10的并联运转台数和正反运转方向以及运转次数在 内进行反馈控制的部分。

在此，关于反馈修正部170的反馈修正，具有：根据断面风速目标值和感应部 110采集到的断面风速数据，对包括通风设备10的并联运转台数和正反运转方向以 及运转次数在内进行控制的第1反馈控制和、污染气体浓度数据以及污染气体浓度 目标值和感应部110采集到的烟雾透过率数据以及烟雾透过率目标值，对包括通风 设备10的并联运转台数和正反运转方向以及运转次数在内进行控制的第2反馈控 制，并且第1反馈组将第2反馈组包含在内，形成串联控制。

混合型自适应控制部180，是反馈修正部170进行的反馈补正和、结合最适运 行方案决定部160所决定的的节能最适运行方案的进行混合的自适应控制的部分， 决定射流风机10的最适控制量。关于射流风机10的并联运转台数和正反方向及其 运转次数，利用适当的演算方法算出即可。

如上所述的，本发明所涉及的隧道通风控制系统100，根据各种预测结果，通 过反馈修正和节能最适运行方案所组合成的混合型的最适控制量对射流风机1进行 控制的。

以上内容，是本发明所涉及到的隧道通风系统100的构成例中各个构成要素的 相关动作。

在上述构成内容中，就射流风机的变频器运转控制以及最适运行方案决定部 160相关的节能最适运行方案进行补充说明。

首先，就射流风机通过变频器控制运转实现节能的优点进行说明。

图4示意的是本发明的射流风机通过变频器控制的运转情况和、传统的开关型 感应马达控制的运转情况。

如图4(b)所示的，以目标值为目标利用开关型风机进行控制后的VI值的变 化幅度增大，过度运转多，要实现高精度、目标值稳定的控制是比较困难的。

可是，在本实施例1的隧道通风控制系统100中，射流风机10是通过变频器进 行运转控制的，由于射流风机10也可进行对节能运转有利的低速运转C(Low)，将 10台全部是射流风机10都设定为低速运转C(Low)以取得Uj。这样的最适运行方案 决定部160，可以实现节能，亦可建立射流风机的正反运转台数的最适运行方案。

图4(a)示意的是本发明的变频器控制射流风机运转的控制情况。如图4(a) 所示，以目标值为目标，利用变频器对射流风机进行控制后的VI值的变化幅度小， 过度运转少，实现高精度、目标值稳定的理想控制。

接下来，就关于最适运行方案决定部160的节能最适运行方案的例子进行说明。

图5示意的是本发明的隧道通风控制系统100的最适运行方案的例图。

图6示意的是按照本发明的隧道通风控制系统100的最适运行方案的射流风机 的运转方向包括正转·反转的切换在内的运转模式图。

图7是根据图6的运转模式表就切换期间中的污染煤烟积存关系进行说说明的 图。

首先，就图5示意的关于本发明的隧道通风控制系统100的最适运行方案的例 子进行说明。

在这里假设隧道断面积设为63.5平方米，沿着顺方向，陡坡段1(距离1500m、 坡度2％)和陡坡段2(距离500m、坡度-1％)的2个陡坡段连结在一起的隧道。 交通量为1550台/h、大型汽车混入率20％、车速63km/h。

图5中的竖轴为射流风机的运转台数(台)兼风速(m/s)的刻度，横轴为重 交通方向率(％)的刻度。

在此，所谓的「重交通方向」，在决定通风量时车辆行走条件最差的行走方向。 在该例中坡度段1→坡度段2的顺方向为重交通方向。

如图5中所示的(1)(2)(3)的3条曲线，曲线(1)为隧道内风速Ur为0 时的运行计划曲线，曲线(2)为隧道内风速Ur顺方向为2.5m/S时的运行计划曲 线，曲线(3)为隧道内风速Ur顺方向-2.5m/s时的运行计划曲线。另外，图中还 示意了由交通风引起的隧道内发生的风速线。当重交通方向率(重交通方向交通量 /总交通量)为0％时，也就是说，车辆全部与重交通方向相反方向行驶时，隧道 内产生-6m/s的风速，当重交通方向率为50％时刚好互相抵消为0风速，当重交 通方向率为100％时，也就是车辆全部往重交通方向行驶，隧道内会产生6m/s的 风速。而且，图中所示的是若将隧道内车辆产生的煤烟从隧道内排出时，从顺方向 排气时所需的风速线和，从反方向排出时所需的风速线。

首先，以隧道内风速Ur为0时的运行计划曲线(1)为例子对射流风机的运行 计划进行说明。

1.重交通方向率为30％以下或80％以上的情况

当重交通方向率为30％左右时，往反方向将废弃排出时所需的风速线和交通风 在隧道内产生的风速线相交在一起，重交通方向率在30％以下时交通风超过-2m/ s、由此可知只靠交通风足够具备通风能力。在这种情况下，没有必要运转射流风机 就可以进行足够的通风。重交通方向率在80％以上的情况也是一样的、交通风超过 2m/s，可知只靠交通风足够具备通风能力。在这种情况下，没有必要运转射流风 机就可以进行足够的通风。

2.重交通方向率为30％到50％的情况

重交通方向率超过30％时，仅靠交通风是无法获得所需的风速，需要射流风机 进行反方向运转。当重交通方向率接近50％时交通风也接近0，需要增加反方向运 转的射流风机的台数。

3.重交通方向率为50％到80％的情况

重交通方向率超过50％的话，交通风的流动方向在50％以下时的运转反转，交 通风会开始往顺方向吹。要使射流风机的运转保持在反方向运转时所需的风速的话， 要在与交通风相反方向上运转射流风机，造成效率低下。在此，当重交通方向率超 过50％范围时，让射流风机从反方向运转切换到正方向运转。当重交通方向率未达 到80％时，只靠交通风的话无法获得所需的风速，需要运转射流风机。重交通方向 率在50％附近时，需要6.5台左右的向正方向运转的射流风机，随着重交通方向率 从50％开始增加，交通风也随着变大，可以减少射流风机的台数，只要达到80％的 话就无需运转射流风机只靠交通风就可以获得通风所需的风速。

上述内容中，曲线(1)是隧道内风速Ur为0时的运行计划曲线得出的射流风 机的运行计划，当自然风吹的时候，会给隧道内的风速带来影响。隧道内的顺方向 上有2.5m/s的自然风产生的话，即形成运行计划曲线(2)的运行计划曲线。当顺 方向上有-2.5m/s的自然风产生的话，即生成运行计划曲线(3)的运行计划曲线。 运行计划曲线的读法可以按照上述的曲线(1)的运行计划曲线的情况。

如上所述本发明的隧道通气控制系统100，当隧道内交通的重交通方向率发生 变化或自然风发生变化的期间，为了节能会将射流风机的运转方向的正方向运转和 反方向运转进行切换。也就是说，以节能为目的进行运转方向的切换，在切换期间 中，本来是按照原来的状态进行通风的隧道内，空气的流动发生反转，使隧道内空 气中污染煤烟蓄积的更多。在此，就切换期间中的污染煤烟蓄积情况进行考察。

图6示意的是按照本发明的隧道通风控制系统100的最适运行方案包括对射流 风机的运转方向的切换在内的运转模式表中的1个例子。如图6的示例中，每10 分钟3个期间(第1期间、第2期间、第3期间)对射流风机的运转方向进行切换 的内容。在邻接期间内，按照正转和反转、反转和正转、有运转方向发生变化的地 方示意的是射流风机的运转方向的切换。

如图6所示的，3个期间的运转模式有8种模式存在。在此，如图6所示的第 3模式和第6模式，都是在3个期间中，运转方向和前一个期间的运转方向不同， 运转切换发生2次的模式。

如上所述，要对射流风机的运转方向进行切换的话，本应从隧道端口将废气排 放出去的，在废气被喷出隧道之前流动方向发生反转，又回到吹回隧道内，并且， 行驶车辆排放的污染煤烟也被蓄积起来。

图7，就切换期间的污染煤烟的蓄积关系进行说明。左侧是对隧道内部进行的 模拟，右侧是遇上移动的空气块的车辆排放出的被煤烟蓄积起来的样子进行的模拟。

在此，假设隧道内有伴随着隧道内空气流动的板块状空气块存在。如图7左侧 所示的，第1期间中从南(下)至北(上)的隧道内的空气流动。伴随着空气块的 流动，图7右侧示意的是随着时间的流逝空气块也在移动。

随着空气块的移动，与通行在隧道内的车辆交差而过的空气块与车辆交差在一 起。空气块和车辆的交差使得车辆排放出的煤烟蓄积在空气块中。像这种随着空气 块和车辆的交差次数的增加，空气的污染浓度也随着变高。本发明的隧道通风控制 系统100的运转，即使是在被排出隧道之前的浓度最高时期的空气块，通过对隧道 内风速进行控制来将污染浓度标准控制在标准值以下。

接下来，主要以节能为目的，将射流风机的运转方向进行反转时，空气块在被 排出隧道前的流动方向发生反转，空气块被重新吹回隧道内。如图7右侧的第2期 间，由于射流风机的运转方向发生反转，空气块的移动方位呈现出反转。像这样空 气块在第2期间中从北(上)到南(下)的移动过程中，与车辆发生交差使得车辆 排放出的煤烟蓄积在空气块中。

如图6所示的，若要在3个期间中考虑切换射流风机的运转方向时，如果是第 3模式和第6模式的情况时，由于经过3个期间会发生污染蓄积起来的可能，最适 运行方案决定部160，即使是遇到第3模式和第6模式情况时，也可以确保控制在 污染浓度以下，这些会反映在运行方案中。

最适运行方案决定部160结合考虑包括按照上述最适运行方案运转的射流风机 的运转方向切换在内的运转模式，来制定最适运行方案。

以上是作为最适运行方案决定部160处理的一个例子。

接下来，将本发明的隧道通风控制系统100的动作或特征，与传统的开关控制 型的感应马达驱动风机运转的隧道通风控制系统1进行比较说明。

在此，假设隧道1内设有10台射流风机为例子。

图8为本发明的隧道通风控制系统100的处理流程。

首先，假设在某个时间段T1，作为感应部110的各个感应器包括车辆计数器 111和、VI测量仪112和、CO测量仪113和、AV计114采集到的隧道内1的相关 数据。(如图8步骤1)。由车量计数器111采集到的隧道内通行车辆数、车型不同 的大型车或小型车、速度等各种交通车辆相关的交通量数据，由VI测量仪112采 集到的隧道内的烟雾透过率数据，由CO测量器113采集到的隧道300内的一氧化 碳浓度数据，AV计采集到的风向风速数据，即获得隧道300内的污染级别的各个 数据。

将感应部110采集到的交通量数据、烟雾透过率数据、一氧化碳浓度数据、分 别输入模型参数推算部150、预测部130、反馈修正部170。

预测部130，根据感应部110采集到的交通量数据、烟雾透过率数据、一氧化 碳浓度数据利用模型存储部120中的模型，至少可以推算出自然风Un预测数据、 交通风Ut预测数据、污染排放量C(t，x)预测数据(图8的步骤2)。

自然风预测是通过自然风预测方法131进行的。例如，自然风预测方法131对 从现在时刻开始10钟后从隧道外面吹进的自然风进行预测，利用AV计114采集到 的隧道1内现在的风向风速的实测数据和10钟后自然风的预测数据、对10钟后的 自然风Un进行预测。

交通风预测是通过交通风预测方法132进行的。例如，交通风预测方法132根 据过去的交通量相关的各个交通数据预测从现在时刻开始10分钟后的交通量，利用 模型存储部120中的交通模型对隧道1内产生的交通风Ut进行预测，利用从车量计 数器111采集到的实测数据和交通量预测数据、对10分钟后的交通风Ut进行预测。

隧道内风速Ur预测是通过隧道内风速预测方法133进行的。采用上述隧道内 风速的高速预测方法。

污染排放量预测是通过污染排放量预测方法134进行的。根据交通风预测中得 到的交通量预测数据和利用污染浓度模型对污染排放量预测数据进行预测，根据车 量计数器111采集到的交通量实测数据和污染排放量预测数据、对10分钟后的污染 排放量进行预测。采用上述污染排放量的高速预测方法。

接下来，最适运行方案决定部160、利用预测部130对隧道内风速Ur和污染排 放量C(t，x)进行预测，为确保遵守污染浓度标准，决定射流风机10的并联运 转台数N和包括正反运转方向D及其运转次数C在内的最适运行方案。(图8的步 骤3)。

例如，根据污染排放量预测决定所需的隧道内风向风速Ura。将该风向风速去 掉所预想的自然风预测Un和交通风预测Ut，求出射流风机10需要提供的风向风速 Uj。最适运行方案决定部160决定产生Uj所需的射流风机10的并联运转台数N和 包括正反运转方向D以及各自的运转次数C在内的运行方案。在此，产生Uj所需 的射流风机10并联运转台数N和包括正反运转方向D以及各自的运转次数C在内 的运行方案可以有多种组合。在此，最适运行方案决定部160会决定进行节能最多 的运转的射流风机10的并联运转台数N和包括正反运转方向D以及各自的运转次 数C的方案.

例如，使用向来开关型的感应马达驱动运转风机为前提的话，启动射流风机10 需要进行全速运转C(Top)，可以算出需要几台全力运转的射流风机10，得到Uj。 例如让5台的射流风机10进行全速运转C(Top)可以满足Uj。

接下来，反馈修正部170，根据从感应部110采集到的隧道1内的各种检测数 据来确保遵守污染浓度标准，对射流风机10的并联运转台数N和正反运转方向以 及其运转次数C进行反馈控制量的计算。(图8步骤4)。

接下来，混合自适应控制部180，将反馈修正部170的反馈修正结合最适运行 方案决定部160决定的最适运行方案，对所需的射流风机10的台数N，给出正反运 转方向D和运转次数的最适控制量的运转控制信号，进行射流风机10的节能运转。 (图8步骤5)。

并且，模型参数推算部150，为了使模型存储部120中的风速模型、交通模型、 污染浓度模型的参数成为最适参数进行推算，将各个模型的参数相关的推算值进行 更新。(图8步骤6)。关于参数推算使用了上述参数的高速处理方法，只代入自然 通风力(Ur)、大型汽车交通通风力(Am Heavy)、小型汽车交通通风力(Am Light) 的感应器中采集到的实测数据即可高速算出。

以上为本发明的隧道通风控制系统100，通过各种预测数据为基础的反馈修正 和节能最适运行方案结合成的混合型自适应控制量，对射流风机进行运转控制的。

[实验例]

接下来，使用本发明的隧道通风控制系统100、实际应用在隧道中时的情况作 为试验例进行介绍。

在进行隧道试验当天，如图9(a)所示的，上行方向(顺方向)的大型汽车的 交通量(1)、上行方向(顺方向)的小型车辆的交通量(2)、下行方向(反方向) 大型车辆的交通量(3)、下行方向(反方向)小型车辆的交通量(4)。

隧道内的风速控制如图9(b)所示。而且，自然风为0。

图9(c)为了取得如图9(b)中所示的隧道内风速，采用本发明的隧道通风控 制系统100，利用变频器驱动射流风机的运转结果的示意图。由变频器控制的射流 风机被进行精细的控制。一般情况下是在正方向2台、反方向2台的范围内动作的。

此外，图9(d)是作为比较例，示意的是没有采用变频器进行运转、而是采用 传统的开关型控制、对射流风机的台数进行控制时的情况。如图9(c)所示的是没 有被细微的控制只对正方向的射流风机进行台数控制。如上所述，与图9(d)所示 的传统型的开关型控制的风机相比，图9(c)所示的由变频器进行运转控制的本发 明更能实现节能目的。

通过以上的图示就本发明的理想实施形态进行了说明，隧道内通风控制系统是 可以得到更广泛的应用。

可以知道只要不超出本发明的技术的范围，可以进行其他的各种变更。因此本 发明的技术范围的仅限定于本专利申请中的权利要求范围所记载的内容。