基于PLC的地铁车站智能空调及语音播报系统的设计

摘 要：以往的地铁运营管理过程中，在空调的使用方面不够节约，本文在此基础上，研制了一种基于PLC的地铁车站智能空调及语音播报系统，能够根据进入车站的人流量大小来控制制冷空调机组的制冷速率；并根据进入车站的人流量大小，通过语音播报模块，对人群进行安全提示。

关键词：PLC；控制系统；智能空调；语音播报系统

1 前言

目前，国内地铁车站（主要指地下车站）利用空调系统进行车站内温度、湿度的调节。现有空调系统进行环境调节为采用定风量、定水量的模式进行冷量输出。在以往的地铁运营管理过程中，由于粗放的管理模式、淡薄的节能意识等多方面因素致使地铁运营几乎均处在亏损状态。不能够节约部分能源，地铁车站大空间、人流量变化快的特点导致冷量变化相对滞后，无法有效调节车站冷环境。

地铁运营中，地铁车站通风空调系统的用电量占了相当大的比重。尽管其投资仅占车站总投资的8%-10%，但其用电量却占到整个地铁耗电量的40%-50%，已经严重影响到地铁的运营经济性。此外，当人流量增大时，由于进站人数大，容易发生人群拥挤踩踏事故；通常会在地铁站进站口设置专门工作人员，工作人员通过扩音器进行人工提示，这种方法机动性不强，需要专门工作人员人工嗓音提示，无形中造成了人员浪费。

2 基于PLC的地铁车站智能空调及语音播报系统

本文的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于PLC的地铁车站智能空调及语音播报系统，如图1所示，通过以下技术方案实现的：一种基于PLC的地铁车站智能空调及语音播报系统，在地铁车站的入口设置用于检测人体的对射式红外传感器，对射式红外传感器连接微控制器，微控制器通过现场总线连接至PLC控制器；微控制器根据对射式红外传感器被触发的频率来判定进入地铁车站的人流量大小，并将判定结果信号发送给PLC控制器。

在地铁车站的入口设置语音播报模块，该语音播报模块与PLC控制器连接，PLC控制器根据微控制器发来的判定结果信号向语音播报模块发送开启语音播报的指令或者停止语音播报的指令；PLC控制器还与制冷空调机组相连，PLC控制器根据微控制器发来的判定结果信号向制冷空调机组发送增大制冷速度的指令或者回归正常制冷速度的指令。

3 基于PLC的地铁车站智能空调及语音播报系统的工作原理

在地铁车站的入口设置对射式红外传感器，对射式红外传感器连接微控制器（单片机），微控制器（单片机）通过现场总线连接至PLC控制器：通过该对射式红外传感器检测进入地铁车站的人流量，当有人进入车站入口时，对射式红外传感器被触发（人体遮挡住对射式红外传感器的红外信号后，对射式红外传感器被触发一次），此时单片机检测到对射式红外传感器的触发信号，单片机根据对射式红外传感器被触发的频率来判定进入地铁车站的人流密度，并将判定结果信号发送给PLC控制器。（例如，设定单片机每15秒为一个检测周期，如果在15秒的检测周期内，对射式红外传感器被触发的次数超过设定的阈值（如30次），则单片机判定人流量过大，此时向PLC控制器发送人流量过大信号；如果在下一个15秒的检测周期内，对射式红外传感器被触发的次数又低于设定的阈值，则单片机判定人流量正常，此时向PLC控制器发送人流量正常信号）。

在地铁车站的入口设置语音播报模块，语音播报模块通过现场总线连接PLC控制器，当PLC控制器接收到微控制器（单片机）发送的人流量过大信号后，PLC控制器向语音播报模块发送开启语音播报的指令，语音播报模块接收到该指令后进行相应的语音播报，例如“请小心慢行，注意安全”，以对人群进行安全提示；当PLC控制器接收到微控制器（单片机）发送的人流量正常信号后，PLC控制器向語音播报模块发送停止语音播报的指令，语音播报模块接收到该指令后停止语音播报。

PLC控制器与制冷空调机组相连，当PLC控制器接收到微控制器（单片机）发送的人流量过大信号后，PLC控制器向制冷空调机组发送增大制冷速度的指令，以加大冷空调机组对车站内部的制冷速率，做到根据人流量提前对车站进行降温：当PLC控制器接收到微控制器（单片机）发送的人流量正常信号后，PLC控制器向制冷空调机组发送回归正常制冷速度的指令，使制冷空调机组的制冷速率回归正常，以节约能源。PLC控制器还与监控服务器连接，监控服务器也可以向PLC控制器发送控制指令，以控制语音播报模块和制冷空调机组。

4 基于PLC的地铁车站智能空调及语音播报系统的有益分析

本文的优点和有益效果为：本文的基于PLC的地铁车站智能空调及语音播报系统，能够根据进入车站的人流量大小来控制制冷空调机组的制冷速率；并根据进入车站的人流量大小，通过语音播报模块，对人群进行安全提示。

5 总结

随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程序控制器已逐步取代继电器，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。通过分析地铁车站智能空调系统设计现状、运行现巧和能耗分析，地铁车站智能空调系统存在问题较多，能耗浪费严重。地铁节能存在巨大空间，之后还有许多方面需要进一步的阐述和研究。

参考文献：

[1] 何军红.吴毅哲.史常胜.基于PLC的地铁通风空调控制系统设计[J].工业仪表与自动化装置，2013.

[2] 金国建.地铁站空调冷冻水系统节能控制研究[D].北京工业大学，2014.

[3] 徐军.基于模糊PID的地铁环控系统的设计[D].安徽理工大学，2010.

[4] 徐杰.地铁车站中央空调系统节能控制[D].合肥工业大学，2015.

[5] 薛迎成.Rockwell PLC 技术基础与应用[M].北京： 中国电力出版社，2009.

作者简介：

王琳琳，女，讲师，1979年05月出生，现工作于鞍山技师学院，主要从事理论教学工作。