Hầm đường bộ là đoạn tuyến duy nhất mà người lái không có lối thoát ngang. Vì vậy hệ giám sát hầm đường bộ Advantech được dựng theo nguyên tắc ngược với nhiều hệ khác: trung tâm chỉ điều phối, còn quyền điều khiển quạt, đèn và biển báo nằm ở từng phân khu trong hầm. Bài viết chia thiết bị theo đúng các phân khu đó, kèm thông số lấy từ tài liệu của từng model.
1. Chiều dài hầm quyết định quy mô hệ
Cách phân loại quen dùng trong ngành chia hầm theo chiều dài. Con số đó quyết định số phân khu, số điểm đo và cả cách đi cáp.
| Nhóm hầm | Chiều dài | Mức trang bị thường thấy | Số phân khu điều khiển |
|---|---|---|---|
| Hầm ngắn | Dưới 250 m | Chiếu sáng, camera đầu và cuối hầm | Một tủ duy nhất ở cửa hầm |
| Hầm trung bình | 250 – 1.000 m | Thêm đo khí, quạt thông gió, điện thoại khẩn | Một đến hai phân khu |
| Hầm dài | 1.000 – 3.000 m | Thêm biển báo làn, đo tốc độ gió, báo cháy tuyến | Ba đến năm phân khu |
| Hầm siêu dài | Trên 3.000 m | Thêm hầm lánh nạn, thoát nước, điều áp | Từ sáu phân khu, có hai phòng điều hành |
2. Sáu hệ con và tín hiệu mỗi hệ đưa ra
Một hầm dài thường gộp sáu hệ con vào chung một hạ tầng mạng. Việc đầu tiên khi lập cấu hình là liệt kê tín hiệu, vì con số này ra thẳng số mô-đun vào ra.
- Chiếu sáng. Đo độ sáng ngoài cửa hầm bằng tín hiệu analog, bật tắt từng cấp đèn bằng ngõ relay. Cấp đèn cửa hầm phải đổi theo nắng trong ngày để mắt người lái kịp thích nghi.
- Thông gió. Đo nồng độ CO và độ mờ không khí, đo tốc độ và chiều gió trong hầm, điều khiển từng cụm quạt phản lực. Đây là hệ ăn nhiều kênh analog nhất.
- Hướng dẫn giao thông. Biển báo làn, biển hạn chế tốc độ, đèn tín hiệu chặn hầm. Tín hiệu chủ yếu là ngõ số và lệnh nối tiếp gửi tới bộ điều khiển bảng.
- Camera quan sát. Camera đặt cách nhau vài chục mét, chiếm phần lớn băng thông của tuyến cáp dọc hầm.
- Báo cháy và chữa cháy. Cáp cảm nhiệt tuyến, van, bơm. Tín hiệu vào là tiếp điểm khô, tín hiệu ra là relay.
- Điện thoại khẩn cấp và loa. Hộp gọi khẩn đặt trong hốc, mỗi lần nhấc máy sinh một tiếp điểm phải đưa ngay về phòng điều hành.
3. Bộ điều khiển phân khu phải tự chạy khi mất đường về
Đây là điểm phân biệt hệ trong hầm với hệ giám sát thông thường. Cáp dọc hầm rung theo xe tải, chịu ẩm và có thể bị đụng khi thi công. Nếu quạt và đèn chỉ chạy khi còn liên lạc với trung tâm thì một sự cố cáp lập tức trở thành sự cố an toàn.
Cách làm đã dùng: mỗi phân khu có một bộ điều khiển nạp sẵn luật vận hành theo ngưỡng CO, ngưỡng độ mờ và cấp chiếu sáng. Trung tâm chỉ gửi tham số và thu số liệu. Khi đứt liên lạc, bộ điều khiển giữ nguyên luật cuối cùng và ghi lại sự kiện, không chuyển hầm về trạng thái an toàn giả tạo bằng cách tắt quạt.
4. Thiết bị Advantech theo từng lớp
| Lớp | Model | Đặc điểm dùng được trong hầm |
|---|---|---|
| Điều khiển phân khu | APAX-5580 | Chip Core i7, i3 hoặc Celeron thế hệ 4 tới 1,7 GHz, thiết kế không quạt, hai đường nguồn vào và hỗ trợ nguồn lưu điện, hai cổng Gigabit gộp dự phòng, mạch thu phát RS-485 có bảo vệ lỗi, khe mPCIe cho module 3G hoặc Wi-Fi, nút phục hồi hệ thống một chạm |
| Đo tín hiệu tương tự | ADAM-6017 | 8 kênh vào analog và 2 kênh ra số, nhận mV, V và mA, có trang web cấu hình sẵn, tính giá trị lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình ngay trên mô-đun |
| Đo tín hiệu tương tự dải nhiệt rộng | ADAM-4117 | 8 kênh vi sai cấu hình độc lập, nguồn 10–48 VDC, chống xung 1 kV trên đường nguồn, chống nhiễu nhanh 3 kV, chống tĩnh điện 8 kV, phát hiện đứt mạch vòng 4–20 mA, chạy từ -40 đến 85 độ C |
| Ngõ ra điều khiển | ADAM-6060 | 6 kênh vào và 6 kênh relay chạy Modbus/TCP, gửi tin chủ động khi có sự kiện, dùng cho cấp đèn và cụm quạt |
| Mạng dọc hầm | EKI-7758F | 4 cổng đồng Gigabit và 4 khe SFP, vòng X-Ring Pro phục hồi dưới 20 ms, hỗ trợ RSTP/STP, VLAN, IGMP, quản trị bằng web, Telnet, SNMP, nguồn kép 12–48 VDC và một ngõ relay |
| Nhánh cáp quang lẻ | EKI-2541S | Một cổng đồng 10/100 và một cổng quang SC 100 Mbps đơn mốt, có chân cắm đặt chế độ báo lỗi xuyên suốt, nguồn dự phòng 12–48 VDC, gắn DIN rail hoặc bắt tấm |
| Phòng điều hành | UNO-3083G | Chip Core i7 hoặc Celeron hàn sẵn, 2 cổng RS-232/422/485, 2 cổng Gigabit, 9 cổng USB, hai đường nguồn, hai ổ lưu tháo được từ mặt trước với RAID 0 hoặc 1, đèn chẩn đoán ngay trên máy |
| Màn hình trực | FPM-5151G | Màn 15 inch XGA đèn nền LED, vào VGA và DVI-D, mặt trước phẳng đạt IP65, khung nhôm đúc chống gỉ, nguồn 10–30 VDC, gắn tấm, gắn tường, gắn tủ rack hoặc tay treo VESA |
Cách chọn nhanh: mô-đun analog đặt trong tủ có điều hoà thì ADAM-6017 đủ; mô-đun đặt trong hốc kỹ thuật không điều hoà thì lấy bản dải nhiệt rộng như ADAM-4117. Bộ điều khiển phân khu nên thống nhất một model cho cả hầm để dự phòng chỉ cần một máy nằm kho.
5. Đi mạng dọc hầm
Tuyến cáp dọc hầm nên đi thành vòng khép kín qua tất cả các tủ phân khu rồi quay về phòng điều hành, không đi hình sao. Với vòng X-Ring Pro, một điểm đứt chỉ làm gián đoạn dưới 20 ms và các tủ phía sau vẫn liên lạc theo chiều ngược lại. Nếu hầm có hai ống, mỗi ống một vòng, hai vòng nối nhau ở hai đầu là cấu hình an toàn nhất.
Hai lưu ý khi thi công. Thứ nhất, tách mạng camera và mạng điều khiển thành hai VLAN, vì một cụm camera phát lỗi có thể chiếm hết băng thông của lệnh điều khiển. Thứ hai, mỗi tủ đặt một bộ chuyển đổi quang điện dự phòng đã cấu hình sẵn, thay được trong vài phút mà không cần mang máy tính xách tay vào hầm.
6. Ví dụ một hầm 1,8 km hai ống
Cấu hình đã dựng: bốn tủ phân khu mỗi ống, mỗi tủ một bộ điều khiển và một cụm mô-đun analog cùng mô-đun relay; đầu đo CO và đo độ mờ đặt cách nhau 400 m, đầu đo gió đặt giữa ống; mỗi tủ có một switch quang tạo vòng; phòng điều hành đặt hai máy công nghiệp chạy song song, một máy trực và một máy dự phòng nóng, cùng ba màn hình công nghiệp.
Số liệu rút ra sau một năm chạy: phần lớn sự kiện không phải là cháy hay tai nạn mà là mất một pha nguồn ở tủ phân khu và bẩn đầu đo độ mờ. Cả hai đều được phát hiện nhờ ngõ relay báo lỗi của switch và nhờ so lệch giữa hai đầu đo cùng phân khu. Hệ đo phải có ít nhất hai điểm mỗi loại trong một phân khu thì mới so lệch được, đó là chi tiết hay bị cắt khi lập dự toán.
7. Chọn thiết bị giám sát hầm đường bộ Advantech
- Chia hầm thành phân khu trước, sau đó mới đếm thiết bị. Mỗi phân khu là một tủ, một bộ điều khiển, một switch.
- Liệt kê tín hiệu theo từng hệ con: bao nhiêu kênh analog, bao nhiêu tiếp điểm khô, bao nhiêu ngõ relay. Cộng thêm 20 % kênh dự phòng cho lần mở rộng sau.
- Đo nhiệt độ trong tủ và trong hốc kỹ thuật vào ngày nóng nhất, dùng con số đó chọn dải nhiệt của mô-đun.
- Chốt cấu trúc mạng vòng và số khe SFP cần cho mỗi tủ trước khi đặt cáp quang.
- Yêu cầu mọi thiết bị chính có hai đường nguồn và ngõ relay báo lỗi đấu về một bảng báo duy nhất trong phòng điều hành.
Bài về thiết bị tủ ven đường ngoài hầm nằm ở hệ thống giao thông thông minh Advantech, phần thiết bị trong ga ngầm ở bài giám sát tàu điện ngầm. Chi tiết dòng bộ điều khiển đặt tại APAX-5000, còn các bài cùng mảng xếp trong chuyên mục giao thông thông minh. Giới thiệu tổng quát các dòng máy của hãng đặt tại chuyên mục Advantech trên IPC247. Bộ lọc theo dải nhiệt, số cổng mạng và số kênh vào ra nằm trong công cụ chọn máy theo nhu cầu.
Câu hỏi thường gặp về giám sát hầm đường bộ Advantech
Hầm dài bao nhiêu thì phải có hệ giám sát riêng?
Cách phân loại quen dùng chia hầm thành bốn mức: dưới 250 m, 250–1.000 m, 1.000–3.000 m và trên 3.000 m. Từ mức 250–1.000 m đã cần đo khí và điều khiển thông gió theo nhóm. Từ 1.000 m trở lên thì phải chia phân khu, mỗi phân khu có bộ điều khiển riêng chạy được khi mất đường về trung tâm.
Vì sao bộ điều khiển trong hầm phải chạy độc lập?
Cáp dọc hầm là đoạn dễ hỏng nhất: rung theo xe tải, ẩm, và có thể đứt khi thi công. Nếu quạt phản lực và đèn chỉ chạy khi còn liên lạc với trung tâm thì một sự cố cáp thành sự cố an toàn. Vì vậy mỗi phân khu cần một bộ điều khiển tự chạy theo luật đã nạp sẵn, trung tâm chỉ đổi tham số và thu số liệu.
Đo CO và tầm nhìn trong hầm bằng thiết bị nào?
Đầu đo CO và đầu đo độ mờ thường phát tín hiệu 4–20 mA. Mô-đun ADAM-6017 có 8 kênh vào analog và 2 kênh ra số, nhận mV, V và mA, tính sẵn giá trị lớn nhất, nhỏ nhất và trung bình nên bộ điều khiển đọc thẳng số đã lọc thay vì tự lấy mẫu liên tục.
Mạng dọc hầm nên đi vòng hay đi hình sao?
Đi vòng. Switch EKI-7758F có 4 cổng đồng Gigabit cùng 4 khe SFP và chạy giao thức vòng X-Ring Pro với thời gian phục hồi dưới 20 ms, nên một điểm đứt cáp không làm mất cả nhánh phía sau. Switch nhận nguồn kép 12–48 VDC và có một ngõ relay báo lỗi.
Phòng điều hành hầm cần máy và màn hình loại nào?
Phòng điều hành cần một máy công nghiệp có hai đường nguồn và hai ổ lưu dạng RAID như UNO-3083G, cùng màn hình công nghiệp mặt trước IP65 như FPM-5151G để trực suốt ngày đêm. Máy văn phòng thường không có hai đường nguồn nên không hợp với vị trí trực liên tục này.
Đọc thêm về thiết bị: toàn bộ máy tính công nghiệp Advantech cùng các hãng khác trên ipc247.com.
