馮海玲

【摘 要】本文通過(guò)查閱大量的資料，對(duì)隧道監(jiān)控管理所設(shè)備及軟件系統(tǒng)、隧道內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)光纖環(huán)網(wǎng)、視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、多線制手動(dòng)直接控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、隧道有線廣播系統(tǒng)等隧道監(jiān)控系統(tǒng)的組成部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析，以保證高速公路隧道的行車安全性。

【關(guān)鍵詞】高速公路;隧道監(jiān)控系統(tǒng);設(shè)計(jì);實(shí)現(xiàn)

中圖分類號(hào)： U453.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）19-0196-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.095

1 高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的概述

某高速公路隧道全長(zhǎng) 3450 米，設(shè)計(jì)為雙向六車道、時(shí)速100KM/h，該隧道交通量巨大且多為集裝箱半掛車、交通安全形勢(shì)嚴(yán)峻。為了充分發(fā)揮隧道“安全、舒適、高效”的功能特性，保證較高的服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通運(yùn)行的宏觀管理和調(diào)度而建立了包括：隧道現(xiàn)場(chǎng)光纖環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)、隧道有線廣播系統(tǒng)、多線制手動(dòng)控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)等相對(duì)較完善的隧道監(jiān)控體系。

2 隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該隧道監(jiān)控系統(tǒng)包括隧道監(jiān)控管理所設(shè)備、軟件系統(tǒng)、隧道內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)光纖環(huán)網(wǎng)、照明控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)、隧道有線廣播系統(tǒng)等。通過(guò)上述設(shè)備監(jiān)視沿線交通運(yùn)行狀況，采集交通、氣象參數(shù)、監(jiān)控隧道內(nèi)環(huán)境、火災(zāi)情況，形成一個(gè)良好的行車環(huán)境、保證行車和人身的安全健康，一旦隧道發(fā)生火災(zāi)，監(jiān)控系統(tǒng)能迅速做出反應(yīng)，調(diào)整信號(hào)顯示、疏導(dǎo)交通、維持車輛的正常運(yùn)行達(dá)到平滑交通流、控制車速減少交通擁擠和阻塞及時(shí)處理交通事故，減少二次事故的發(fā)生，保證服務(wù)水平、提高通行能力、減少車輛延誤。

2.1 隧道監(jiān)控管理所設(shè)備及軟件系統(tǒng)

隧道管理所配置相應(yīng)的存儲(chǔ)服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、監(jiān)控工作站交換機(jī)、電視墻、拼接器、廣播主機(jī)、激光打印機(jī)等設(shè)備，負(fù)責(zé)隧道的交通運(yùn)營(yíng)管理，及時(shí)對(duì)轄區(qū)內(nèi)道路情況進(jìn)行參數(shù)檢測(cè)、異常情況處理、視頻監(jiān)視、交通信息發(fā)布以及系統(tǒng)日常運(yùn)行操作，對(duì)路段的交通數(shù)據(jù)及其他各種參數(shù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)、打印;向監(jiān)控分中心傳輸圖像和數(shù)據(jù)，并接受其指揮控制。同時(shí)與消防救援、沿路醫(yī)療機(jī)構(gòu)、交警、路政、養(yǎng)護(hù)部門實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，在緊急情況下獲得相關(guān)部門單位的幫助和支援。

2.2 隧道內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)光纖環(huán)網(wǎng)

隧道現(xiàn)場(chǎng)光纖環(huán)網(wǎng)主要由PLC及隧道區(qū)段外場(chǎng)設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成。隧道區(qū)段外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備（除攝像機(jī)外）分別掛接在就近的本地控制器上，本地控制器與現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)相連，然后由現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成的現(xiàn)場(chǎng)光纖環(huán)網(wǎng)與隧道管理所計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。該隧道入口變電所、隧道出口變電所、各設(shè)置2臺(tái)主LC（放置于隧道洞口變電所內(nèi)），各隧道現(xiàn)場(chǎng)光纖環(huán)網(wǎng)通過(guò)主LC處的現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與管理所工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。隧道現(xiàn)場(chǎng)光纖環(huán)網(wǎng)占用4芯光纜進(jìn)行連接，左、右洞各一根，光纜在隧道洞口變電所處，與主干光纜熔接后，通過(guò)主干光纜上傳，減少對(duì)主干光纜的損耗?？捎行Х乐箚蝹€(gè)設(shè)備斷路影響整個(gè)系統(tǒng)通信，有效保障隧道監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行通暢。

2.3 視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)

在管理所設(shè)置一套視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)。視頻事件檢測(cè)系統(tǒng)由視頻事件檢測(cè)器、事件檢測(cè)工作站、輸入視頻及全套檢測(cè)軟件和管理軟件組成。其中，視頻事件檢測(cè)器、事件檢測(cè)工作站設(shè)置在隧道管理站內(nèi)。該隧道左右洞共設(shè)置48套固定攝像機(jī)，其中44套用于視頻事件檢測(cè)及實(shí)時(shí)監(jiān)控錄像。視頻圖像上傳至管理所后，經(jīng)交換機(jī)分出接入CITILOG視頻事件檢測(cè)器，視頻事件檢測(cè)器與事件檢測(cè)工作站通過(guò)網(wǎng)口與隧道管理站內(nèi)的以太網(wǎng)交換機(jī)相連，與隧道管理站內(nèi)其他工作站、服務(wù)器共同構(gòu)成區(qū)域監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通事故、交通擁堵、遺棄物、車輛停駛、煙霧、行人、車輛逆行、火災(zāi)、重大災(zāi)難等。并且系統(tǒng)具有聯(lián)動(dòng)功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到交通事件、事故時(shí)，系統(tǒng)能夠快速自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)錄像并自動(dòng)彈出事故畫面在主顯示器上進(jìn)行實(shí)時(shí)地顯示;值班人員可根據(jù)畫面對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行臨時(shí)調(diào)度，并及時(shí)改變可變信息標(biāo)志、交通信號(hào)燈、車道控制標(biāo)志等的顯示。為輔助洞內(nèi)的交通安全管理和交通異常實(shí)時(shí)檢測(cè)提供幫助。

2.4 火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)

本次工程在該隧道設(shè)置1套火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和手動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。隧道自動(dòng)探測(cè)器選用光纖光柵火災(zāi)探測(cè)器和三波長(zhǎng)火焰探測(cè)器，火災(zāi)報(bào)警信號(hào)通過(guò)總線由轉(zhuǎn)換中繼器傳達(dá)至隧道洞口設(shè)備機(jī)房的火災(zāi)報(bào)警控制器，再通過(guò)LC光纖環(huán)網(wǎng)上傳到監(jiān)控管理所。能及時(shí)、準(zhǔn)確的反映出隧道內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)，報(bào)警信號(hào)經(jīng)火災(zāi)報(bào)警控制器、光纖檢測(cè)主機(jī)傳至隧道管理站，并在火災(zāi)檢測(cè)計(jì)算機(jī)上顯示相應(yīng)位置報(bào)警信息，同時(shí)可經(jīng)攝像機(jī)圖像進(jìn)行確認(rèn)，隧道管理站內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)制定出相應(yīng)的控制交通的方案，包括啟動(dòng)照明、通風(fēng)、滅火系統(tǒng)、調(diào)整各外場(chǎng)設(shè)備的信息等，以便快速、有序的疏導(dǎo)隧道內(nèi)的車輛和人員，保證隧道的安全運(yùn)營(yíng)。

2.5 多線制手動(dòng)直接控制系統(tǒng)

多線制手動(dòng)直接控制系統(tǒng)由多線制控制按鈕面板、開關(guān)量光端機(jī)、8芯單模光纖、及多線制控制軟件等構(gòu)成。在隧道管理所通過(guò)多線制手動(dòng)控制直接對(duì)消防水泵、風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，并可實(shí)時(shí)顯示水泵、風(fēng)機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。

2.6 照明控制系統(tǒng)

該隧道照明控制系統(tǒng)的控制由設(shè)置在隧道內(nèi)的PLC本地控制器接入隧道管理所監(jiān)控管理軟件，根據(jù)光強(qiáng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、CO/VI監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，合理設(shè)置照明設(shè)施的點(diǎn)亮數(shù)量、時(shí)間、亮度，并且設(shè)置不間斷電源以保證斷電事故之后的正常照明及車輛在隧道的安全通行。

2.7 隧道有線廣播系統(tǒng)

在監(jiān)控管理所設(shè)置1套有線廣播控制臺(tái)，控制和管轄該隧道的有線廣播。有線廣播信號(hào)通過(guò)光纖傳輸?shù)礁鱾€(gè)隧道功放，信號(hào)通過(guò)外接揚(yáng)聲器進(jìn)行廣播。當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生交通阻塞、交通事故或火災(zāi)等緊急情況時(shí)，值班人員可通過(guò)本系統(tǒng)對(duì)隧道洞內(nèi)外進(jìn)行廣播，指揮調(diào)度、疏導(dǎo)交通和組織救援等。

3 高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在高速公路大規(guī)模建設(shè)階段國(guó)內(nèi)的隧道監(jiān)控系統(tǒng)主要采用PLC為本地控制器對(duì)照明系統(tǒng)、消防滅火系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、光強(qiáng)、CO/VI進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制?？偨Y(jié)以往經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，該隧道在PLC對(duì)通風(fēng)、照明、消防等進(jìn)行控制的同時(shí)，加裝了一套多線制手動(dòng)控制系統(tǒng)在事故發(fā)生時(shí)給事故響應(yīng)提供了更多的操作選擇，為安全行車、隧道安全建立了雙保險(xiǎn)。同時(shí)隨著科技進(jìn)步、社會(huì)發(fā)展、人民對(duì)道路舒適程度要求的提高，相信不久的將來(lái)會(huì)有更多的性價(jià)比更高的智能交通設(shè)備及產(chǎn)品進(jìn)入交通領(lǐng)域。

此外，高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)需要從各個(gè)角度來(lái)分析，例如，對(duì)于高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采用plc組態(tài)軟件采集相關(guān)數(shù)據(jù)有利于對(duì)隧道實(shí)施監(jiān)控。由于系統(tǒng)控制主要經(jīng)歷三個(gè)階段：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)分析和調(diào)光控制。數(shù)據(jù)采集是實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析主要用來(lái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，得出照明模式的理論值。調(diào)光控制則根據(jù)理論情況和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)調(diào)整照明，達(dá)到最佳照明模式為止。運(yùn)用plc組態(tài)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的相關(guān)步驟及計(jì)算如下：

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC直接連接，上位機(jī)中的系統(tǒng)采用串口通信的方法與現(xiàn)場(chǎng)控制器進(jìn)行通信，可以讀取現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。在本系統(tǒng)中，設(shè)置每秒鐘讀取一次。根據(jù)國(guó)家出臺(tái)的隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范，需要把隧道分為入口段、過(guò)渡段、中間段和出口段。各段的長(zhǎng)度和亮度都有一定的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)各行車段應(yīng)滿足條件如下：（1）入口段的亮度公式Lth=k*L20（S），其中亮度折減系數(shù)k由隧道的類型，車流量以及車速來(lái)決定，L20（S）為隧道外亮度，單位為cd/m2。（2）過(guò)渡段由tr1，tr2，tr3三個(gè)照明段組成，與之對(duì)應(yīng)的亮度分別為：Ltr1=0.3Lth，Ltr2=0.1Lth，Ltr3=0.035Lth。

（3）中間段、出口段及夜間亮度根據(jù)車速和車流量查表來(lái)得到。由此可見，需要檢測(cè)的主要參數(shù)就是隧道外的亮度、隧道內(nèi)各路段的亮度、車流量和車速。在這里車流量和車速的采集主要是采用取平均值的方法，在每條車道的人口，出口和中間段各設(shè)置一個(gè)環(huán)形線圈，取三者的平均值作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，目前我國(guó)公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)正朝著智能化、一體化、集成化的方向發(fā)展，將來(lái)隧道監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將更加合理、設(shè)備將更加先進(jìn)可靠、施工安裝工藝將更加規(guī)范。我們要不斷的研究新問題、新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)，為我國(guó)公路隧道的安全可靠運(yùn)行提供強(qiáng)有力的保障，保證人民群眾的行車安全，提高行車服務(wù)水平。

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