基于GIS的高速公路建管維全壽命周期信息化應(yīng)用

張忠剛,鐘德超,李一鋒,劉 榮,譚 軍

(1.中鐵開(kāi)發(fā)投資集團(tuán)有限公司,云南昆明 650118; 2. 中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,四川成都 610000; 3. 成都金隧自動(dòng)化工程有限責(zé)任公司,四川成都 610000)

1 高速公路監(jiān)控現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析

1.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)

高速公路的監(jiān)控，最早開(kāi)始于單體隧道，如美國(guó)的LONWORKS 分布式公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)(TMCS)技術(shù)是美國(guó)Echelon 公司20 世紀(jì)90 年代中期推出的一種用于自動(dòng)控制領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；德國(guó)PhoenixContact 公司20 世紀(jì)80 年代中期推出的INTERBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和日本OMRON 公司20世紀(jì)70 年代中期推出的Controller Link 環(huán)網(wǎng)控制技術(shù)，在隧道監(jiān)控方面都有廣泛的應(yīng)用。

自從美國(guó)提出“數(shù)字地球”的概念，到今天為推動(dòng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化進(jìn)程而進(jìn)行的“數(shù)字政府”、“數(shù)字城市”，無(wú)不展示出21世紀(jì)將是一個(gè)信息技術(shù)高度集中、迅猛發(fā)展的數(shù)字時(shí)代。隨著全球定位系統(tǒng)技術(shù)(GPS)、遙感系統(tǒng)技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)及其集成“3S”技術(shù)，在農(nóng)業(yè)資源、森林、水利、城市建設(shè)、環(huán)境、人口等幾十個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，作為國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施之一的公路交通，也會(huì)以空間地理信息系統(tǒng)技術(shù)為依托，借助計(jì)箅機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把與公路相關(guān)的數(shù)據(jù)信息化、數(shù)字化，實(shí)現(xiàn)從勘察設(shè)計(jì)、建設(shè)、養(yǎng)護(hù)運(yùn)營(yíng)等環(huán)節(jié)上對(duì)公路工程進(jìn)行數(shù)字化管理，在此背景下，“數(shù)字公路”的概念被提出來(lái)了。

1.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及趨勢(shì)

《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》(2006-2020)明確提出，要把智能交通管理系統(tǒng)作為交通運(yùn)輸領(lǐng)域的6個(gè)優(yōu)先發(fā)展主題之一。2014年全國(guó)交通運(yùn)輸工作會(huì)議上，交通運(yùn)輸部黨組書(shū)記、部長(zhǎng)楊傳堂作了題為《深化改革務(wù)實(shí)創(chuàng)新加快推進(jìn)“四個(gè)交通”發(fā)展》的工作報(bào)告，要集中力量加快推進(jìn)“四個(gè)交通”——綜合交通、智慧交通、綠色交通、平安交通發(fā)展。

在2011年大數(shù)據(jù)技術(shù)逐漸滲入智能交通領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)三年的快速發(fā)展，到2014年大數(shù)據(jù)在智能交通領(lǐng)域取得了收益性成果，并且在2014市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到2.75億元，預(yù)計(jì)2020年應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到190.74億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò)100 %，可見(jiàn)大數(shù)據(jù)在智能交通領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)較好。

2017年，交通運(yùn)輸部印發(fā)《推進(jìn)智慧交通發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2017—2020年)》，計(jì)劃明確指出力爭(zhēng)到2020年在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中實(shí)現(xiàn)重大交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目BIM(建筑信息模型)技術(shù)全生命周期應(yīng)用。2017年2月24日，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)建筑業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的意見(jiàn)》。指出加快推進(jìn)BIM技術(shù)在規(guī)劃勘察、設(shè)計(jì)施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)全過(guò)程過(guò)程的集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)全生命周期數(shù)據(jù)共享和信息化管理。

2 高速公路統(tǒng)一監(jiān)控系統(tǒng)提出

高速公路交通安全管理、日常營(yíng)運(yùn)管理、相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施和機(jī)電設(shè)備的管理是高速公路管理的重要內(nèi)容，根據(jù)對(duì)本項(xiàng)目路線、構(gòu)造物特點(diǎn)的分析，要提升本項(xiàng)目建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管理水平，必須解決好以下幾個(gè)問(wèn)題。

(1)在交通管理方面要提高沿線路段、隧道運(yùn)營(yíng)監(jiān)控管理水平，全線必須要建設(shè)一個(gè)統(tǒng)一的集中監(jiān)控和應(yīng)急指揮調(diào)度平臺(tái)，才能很好的解決全線隧道群之間、隧道群與路段之間、區(qū)域路網(wǎng)之間的協(xié)同聯(lián)控。

(2)在日常運(yùn)營(yíng)管理方面，要提高服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站、變電所等沿線設(shè)施的的管理和服務(wù)水平，必須實(shí)現(xiàn)信息化、智慧化管理，并能由全線統(tǒng)一集中管理監(jiān)控。

(3)在安全管理方面，要能實(shí)時(shí)掌握路基、邊坡、橋梁、隧道、山體等結(jié)構(gòu)物變形和災(zāi)害從施工到運(yùn)營(yíng)全過(guò)程全生命周期的安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，保障建筑施工和運(yùn)營(yíng)安全。

(4)對(duì)于本項(xiàng)目大規(guī)模的機(jī)電設(shè)備，也必須要建立一套完善的設(shè)備集中運(yùn)維管理系統(tǒng)，以提升管理維護(hù)水平，提高效率，保證機(jī)電設(shè)備的良好運(yùn)行。

因此，要解決以上問(wèn)題，建設(shè)一套各類業(yè)務(wù)統(tǒng)一的一體化平臺(tái)是十分有必要的，平臺(tái)包含了運(yùn)營(yíng)監(jiān)控平臺(tái)(包含路段、隧道、服務(wù)區(qū)監(jiān)控等)、應(yīng)急救援通信平臺(tái)、機(jī)電設(shè)備運(yùn)維管理在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)、基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)平臺(tái)(橋梁、邊坡、隧道)，可以為高速公路實(shí)現(xiàn)信息化、智慧化、服務(wù)化的綜合管理提供技術(shù)和平臺(tái)支撐，實(shí)現(xiàn)高速公路“高速、高效、安全、舒適”的營(yíng)運(yùn)。

3 智慧高速全壽命周期綜合監(jiān)控平臺(tái)

智慧高速全壽命周期綜合監(jiān)控平臺(tái)建設(shè)為研發(fā)目標(biāo)，從多源信息共享協(xié)同、集群工程系統(tǒng)融合、多機(jī)電設(shè)備智能聯(lián)動(dòng)、遠(yuǎn)程智能控制等角度，開(kāi)展高速公路智慧高速全壽命周期綜合監(jiān)控平臺(tái)研究。

3.1 監(jiān)控平臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

3.1.1 實(shí)用性、先進(jìn)性與成熟可靠性并用的原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要充分考慮高速公路交通監(jiān)控的系統(tǒng)特點(diǎn)，技術(shù)上遵循先進(jìn)性、實(shí)用性與成熟可靠性并重的原則。

3.1.2 通用性、可擴(kuò)展性的原則

系統(tǒng)需要采用組態(tài)化搭建，采用統(tǒng)一的、友好的監(jiān)控界面，適應(yīng)監(jiān)控操作風(fēng)格，無(wú)經(jīng)驗(yàn)的普通操作員亦能輕松實(shí)現(xiàn)監(jiān)控操作，且隧管站與路中心監(jiān)控采用同一版本，提供可修改的專家級(jí)控制預(yù)案和多功能選項(xiàng)，通用性強(qiáng)，功能強(qiáng)大。

3.1.3 標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化構(gòu)建原則

按項(xiàng)目施工方案和實(shí)施方案，系統(tǒng)建設(shè)按統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化建設(shè)，總體規(guī)劃、分階段實(shí)施，確保系統(tǒng)內(nèi)各系統(tǒng)上下網(wǎng)絡(luò)順暢，銜接互聯(lián)成為一個(gè)整體，系統(tǒng)留有與國(guó)家、省及相關(guān)業(yè)務(wù)部門信息系統(tǒng)相銜接的接口。

3.1.4 技術(shù)先進(jìn)性與適用性原則

系統(tǒng)建設(shè)時(shí)按實(shí)際需要確定功能結(jié)構(gòu)與規(guī)模，既采用成熟的先進(jìn)技術(shù)，又避免脫離實(shí)際。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，新的設(shè)備不斷涌現(xiàn)并趨于成熟，在滿足實(shí)用性的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)起點(diǎn)設(shè)置高，盡量選用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及通信設(shè)施，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的技術(shù)水平定位在一個(gè)較高的層次上，以適應(yīng)各部門的業(yè)務(wù)需要。充分發(fā)揮現(xiàn)有業(yè)務(wù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，利用現(xiàn)有業(yè)務(wù)信息資源，盡可能降低現(xiàn)有系統(tǒng)整合的工作量。

3.1.5 可靠性、安全性原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分考慮到可靠性，能長(zhǎng)期無(wú)故障工作。系統(tǒng)充分考慮安全策略和安全機(jī)制，確保系統(tǒng)的安全性。

3.2 監(jiān)控平臺(tái)總體框架

綜合監(jiān)控平臺(tái)軟件系統(tǒng)軟件需要采用集成化、智能化的全新監(jiān)控軟件。監(jiān)控系統(tǒng)軟件要求可根據(jù)各情況進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的高速公路管理的實(shí)際需求。

各級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)軟件模塊開(kāi)發(fā)應(yīng)符合國(guó)家開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，并應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家法律、法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。各級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)通信必須遵循統(tǒng)一的約定，應(yīng)采用國(guó)際通用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)約。

各級(jí)監(jiān)控軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和選型應(yīng)符合“簡(jiǎn)單、自然、友好、一致”以及堅(jiān)持圖形用戶界面(GUI)的設(shè)計(jì)原則，以此保持友好的人機(jī)界面，以便于監(jiān)控系統(tǒng)各等級(jí)用戶的使用和操作，增強(qiáng)監(jiān)控軟件系統(tǒng)的易用性。各級(jí)監(jiān)控軟件可采用B/S構(gòu)架或B/S和C/S相結(jié)合的構(gòu)架。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件中心級(jí)、本地級(jí)兩級(jí)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循分級(jí)、分類的設(shè)計(jì)原則。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件需要采用平臺(tái)無(wú)關(guān)的、松耦合、標(biāo)準(zhǔn)化、高重用的軟件，架構(gòu)應(yīng)該采用模塊化結(jié)構(gòu)。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件編制過(guò)程中應(yīng)明確各級(jí)管理軟件之間的數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容以及傳輸結(jié)構(gòu)，確保各級(jí)監(jiān)控軟件之間的信息互通。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件應(yīng)具備有效性、可靠性、可理解性、可維護(hù)性、可適應(yīng)性、可移植性、可追蹤性、可互操作性、可擴(kuò)充性和模塊式結(jié)構(gòu)，并且滿足用戶需求。

3.3 監(jiān)控平臺(tái)軟件模塊構(gòu)成

綜合監(jiān)控平臺(tái)軟件系統(tǒng)應(yīng)至少具備但不限于以下功能模塊。

3.3.1 基礎(chǔ)編碼模塊

應(yīng)該能夠滿足遵余高速公路基礎(chǔ)編碼標(biāo)準(zhǔn)，路段及隧道監(jiān)控管理軟件應(yīng)能夠滿足本路段的編碼定義標(biāo)準(zhǔn)，包括路網(wǎng)代碼、路段代碼、管理部門代碼、設(shè)備代碼等；同時(shí)，各級(jí)監(jiān)控管理部門應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行監(jiān)控軟件的基礎(chǔ)編碼標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2 信息匯集模塊

需能實(shí)時(shí)匯集各機(jī)電設(shè)備上傳的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，包括遙信數(shù)據(jù)、遙測(cè)數(shù)據(jù)。

3.3.3 視頻管理模塊

應(yīng)提供數(shù)字視頻圖像實(shí)時(shí)切換、數(shù)字視頻圖像錄像、數(shù)字視頻圖像查看、遠(yuǎn)程視頻控制功能。

可對(duì)下級(jí)上傳視頻信號(hào)進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)信號(hào)源進(jìn)行控制。

3.3.4 交通監(jiān)測(cè)模塊

應(yīng)提供對(duì)本路段的路網(wǎng)交通設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制的功能，并可根據(jù)要求，顯示特定路況的實(shí)時(shí)信息。

3.3.5 應(yīng)急預(yù)案模塊

應(yīng)提供可預(yù)先制訂針對(duì)本路段應(yīng)急事件處置預(yù)案的功能，提供多種應(yīng)急事件植入功能，應(yīng)急預(yù)案需要根據(jù)權(quán)限控制能夠進(jìn)行動(dòng)態(tài)編輯調(diào)整。

3.3.6 應(yīng)急事件處置模塊

當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生后，系統(tǒng)應(yīng)可根據(jù)事件等級(jí)和類型，依據(jù)相應(yīng)的處理預(yù)案，啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急事件處理程序。應(yīng)包括人工或自動(dòng)調(diào)用應(yīng)急預(yù)案兩種方式，在預(yù)案的執(zhí)行過(guò)程中，能夠圖形化反應(yīng)出預(yù)案的執(zhí)行情況和執(zhí)行結(jié)果。

3.3.7 信息發(fā)布模塊

應(yīng)提供交通誘導(dǎo)信息、氣象信息的整理、編輯列表、單點(diǎn)發(fā)布、批量發(fā)布、更新的功能。

(1)對(duì)重要信號(hào)發(fā)布的內(nèi)容進(jìn)行審核。

(2)支持將匯集到的發(fā)布信息進(jìn)行分類整理，并可及時(shí)更新至數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.3.8 氣象監(jiān)測(cè)模塊

應(yīng)實(shí)時(shí)接收或采集本路段公路氣象信息，進(jìn)行氣象信息處理和對(duì)外發(fā)布，并參考路網(wǎng)上各路段的歷史氣象監(jiān)測(cè)記錄，進(jìn)行本路段氣象監(jiān)測(cè)和預(yù)警，最大限度地提高路網(wǎng)通行能力和服務(wù)水平。

3.3.9 數(shù)據(jù)交換模塊

應(yīng)滿足當(dāng)?shù)貐^(qū)域中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和互操作的要求，并符合《公路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)與服務(wù)暫行技術(shù)要求》的有關(guān)規(guī)定。

3.3.10 設(shè)備管理模塊

應(yīng)能對(duì)本路段管理范圍內(nèi)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行管理，對(duì)機(jī)電設(shè)備的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，對(duì)無(wú)法接收到數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)值超標(biāo)的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行故障實(shí)時(shí)顯示，提供人工置設(shè)備故障的功能，需要能夠提供機(jī)電設(shè)備的維護(hù)人員列表。

4 高速公路監(jiān)控系統(tǒng)功能

4.1 基于GIS電子地圖圖形化的路段監(jiān)控

采用GIS電子地圖反映高速公路沿線設(shè)施的地理信息，能生成顯示詳細(xì)路線圖為基礎(chǔ)的路況背景圖，靜態(tài)顯示包括地形、地物、道路、河流、地面構(gòu)造物及沿線的有關(guān)設(shè)施，如服務(wù)區(qū)、管理所、養(yǎng)護(hù)工區(qū)、醫(yī)院等。

提供所有路段的重點(diǎn)對(duì)象靜態(tài)信息查詢，包括：路段段面、隧道、立交、橋梁、收費(fèi)站等位置、樁號(hào)、配置信息等，以電子地圖圖形顯示，可進(jìn)行各種電子地圖圖形化操作能夠在電子地圖上動(dòng)態(tài)顯示重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象的交通擁堵?tīng)顩r、道路封閉管制狀況、交通事件事故狀況、災(zāi)害事件狀態(tài)、道路養(yǎng)護(hù)維修狀況，這些路段路況信息可通過(guò)手動(dòng)、自動(dòng)(通過(guò)系統(tǒng)獲得火災(zāi)、通過(guò)交通量運(yùn)算得到擁堵?tīng)顩r等)、其它系統(tǒng)獲取。

提供對(duì)路段所有機(jī)電設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制，如：車輛檢測(cè)儀、可變情報(bào)板、限速標(biāo)志、氣象儀、攝像機(jī)等。

4.2 路況信息管理

對(duì)高速公路宏觀管理者來(lái)說(shuō)除了關(guān)心路段各個(gè)機(jī)電設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行情況外，更需要關(guān)心是整個(gè)路段段面、互通立交、橋梁、收費(fèi)站、隧道、服務(wù)區(qū)等重點(diǎn)結(jié)構(gòu)物的交通實(shí)時(shí)路況，這些實(shí)時(shí)路況包括：

(1)道路擁堵?tīng)顩r，包括：暢通、擁擠、擁堵。

(2)道路封閉及管制情況，包括：正常通行、單車道封閉、全車道封閉、限量放行等等。

(3)交通事故事件情況，包括：交通事故、突發(fā)交通流、交通管制等。

(4)災(zāi)害事件情況，包括：氣象災(zāi)害、冰雪災(zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、火災(zāi)、暴雨災(zāi)害等。

(5)道路施工養(yǎng)護(hù)維修情況，包括：養(yǎng)護(hù)類型、預(yù)計(jì)工期、通行措施等。

(6)路段各區(qū)段電力供電狀態(tài)，包括：主電源供電、UPS/EPS供電、完全停電、電力停電狀況信息、UPS及備電供電信息等。

4.3 交通流量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

單點(diǎn)、區(qū)間車流量統(tǒng)計(jì)及圖形化顯示；在監(jiān)控圖顯示車流量專題圖；能夠顯示各互通之間的段面車流量信息，以柱狀圖的方式顯示其流量大小。內(nèi)置交通擁堵算法，根據(jù)段面車流量情況實(shí)現(xiàn)對(duì)交通擁堵和交通事件的預(yù)警。

對(duì)路段沿線車輛檢測(cè)儀，包括：線圈車檢和微波車檢測(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)獲得和流量分析：

(1)對(duì)各個(gè)車檢儀數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程獲取，包括：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和周期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

(2)對(duì)各個(gè)車檢儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)，通過(guò)交通算法計(jì)算出各路段段面、立交的擁堵?tīng)顟B(tài)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)各收費(fèi)站、立交的交通匯總流量。

4.4 氣象信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

氣象環(huán)境專題圖層，氣象數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示；通過(guò)內(nèi)置氣象算法，實(shí)現(xiàn)氣象預(yù)警功能。

能夠?qū)β范蔚臍庀髢x設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和分析：

(1)對(duì)各個(gè)位置氣象儀的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，檢驗(yàn)分析后進(jìn)行進(jìn)行氣象數(shù)據(jù)分析。

(2)能夠通過(guò)可變情報(bào)板對(duì)氣象局或氣象儀檢測(cè)的準(zhǔn)確校驗(yàn)過(guò)的氣象信息進(jìn)行發(fā)布。

4.5 情報(bào)板的智能發(fā)布

為了提高操作員的工作效率，系統(tǒng)提供有可變情報(bào)板的批量發(fā)布功能，即對(duì)于同類型的情報(bào)板，可以指定發(fā)布相同的播放列表。為了提高操作員的工作效率，系統(tǒng)提供有可變情報(bào)板的批量發(fā)布功能，可對(duì)不同同類型的情報(bào)板，自動(dòng)適應(yīng)發(fā)布內(nèi)容，可進(jìn)行批量追加和撤銷。

(1)實(shí)現(xiàn)不同類型的情報(bào)板自動(dòng)排版和分頁(yè)。

(2)保留原有內(nèi)容追加發(fā)布。

(3)上次發(fā)布內(nèi)容的批量撤銷。

4.6 應(yīng)急預(yù)案的植入

隧道監(jiān)控軟件要求能夠植入各種應(yīng)急情況下的應(yīng)急處置預(yù)案，包括正常情況下、交通管制情況下、交通阻塞情況下、道路養(yǎng)護(hù)與維修情況下、污染物濃度超標(biāo)情況下、火災(zāi)情況下的相應(yīng)多種聯(lián)動(dòng)處理預(yù)案，這些預(yù)案根據(jù)相應(yīng)的控制原則由專家評(píng)審和編輯后提供，應(yīng)具權(quán)威性、實(shí)用性。

4.7 子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)

隧道監(jiān)控系統(tǒng)能提供對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)事件及報(bào)警的聯(lián)動(dòng)處理，包括：與圖像事件檢測(cè)子系統(tǒng)的事件報(bào)警聯(lián)動(dòng)、與數(shù)字圖像編/解碼器視頻子系統(tǒng)的報(bào)警切換聯(lián)動(dòng)、與網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)服務(wù)器的錄像及報(bào)警聯(lián)動(dòng)、與火災(zāi)監(jiān)控子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)、與路段監(jiān)控子系統(tǒng)的信息聯(lián)動(dòng)、與緊急電話和廣播子系統(tǒng)的信息聯(lián)動(dòng)。

4.8 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的綜合查詢

隧道監(jiān)控軟件能把實(shí)時(shí)設(shè)備數(shù)據(jù)和操作員操作的所有信息，包括：設(shè)備檢測(cè)值數(shù)據(jù)、操作記錄數(shù)據(jù)、事件記錄數(shù)據(jù)、預(yù)案執(zhí)行記錄數(shù)據(jù)、設(shè)備通訊記錄數(shù)據(jù)等等數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)中，由數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一查詢管理分析。數(shù)據(jù)分析軟件具有：

(1)設(shè)備數(shù)據(jù)多種方式查詢分析功能。

(2)操作數(shù)據(jù)的多種方式查詢分析功能。

(3)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、報(bào)表生成功能。

(4)數(shù)據(jù)分析、打印功能。

4.9 機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況在線偵測(cè)及管理

應(yīng)能對(duì)本路段管理范圍內(nèi)的機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，對(duì)機(jī)電設(shè)備的故障進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示(包括設(shè)備本身的故障和通訊故障)，提供人工置設(shè)備故障的功能，需要能夠提供與機(jī)電維護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口?？娠@示設(shè)備的故障狀態(tài)、報(bào)修情況、維修情況。

對(duì)隧道內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的用電情況進(jìn)行管理。分析每個(gè)隧道通風(fēng)、照明的能能耗情況，同時(shí)可以與歷史耗能、其它隧道的耗能情況進(jìn)行對(duì)比。通過(guò)能效管理達(dá)到節(jié)約耗電量的目的。

4.10 綜合大屏展示及專題圖

高速公路監(jiān)控涉及到各類數(shù)據(jù)的獲取與展示，如交通流量，設(shè)備狀態(tài)，氣象，能耗，污染物等。這些數(shù)據(jù)種類多，在系統(tǒng)上的分布散，查看不便，利用率較低。為更清晰地展示這些數(shù)據(jù)，故將同一類數(shù)據(jù)集中到一個(gè)頁(yè)面形成專題圖來(lái)展示，通過(guò)專題圖可以直觀地掌握整個(gè)路段和隧道的相關(guān)情況。采用專題圖把復(fù)雜的數(shù)據(jù)圖形化，呈現(xiàn)給用戶的是一個(gè)圖形化的展示界面，能夠一目了然地得到想要的信息。通過(guò)專題圖能夠直觀展示各類型的數(shù)據(jù)，通過(guò)智能化分析，把分析結(jié)果進(jìn)行圖形化顯示，增強(qiáng)了系統(tǒng)的智能化程度。

專題圖包括：通風(fēng)專題圖、照明專題圖、交通流量專題圖、設(shè)備故障專題圖、電力能耗專題圖、氣象專題圖、綜合匯總性專題圖。

4.11 報(bào)警和故障處置功能

當(dāng)系統(tǒng)收到報(bào)警或故障信號(hào)，將在系統(tǒng)軟件上給出動(dòng)畫(huà)提示，包括：彈出消息框、聲音提示、顯示動(dòng)畫(huà)等，進(jìn)行視頻切換和電視墻的聯(lián)動(dòng)，同時(shí)將會(huì)添加相應(yīng)的報(bào)警列表。

操作人員在收到報(bào)警后需要及時(shí)做出處置，對(duì)于不同級(jí)別的報(bào)警設(shè)置有對(duì)應(yīng)的時(shí)效性要求，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未及時(shí)做出處理，將會(huì)對(duì)該操作人員產(chǎn)生不良考核記錄。

4.12 公眾出行服務(wù)功能

運(yùn)營(yíng)管理者還需要掌握路段的交通出行信息，包括：公路基礎(chǔ)信息、交通流量信息、交通路況信息、氣象信息等，系統(tǒng)能夠通過(guò)可變情報(bào)板、誘導(dǎo)屏、路段廣播等手段進(jìn)行交通實(shí)時(shí)路況信息和出行信息的信息共享與發(fā)布，提供公眾行信息出行服務(wù)，在應(yīng)急事件發(fā)生時(shí)能夠提供則事故、分流信息。從而保證高速公路良好的運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平。

4.13 基于大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘、和輔助決策功能

大數(shù)據(jù)深入挖掘分析及多元化系統(tǒng)組件服務(wù)延續(xù)定制，包括：交通擁堵分析、交通事件事故預(yù)判分析、隧道內(nèi)行車安全分析、災(zāi)害及救援方案分析、交通智能誘導(dǎo)等深入交通及設(shè)施狀況的分析，將大數(shù)據(jù)的價(jià)值深入挖掘并造福于真實(shí)的場(chǎng)景應(yīng)用。

通過(guò)整合挖掘系統(tǒng)車流量數(shù)據(jù)、車輛類型組成比例有效地反映各路網(wǎng)車輛負(fù)荷狀況和高速公路的運(yùn)力組成及演變，對(duì)管理部門服務(wù)質(zhì)量的提高、指導(dǎo)運(yùn)營(yíng)管理、路網(wǎng)的規(guī)劃、資源的有效使用、路面的科學(xué)保養(yǎng)都具有重要的參考意義，為領(lǐng)導(dǎo)提供決策參考。

4.14 移動(dòng)監(jiān)控功能

將現(xiàn)有監(jiān)控管理“移動(dòng)化”、“可視化”、“綜合化”，讓管理者的辦公管理更加自由方便。讓管理者通過(guò)移動(dòng)設(shè)備，隨時(shí)承地進(jìn)行移動(dòng)信息化路網(wǎng)監(jiān)控，包括：高速公路運(yùn)行路況查看、車流量情況查看、隧道內(nèi)各類機(jī)電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、外場(chǎng)設(shè)備監(jiān)控、移動(dòng)視頻監(jiān)控等。

4.15 建設(shè)期信息查詢功能建議

對(duì)設(shè)計(jì)、建設(shè)期的資料進(jìn)行管理，在運(yùn)營(yíng)期遇到的問(wèn)題可以追溯查找到建設(shè)期乃至設(shè)計(jì)期的資料，為運(yùn)營(yíng)管理帶來(lái)幫助。對(duì)設(shè)計(jì)期，建設(shè)期的資料進(jìn)行歸類管理，提供設(shè)計(jì)與建設(shè)期資料的快速追溯查找服務(wù)。

4.16 基礎(chǔ)設(shè)施安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)功能

要能實(shí)時(shí)掌握路基、邊坡、橋梁、隧道、山體等結(jié)構(gòu)物變形和災(zāi)害從施工到運(yùn)營(yíng)全過(guò)程全周的安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，保障建筑施工和運(yùn)營(yíng)安全。

4.17 模擬仿真培訓(xùn)系統(tǒng)功能

為方便對(duì)監(jiān)控人員進(jìn)行系統(tǒng)培訓(xùn)和模擬演練，系統(tǒng)提供仿真教學(xué)模塊，能夠以一個(gè)仿真平臺(tái)模擬實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各個(gè)模塊的功能，很好實(shí)現(xiàn)了對(duì)監(jiān)控人員的集中培訓(xùn)和操演，做到了以下功能：

(1)讓監(jiān)控人員對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能和系統(tǒng)性能進(jìn)行了全盤使用和全方面掌握。

(2)在應(yīng)急事件發(fā)生讓監(jiān)控人員能夠從容應(yīng)急按系統(tǒng)流程逐步操作。

4.18 機(jī)電設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)系統(tǒng)功能

通過(guò)對(duì)高速公路機(jī)電設(shè)備基本信息、故障及維護(hù)登記、故障及維護(hù)審批處置及出入庫(kù)、備品備件等器件等的信息化管理，通過(guò)對(duì)機(jī)電維護(hù)專項(xiàng)工程的管理，為高速公路機(jī)電設(shè)備的維護(hù)提供及時(shí)準(zhǔn)確的業(yè)務(wù)信息，合理安排維護(hù)人員，系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)維護(hù)工作過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化控制奠定了基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于GIS的高速全壽命周期信息化應(yīng)用，將智慧高速的多類智能化元素融入其中和實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用，將提升整個(gè)高速公路的全程信息化監(jiān)控能力，提供日常以及突發(fā)事件信息的快速有效發(fā)布、救援資源的實(shí)時(shí)監(jiān)視和調(diào)度，提高數(shù)據(jù)共享能力和資源的監(jiān)視調(diào)度能力，對(duì)建設(shè)高可靠、可管理高速公路交通運(yùn)行和信息管理體系，會(huì)提供有力的技術(shù)支持和保障，從而極大的提高高速公路現(xiàn)代化管理水平；提高風(fēng)機(jī)、照明等設(shè)備智能化控制水平，實(shí)現(xiàn)事故狀況下的最佳控制策略及節(jié)能運(yùn)營(yíng)，結(jié)合智能調(diào)光系統(tǒng)，預(yù)計(jì)可節(jié)約10 %左右的通風(fēng)、照明能耗；通過(guò)智能移動(dòng)服務(wù)信息平臺(tái)建設(shè)，促進(jìn)高速公路智能化營(yíng)運(yùn)服務(wù)水平，給人們帶來(lái)便捷的出行信息服務(wù)，促進(jìn)高速公路沿線旅游發(fā)展，推動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)，研究成果可以向艱險(xiǎn)復(fù)雜山區(qū)，環(huán)境惡劣、生態(tài)脆弱地區(qū)高速公路和全國(guó)其它高速公路推廣和應(yīng)用，全面提升高速公路的智能管理水平和服務(wù)水平，市場(chǎng)應(yīng)用前景巨大。