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一、概述
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路及公路隧道的建設(shè)項目與日俱增，隧道安全運營問題顯得越來越突出，除隧道本身的土建施工質(zhì)量外，隧道的監(jiān)視與控制管理成為公路隧道安全正常運行的重要課題。其中隧道監(jiān)控系統(tǒng)是現(xiàn)代城市建設(shè)標(biāo)志性工程之一，隨著計算機(jī)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)和總線技術(shù)突破了原有的技術(shù)瓶頸，使隧道的監(jiān)視與控制系統(tǒng)高速信息共享成為可能。其系統(tǒng)響應(yīng)約為30－60秒，采用二級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、下級網(wǎng)絡(luò)選用雙環(huán)光網(wǎng)，響應(yīng)時間＜10秒，并設(shè)有電力、交通、CCTV、收費、廣播、無線通訊、調(diào)度電話、火災(zāi)報警、模擬屏顯示等九個子系統(tǒng)，在中央計算機(jī)系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮下有機(jī)協(xié)調(diào)運作。本系統(tǒng)包括電力監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，交通監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、雙機(jī)設(shè)備、模塊化軟件設(shè)計、MTBF指標(biāo)達(dá)到106小時以上。收費效率提高30％以上，營運能力提高20％，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。
 
二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
由于xx高速公路隧道群監(jiān)控系統(tǒng)，在監(jiān)控區(qū)域上較分散且較偏遠(yuǎn)，行政組織管理結(jié)構(gòu)上又涉及到多個部門，多級領(lǐng)導(dǎo)，同時，又要滿足省護(hù)路辦的集中管理和統(tǒng)一調(diào)度，因此，在方案設(shè)計時，首先就要考慮到整個系統(tǒng)的架構(gòu)。
采用分級管理模式，建立多平臺，多系統(tǒng)下的統(tǒng)一管理平臺，能夠通過總監(jiān)控中心對所有系統(tǒng)內(nèi)的分監(jiān)控中心以及各本地監(jiān)控室的主機(jī)及監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一有序的調(diào)配、管理。而分監(jiān)控中心在服從總監(jiān)控中心調(diào)度指揮的同時，也在自己職能范圍內(nèi)管理和調(diào)度其所管轄各車站內(nèi)的監(jiān)控設(shè)備，從而達(dá)到集中與分散相結(jié)合的多級用戶管理模式。
 
注：一級監(jiān)控中心安裝紫金橋服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)版軟件；
二級監(jiān)控中心安裝紫金橋網(wǎng)絡(luò)版軟件；
三級監(jiān)控中心安裝紫金橋通用軟件；
三、系統(tǒng)目的
中央計算機(jī)系統(tǒng)能在各種情況下準(zhǔn)確、可靠、迅速做出反應(yīng)，及時處理、
● 協(xié)調(diào)各系統(tǒng)工作，達(dá)到實時監(jiān)控的目的。
● 設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)承擔(dān)隧道通風(fēng)、水泵、照明等設(shè)備的監(jiān)視、控制與檢測，設(shè)備發(fā)生故障時告警，并在正常與非正常情況下采取相應(yīng)控制措施。
● 交通臨控系統(tǒng)應(yīng)具有完備、實用、可行的交通監(jiān)測與控制功能，能快速、準(zhǔn)確檢測出各項交通參數(shù)并及時處理，保證隧道安全暢通。
● 防災(zāi)報警監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能迅速地檢測出隧道內(nèi)險情，如火災(zāi)、車禍等，自動聯(lián)動相關(guān)設(shè)備，在中央計算機(jī)統(tǒng)一指揮下，協(xié)調(diào)各系統(tǒng)采取相應(yīng)的緊急措施，防止災(zāi)情蔓延。
● 閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能對全隧道及道口實現(xiàn)全范圍、全斷面的監(jiān)視。通信監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)隧道內(nèi)外以及相關(guān)區(qū)域或交通線的信息交流。
●廣播系統(tǒng)應(yīng)能進(jìn)行日常業(yè)務(wù)廣播和緊急疏散、急救廣插，與火災(zāi)報警系統(tǒng)聯(lián)動廣播，當(dāng)隧道發(fā)生阻塞、交通事故或火災(zāi)事故等緊急情況時，中控室操作人員能通過本系統(tǒng)對有關(guān)人員發(fā)布通知，進(jìn)行調(diào)度、組織和疏散工作。
 
四、解決方案
（一） 隧道監(jiān)控中心
要實時對本路段隧道交通運行及安全救援的管理和調(diào)控，集中控制轄區(qū)內(nèi)隧道的機(jī)電設(shè)施：變配電、照明、通風(fēng)、安全、火災(zāi)、交通運行、電視監(jiān)視等檢測控制的自動運行，調(diào)度各隧道救援維護(hù)組織，轉(zhuǎn)發(fā)信息，下達(dá)控制命令，為現(xiàn)場調(diào)試維護(hù)隧道設(shè)備及火災(zāi)緊急現(xiàn)場救援提供便利。監(jiān)控中心內(nèi)設(shè)監(jiān)控室，監(jiān)控室配備設(shè)備主要有服務(wù)器、工作站、計算機(jī)、主區(qū)域控制器，火災(zāi)報警主機(jī)、緊急電話主機(jī)、視音頻控制設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印機(jī)、光盤刻錄、硬盤錄像機(jī)、大屏幕無縫拼裝投影屏、UPS 等外圍設(shè)備。
（二） 計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及功能
隧道監(jiān)控室控制系統(tǒng)是本系統(tǒng)的中央指揮計算機(jī)主控系統(tǒng)，各隧道設(shè)備管理微機(jī)及ACU網(wǎng)絡(luò)則是各部分職能計算機(jī)分系統(tǒng)。
1．主控計算機(jī)系統(tǒng)
系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)主機(jī)(紫金橋服務(wù)器)、隧道管理軟件系統(tǒng)、交通監(jiān)控軟件系統(tǒng)、照明及通風(fēng)監(jiān)控軟件系統(tǒng)、控制臺終端軟件系統(tǒng) 等軟件系統(tǒng)組成，采用基于紫金橋組態(tài)軟件開發(fā)，監(jiān)控計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇樾切谓Y(jié)構(gòu)，各系統(tǒng)通過主計算機(jī)交換數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)資源共享。
①系統(tǒng)主機(jī)(紫金橋服務(wù)器)：負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)操作和各進(jìn)程的管理與運行，儲存監(jiān)控系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)；保證系統(tǒng)的安全性，建議采用紫金橋雙機(jī)熱備服務(wù)器；
②隧道管理軟件系統(tǒng)：管理計算機(jī)接收處理，運算有關(guān)隧道報警、火災(zāi)檢測、CO、VI 檢測，亮度檢測各類數(shù)據(jù)。同時還接收來自于緊急電話控制火災(zāi)事故確認(rèn)信號等。
③交通監(jiān)控軟件系統(tǒng)：交通監(jiān)控計算機(jī)對其相關(guān)的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、運算。這些數(shù)據(jù)來源于各隧道分系統(tǒng)信息包括：
● 隧道車輛檢測檢測并給予處理的隧道交通信息。
● 并由緊急電話控制臺傳來的隧道交通信息。
● 隧道CO、VI 檢測并預(yù)處理的空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)。
● 火災(zāi)報警及自動檢測并給予處理的隧道火災(zāi)信息。
● 隧道維護(hù)管理部門有關(guān)隧道維護(hù)區(qū)段的信息。
● 隧道閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)對隧道事故，火災(zāi)的確認(rèn)信息。
● 可變情報板，可變限速標(biāo)志及車道指示器的顯示反饋信息。
④照明及通風(fēng)監(jiān)控軟件系統(tǒng)：
照明，通風(fēng)監(jiān)控計算機(jī)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采集隧道內(nèi)外亮度檢測器預(yù)處理更換信息及一氧化碳含量、亮度檢測器、風(fēng)速風(fēng)向儀預(yù)處理的信息，綜合交通狀態(tài)及火災(zāi)報警信息，分別處理運算得到不同等級的照明，通風(fēng)控制方案。
⑤控制臺終端軟件系統(tǒng)：
控制臺終端計算機(jī)接收從交通監(jiān)控計算機(jī)、安全監(jiān)控計算機(jī)、照明及通風(fēng)監(jiān)控計算機(jī)分別結(jié)束的信息。如交通狀況信息，緊急電話有線廣播信息。交通控制方案，可變情報板，車道指示燈顯示信息，隧道火災(zāi)事故報警信息，一氧化碳含量及能見度信息，隧道照明及通風(fēng)機(jī)運行信息，攝像機(jī)監(jiān)視區(qū)段信息，經(jīng)計算機(jī)處理可進(jìn)行以下幾項操作：
● 模擬圖形顯示：對隧道交通狀況進(jìn)行模擬顯示；
● 模擬火災(zāi)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢顯示；
● 上述各類檢測信息的圖表及變化曲線顯示；
2．系統(tǒng)信息的采集及傳輸
①原始信息的采集；隧道監(jiān)控原始信息來自于現(xiàn)場各類檢測設(shè)備，如火災(zāi)報警，火災(zāi)探測，緊急電話，車輛檢測，空氣檢測，亮度檢測，設(shè)施狀態(tài)檢測等，上述信息經(jīng)隧道現(xiàn)場設(shè)置的ACU 光纖工業(yè)控制網(wǎng)傳輸通道，RS485 通道等傳輸至設(shè)備室微機(jī)系統(tǒng)�？刂菩畔⒔�(jīng)上述通道反向傳輸至設(shè)備。
②基層控制單元信息的采集傳輸：隧道設(shè)備室微機(jī)系統(tǒng)作為隧道基層控制單元，可根據(jù)原程序自動運行，并整理數(shù)據(jù)信息向隧道監(jiān)控站傳送及接收修改控制指令，需通過ACU 的以太網(wǎng)、I/O、A/D、RS232/422/485 等板卡接口進(jìn)行。
五、總結(jié)
設(shè)計一套完善、先進(jìn)、可靠的隧道監(jiān)控系統(tǒng)十分重要，一旦有預(yù)案發(fā)生各子系統(tǒng)會自動綜合聯(lián)動，能在最短的時間內(nèi)有效地處理事故。
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