公路隧道智能化监控系统设计方案

公路隧道智能化监控系统概述随着我国交通工工程建设和交交通事业的发发展，我国所所建交通隧道道的里程得到到了迅速延长长，由于不断断增长的交通通流量和路况况改善以及运运输物品的复复杂性，增加加了交通隧道道的火灾和隧隧道污染等的的风险，引发发了不少严重重的灾难性事事故，尤其是火灾灾事故，它不不仅严重威胁胁到人的生命命和财产安全全，而且对交交通设施、人人类的生产活活动造成巨大大的损坏。隧隧道的智能化化监控显得越越来越重要。随着计算机技术术、图像处理理技术、通讯讯技术、控制制技术的发展展，以太网技技术和总线技技术突破了原原有的技术瓶瓶颈，为公路路隧道的智能能化监控提供供了一个行之之有效的最佳佳解决途径，它它满足了社会会经济发展与与人们文明生生活的高标准准的要求，为为人类的出行行创造了一个个安全、方便便、快捷、舒舒适、经济、高高效的交通与与生活环境。隧道智能化监控控系统隧道智能化监控控系统采用分分级管理的模模式，通过建建立多平台，多多系统下的统统一管理平台台，实现对所所有系统内的的分监控中心心或各本地监监控主机及监监控设备进行行统一有序的的协调、管理理。而各分监监控中心在服服从总监控中中心调度指挥挥的同时，也也在自己职能能范围内管理理和调度其所所管辖各隧道道内的监控设设备，从而达达到集中与分分散相结合的的多级用户管管理模式。隧道智能化监控控系统主要包包括：隧道内内实时视频监监控、车流量量、流速检测测、变配电参参数检测、火火灾自动报警警、照明、通通风、紧急电电话、环境监监测、交通控控制等子系统统。其中隧道道网络视频监监控系统的建建立可实时隧隧道内交通流流量和交通运运行的监视，对对关键路段实实施交通适时时控制，及时时发现各种异异常情况并采采取应急措施施，以确保隧隧道高速、安安全、舒适、经经济地运营。隧道智能化监控控系统构架图图：隧道智能化监控控系统架图1隧道广播系统图图22.1中央控制制中心：中央监控中心是是整个隧道智智能化监控系系统的核心，由由中心服务器器、网络交换换机、视频工工作站、电子子地图/报警主机/数字矩阵主主机、电视墙墙等组成，其其功能主要包包括：信息采采集功能、信信息处理与发发布功能、控控制功能、告告警处理功能能、报表统计计与打印功能能、查询功能能、自动数据据备份和系统统恢复功能、自自动后备功能能、联网功能能及网络管理理等功能。实实现对隧道引引道区、隧道道区及出入口口区的信号灯灯、可变情报报板、综合交交通信息板、限限速信号板、火火灾自动报警警、应急广播播等的控制功功能，达到分分流、启闭车车道、引导车车辆改道等作作用，对车辆辆的运行实施施动态管理和和控制。系统控制模式控制是实现隧道道监控系统目目的的根本手手段。从系统统结构考虑，系系统控制应从从集散式控制制系统逐步发发展为现场控控制，从而提提高系统的可可靠性、维护护操作的方便便性与降低工工程造价，应应用现场总线线技术，由FCS（无中心控控制）代替现现在的DCS（集散式控控制）和PLC（可编程控控制）是发展展的必然趋势势；现场总线线作为一种开开放的、全数数字化、双向向、多站的通通信系统，近近年来得到了了迅猛的发展展和应用，具具有协议简单单开放、容错错能力强、实实时性高、安安全性好、成成本低、适于于频繁交换等等特点，在隧隧道智能化监监控中得到了了广泛的应用用。目前所应用的现现场总线来看看，模块化分分布式控制系系统，主要分分为三个系列列：（1）基于以太太网和Modbuus通讯协议的Openlline系列；（2）基于Opptomuxx和Modbuus通讯协议的MicrooDAC,OpenDDAC,OOpenLTT系列；（3）基于现场场总线Lonwoorks,Devicce,Prrofibuus的Microolon,DacNeet系列。系统网络结构形形式为确保隧道智能能化监控系统统的安全和高高可靠性，应应采用自愈环环网拓朴结构构形式，自愈愈环网拓朴结结构优点突出出，如果在环环网的某处发发生断路，它它将自动重新新配置网络使使通讯得以继继续。2.1.3设设备控制：、根据隧道内外的的交通状况、天天气状况、车车流情况，对对隧道内各交交通控制设备备进行远程控控制，通过中中央控制中心心传送到现场场的PLC；现场的PLC根据中央控控制中心的操操作指令行各各种操作命令令，将操作信信息实时返回回给中央控制制中心。同时时，各现场PLC控制单元应应能根据隧道道内的交通状状况对整个系系统进行控制制。当某一PLC控制单元在在进行控制时时，其它PLC控制单元能能监测到它的的信息，并作作出相应的处处理，同时，能能显示具体哪哪个PLC控制单元在在进行控制。设备控制还包括括通信、广播播、消防等设设备的监控。2.1.4状态态监视在中央控制中心心的显示器上上，通过电子子地图，直观观反应出隧道道内的图像资资料，实时显显示出隧道内内所有交通控控制设备、消消防设备、通通风设备、变变配电设备的的工作状态和和隧道内交通通状况的画面面。2.1.5故障障报警在系统检测到故故障信息后应应能立即弹出出故障窗口，以以闪烁的方式式在电子地图图上显示出相相应的故障信信息、故障点点和故障时间间；同时，自自动将该故障障信息存入故故障信息数据据库。2.1.6文档档生成对系统内各项信信息进行归纳纳、分析和整整理，并生成成所需的各种种报表，如操操作记录，报报警记录，日日报、月报、季季报和年报等等。2.1.7数据据统计与分析析对系统内测量的的模拟信息记记录到模拟量量历史数据库库中，同时根根据用户的需需要，将记录录在数据库中中的数据信息息进行统计与与分析，以生生成实时趋势势图和历史趋趋势图。2.2PLLC控制技术PLC是实现整整个隧道智能能化监控的最最关键设备之之一，通过设设在隧道内的的工业控制以以太光纤环网网，将现场的的PLC直接连接到到该网络上，利利用PLC网络技术来来实现分布式式采样，即在在被控点附近近设置采样单单元，就近完完成被控点的的状态采样和和控制输出，完完成该采样单单元内部各控控制信号的互互锁；即在各各采样单元之之间，通过工工业控制以太太网络进行通通讯，实现相相互协调、相相互控制的功功能；各采样样单元可独立立组成下位机机系统，实现现对隧道内设设备、交通状状况的监控。2.3视频检检测功能通过隧道内视频频监控系统的的摄像机所产产生的监控信信号，实施数数字化处理并并通过数学模模型运算，过过滤出事故报报警；从而实实现对隧道内内交通的实时时监控、事后后分析、检测测报警（如拥拥堵、逆行、弃弃物及停止等等）、交通测测量（流量、占占有率、平均均速度等）。视视频车辆检测测器应具有检检测视频图像像中每一车道道和同一行驶驶方向上所通通过的车流量量、瞬时速度度、车头时距距、道路占有有率、车辆长长度识别、检检测区域宽度度等功能。2.4闭路电电视监控系统统闭路电视监控主主要用于控制制中心值班员员监视隧道内内的实时交通通情况，辅助助值班员指挥挥行车。在发发生灾情时，及及时了解现场场的灾害和乘乘客疏散情况况。2.5紧急电话话系统隧道设紧急电话话，为驾驶员员提供一个直直接呼救求援援的专用通信信系统，对火火灾、交通事事故，采用热热线方式，直直通计算机主主机，并进行行声光报警，警警察接到报警警后立即响应应；同时，视视频检测器24小时监测隧隧道的运行情情况，指挥中中心对隧道的的发生事故通通过图像及时时记录与回放放，及时了解解隧道内发生生的情况，及及时通过电话话和语音进行行报警、提示示和处理。2.6有线广播播系统系统可对隧道内内来往车辆驾驾驶员播放各各种交通信息息等；在发生生紧急情况时时进行紧急情情况的通知，同同时，当收到到火灾报警信信号时，能自自动进入火灾灾紧急广播状状态，与火灾灾自动报警系系统实现联动动。2.7隧道通风风控制子系统统通风控制子系统统主要由风机机PLC控制器、隧隧道内区域控控制器、CO/VI检测器、风风速风向检测测器等组成。根根据隧道的通通风方式，分分别在隧洞中中间、进口及及通风竖井附附近设置了CO/VI检测器及风风速风向检测测器，系统应应能根据CO/VI和风速风向向检测器的检检测参数。对对洞内射流风风机采用“PLC风机控制器→PLC区域控制器→监控中心”的三级控制制。公路隧道火灾发发生时，隧道道内的最低风风速不应小于于2.5m//s，保证证在火灾发生生时，烟雾只只能顺着汽车车前进的方向向流动，而不不出现回流，如如图3中上方的图图示。这样不不仅火灾点前前端的车辆能能够迅速从隧隧道出口逃离离（因为烟雾雾流动的速度度远远小于汽汽车的速度），而而且更为重要要的是火灾点点后方的车辆辆由于不受烟烟雾的干扰，可可以从连通道道通过相邻隧隧道逃离火灾灾区。否则，将将给火灾点后后方的车辆逃逃逸带来许多多麻烦，如图图中间和下方方的图示。失火时汽车前进进方向示间图图32.8.隧道道照明控制照明控制子系统统主要由洞内内外亮度检测测器和区域控控制器完成，根根据检测到的的洞内外亮度度数据、交通通量变化以及及白天、黑夜夜等情况，根根据预计的照照明控制策略略控制隧道的的照明系统，调调节出入口以以及洞内照明明灯具的亮度度，防止黑洞洞和白洞效应应，保证行车车的安全畅通通，同时，在在满足照明要要求的情况下下达到节能运运行的目的。2.9电力监监控电力监控系统对对隧道变电所所及箱式变电电站的运行状状态进行监视视，监测高、低低压开关柜的的工作状态、各各断路器的开开关状态、故故障、电流、电电压、频率、有有功功率、功功率因素、变变压器温度等等参数，并对对供配电系统统设备及通风风、照明回路路进行监控。主要包括显示和和统计打印功功能；事件报报警和记录功功能；控制操操作和记录功功能；数据采采集和处理功功能；在线维维护和修改功功能；数据库库部分内容的的在线修改；；电能管理功功能；系统自自检功能。另外，变电所无无人值守功能能要求配备相相应的图像监监视设备和火火灾自动检测测及手动报警警设备，分别别纳入闭路电电视监视子系系统和火灾报报警子系统。2.10.隧隧道火灾报警警火灾报警方式分分为手动报警警按钮和火灾灾自动探测器器两种。手动报警按钮，在在隧道内应按按每50米一套设置置手动报警按按钮。在紧急急情况下由人人工按动报警警按钮，即可可将信号传到到隧道监控中中心。自动火灾报警探探测可采用分分布式光纤感感温自动探测测器，在隧道道内顶部敷设设感温火灾探探测光缆，对对隧道内进行行连续的温度度检测。该系系统利用光纤纤作为线性感感温探测器，该该探测器基于于光纤后向拉拉曼散射效应应，产生一个个比光源波长长长的光，称称斯托克斯(stokkes)光，和一个个比光源波长长短的光，称称为后斯托克克斯(antii-stokkes)光，光纤受受外部温度的的调制使光纤纤中的反斯托托克斯(antii-stokkes)光强发生变变化，anti--stokees与stokees的比值提供供了温度的绝绝对指示，利利用这一原理理可以实现对对光纤温度场场的分布式测测量，因此，感感温光纤可以以将环境温度度以连续的线线性方式表示示出来。该探探测系统还可可以准确地定定位温度发生生变化的确切切位置，定位位精确度可达达10cm。火灾报警系统接接受隧道内、变变电所、泵房房以及设备用用房内火灾探探测器的报警警信号，当隧隧道内发生火火灾时，发出出紧急信号，发发出声、光报报警信号，并并显示出火灾灾报警的具体体位置，经过过视频监控系系统自动将事事故地点显示示在相应的工工作站和大屏屏幕上，并启启动相应的控控制预案，如如启动应急照照明、通风、消消防灭火等设设施，发布交交通诱导信息息，调度救援援车辆及人员员等，以便能能快速、有序序地疏导隧道道内的车辆和和人员，保障障隧道及司乘乘人员的生命命财产安全。2.11交通信信号控制交通信号控制主主要是用于协协助疏导交通通、给司机提提供信息，以以保证道路畅畅通。在隧道道两端入口前前设置交通信信号灯，由控控制中心通过接收收其他系统的的指令决定信信号灯的开关关及时间的长长短。在隧道入口处设设置一个可变变限速标志和和一个可变情情报板，控制制中心根据隧隧道内的交通通状况，编辑辑和发送交通通信息、运营营指令、路况况资料、限速速、报警信息息等多幅信息息，控制进入隧隧道的车流量量，以避免或或排除隧道内内交通阻塞，引引导车辆运行行，并当突发发事件发生时时关闭隧道通通行，在隧道入口处设设车高红外检检测器，对进进入隧道的车车辆的进行车车高测量，发发现其高度超超出隧道的设设置许可，配配合车牌识别别系统，启动动语音系统、视视频检测系统统，对车辆的的禁止驶入