城市隧道監控系統瞬時故障分析與控制研究

毛黎華

摘 要

隨著我國經濟的快速發展，城市建設中隧道工程越來越多，對隧道電子控制系統維護技術要求不斷提高，這是社會發展的必然結果是順應經濟的可持續發展的必然趨勢。本文對城市隧道控制系統故障中經常發生又較難處理的瞬時故障進行分析，提出比較先進預防策略以及控制方案，并在實踐中收獲了比較好的效果，對于促進我國城市建設長遠發展具有重要的現實意義。

【關鍵詞】隧道監控系統 故障分析 瞬時 控制策略

城市隧道電子控制系統對于提高隧道的安全運行具有重要意義，突發的比如隧道內照明系統、PLC中央控制單元、監控系統等各種系統故障常常會立刻引起整個隧道交通中斷，因此，提高城市隧道電子控制系統的安全性，降低故障發生率，對于城市交通安全運營都起著重要作用。對城市隧道電子控制系統故障分析及控制進行的研究，可以大大提高隧道電子控制系統故障發生的預防能力，促進系統設備的穩定性和突發情況的系統應急工作效率的不斷提升。

1 城市隧道控制系統故障的類型

現代化建設中，城市隧道電子控制系統的正常運行，對于維持隧道的正常運轉具有重要作用，可以保證城市交通的正常秩序，促進城市經濟的持續發展。一般情況下，城市隧道控制系統的故障可以分為兩種類型：永久性故障和瞬時故障，都會對城市交通造成一定影響。我國城市隧道控制系統的故障中，永久性故障的處理方法較多，技術比較成熟，因此，進行維修時難度不大，而瞬時故障則是由系統自身和外界多種因素造成的，導致系統功能受到限制，不能對城市隧道交通進行及時有效的監控，嚴重時還會帶來巨大經濟損失。在實際運行中，瞬時故障的發生率要比永久性故障的發生率高很多，受到系統性能、設備大小、運行速率和電壓等的影響，具有不固定性、不確定性和多樣性等特點。

2 隧道控制系統故障分析和控制策略

在城市隧道電子控制系統中，安全技術的不斷運用，對于降低故障發生率和有效控制系統故障具有重要影響，一般情況下，采用無線傳感網絡技術（WSN），可以及時監測和反饋系統故障，常用的是路由協議，少數資料顯示IEEE802.15.4通信協議也可以用于系統的安全監測，使隧道電子控制系統故障率得到有效降低。瞬時故障并不是真正意義上的設備故障，而是在整體集成環境中的鏈路鎖死或是運行阻礙，因此在實際的工作中單一的設備排查并不能解決問題，本文研究的是以可靠性為中心的維修和預防策略，國際上稱作為RCM，可以對系統功能和故障進行及時分析，確定故障發生所帶來的后果，與此同時，對整個電子控制系統進行邏輯化決斷和確定預防策略，從而保證城市隧道電子控制系統的正常運行，提高系統設備的運行效率。

在系統性能發生變化時，RCM 首先會對整個系統的故障進行監測，采取預防性維修策略，這樣操作的目的有兩個：一是可以提升電子控制系統的功能性，在故障真正發生前進行維修，降低故障發生后帶來的后果，從而維持系統的正常運行；另一個目的是及時修補系統性能故障，防止故障發生。然后，RCM可以對系統的數據進行對象分析，根據不同的故障原因和設備的性能、維修方法等，確定故障預防策略和維修措施，同時，記錄新的故障問題，并進行及時分析，以提高城市隧道電子控制系統故障的控制力。

3 城市隧道電子控制系統故障控制的應用方案和成功案例

在城市隧道監控中，控制系統有現場監控設備、遠程監控中心、PLC控制設備和總線等，遠程控制中心將收到的信息及時傳送出去，轉換為PLC的執行命令，并通過總線發送出去，從而讓PLC對隧道電子控制系統進行有效控制。例如：針對警報電源，進行預警和故障報告操作，及時分析故障和排除故障，最終自動解除警報。城市隧道電子控制系統中，基于ZigBee的通訊協議，可以更好進行故障分析，對每個隧道進行有效監控，大大提高整個城市隧道電子控制系統的運行效率。本文介紹的是根據RCM來進行的隧道電子控制系統故障分析和控制，在RCM的實際應用中，需要隧道系統電子控制系統的數據庫和系統發生過得故障記錄，以對城市隧道電子控制系統故障進行全面分析，提出更有效的預防策略和維修策略。

3.1 維修策略

3.1.1 常態檢修

有效控制隧道電子控制系統故障發生，降低故障發生率的預防策略中，日常養護是最重要的措施，防止靜電反應、保持攝像頭清晰、及時給機房通風和散熱等。一般情況下，室外溫度保持在-20℃和60℃之間，室內溫度在5℃和35℃之間。對于表面的故障，事先準備好想要的元器件，在故障發生進行及時檢修。

3.1.2 視情維修

借助于各類監測儀器等硬件大力開展視情維修，對數據、各種設備信息進行及時采集，從而保障系統在故障發生時可以及時報警等。通過PLC、D/A、I/O等進行現場監控，實現對整個城市隧道電子控制系統的故障分析和控制。實現計算機輔助維修管理，由計算機完成維修數據的收集、分析、處理，并對維修計劃做出預測和決策。對隧道機電設備的維修管理從時間維修逐步過渡到狀態維修模式，保證設備在壽命周期內處于良好的技術狀態，對可能發生的故障進行及時消除，防止故障出現，達到預防維修的目標。

3.1.3 技術提升

積極開展隧道機電設備可靠性、維修性的基礎研究。包括各種技術管理標準、經濟管理標準、維修技術標準、設備管理人員的工作標準以及維護修理的各種定額標準等，逐步形成科學的現代化維修管理制度。系統研究隧道機電設備的可靠性、維修性，找出設備的薄弱環節，不斷改善和提高隧道機電設備的可靠性和維修性，提高設備的開機率和可用度，大力推廣無維修設計，引進先進技術，促進我國城市隧道電子控制系統安全性的不斷提高。

3.2 成功案例

杭州城市隧道數量眾多，在大大小小近十條城市隧道的監控系統維護過程中，RCM的應用起著非常重要的作用。如在杭州某隧道，應用RCM的技術維修模式，在中央計算機監測到區域內某個攝像頭傳回的監控圖像時有時無，但PLC控制的照明、及可變情報板等尚正常時，就產生分析預警，現場工程師根據數據分析果斷偵測單向光纖線路，利用搖表等儀器成功估算出光纖接觸不良的距離范圍。因為隧道交通的特殊性，允許封道一般都在凌晨時段，因此我們及早組織現場技術工程人員及時開槽，并用臨時網路代替光纖備用，成功的在交通影響最小的情況下解決了光纖熔斷點的修補，實地中發現此光纖斷層已非常明顯，可能由于地面的熱脹冷縮作用，已接近斷開，此項修補非常及時，避免了大的瞬時故障的發生。試想一下，如果未能及時處理，當光纖真正斷點出現，那將會是怎樣的情形，照明控制瞬時中斷，信號燈瞬時中斷，短時間內就會引起交通混亂，而此時再來做技術偵查將會是多么復雜的工程，不說影響面和時間單單是設備檢測就會產生巨額費用。因此，應用RCM的維修管理模式不論是對提高效率還是對經濟效益來說都是非常成功的，給我們帶來維修管理系統的全新理念，帶來最大限度的保障。當然在實踐中我們仍將不斷摸索。

4 結束語

綜上所述，在現代化建設中，RCM是先進的維修管理模式，其在眾多系統管理中具有明顯的實用性、高效性等特點，數據更規范準確、傳遞及時、決策可靠、反饋暢通，并向可視化、網絡化和智能化維修管理系統方向發展，對城市隧道電子控制系統故障分析和控制中起著重要作用，相信它的應用也可推廣至公路隧道以及大橋監控上，應用領域廣泛。在實際應用中，提高城市隧道電子控制系統故障分析控制能力，才能保證城市隧道交通的安全性和穩定性，促進我國市場經濟長遠發展。

參考文獻

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作者單位

浙江大學（杭州江南人才服務有限公司派遣） 浙江省杭州市 310013endprint