隧道群監控平臺集約化管理技術方案

徐洪武

摘 要：隧道監控系統包括通風控制、照明控制、交通誘導及控制等，是高速公路監控系統的重點組成部分，而隧道群監控平臺又是隧道監控系統的核心。隨著浙江省"智慧高速"建設的逐步推進，為提升隧道群營運水平、管理效率，通過組織結構的調整實現集約化改制，通過對監控系統改造等措施，提高管理水平和節約運營成本。

關鍵詞：隧道；監控平臺；集約化管理

中圖分類號：U453 文獻標識碼：A

針對浙江省隧道群監控軟件品牌眾多，標準不一，互連互通性差等特點，為滿足平臺集約化管理的需求，實現各分中心對隧道群的設備直接管理和控制，需對各監控分中心和隧道所的隧道群監控軟件重新進行開發和整合，形成一個統一的操作和管理平臺，使改制后的監控中心、分中心對隧道群設備具有遠程控制功能，實現與省級聯網監控平臺對接。同時保留隧道所本地控制功能，確保在分中心出現通訊網絡故障時本地可進行應急控制。

一、監控管理平臺集約化改制

通過監控資源整合以減少管理層級，以實現集約化管理為目標，將隧道所的監控、指揮調度職能需整合到分中心，將現在的“中心-分中心-隧道所”三級監控管理體制，整合為“中心-分中心”二級監控管理體制。隧道控制改造的目標是將隧道段設備控制集中至各分中心。在原隧道管理所處設置與監控分中心統一的隧道監控軟件平臺，從而在隧道出現緊急情況或分中心與原隧道所之間的通信出現故障時，原隧道管理所處可以對隧道內設備進行控制。在原隧道管理所處設置服務器與數據庫，形成分布式的服務器和數據庫架構，減輕監控分中心的數據壓力，提高系統運行的穩定性。

二、監控系統集約化技術升級原則

1 統籌規劃、分步實施。做好全路段整體規劃，以監控分中心為單位，分步實現監控分中心對隧道所的直接控制，并滿足監控中心數據采集和設備控制的需求。

2 平臺統一、權限分級。開發的監控管理平臺需能兼容底層不同品牌設備的數據接口并可實現控制，實現監控分中心管理平臺界面、架構統一。

3 安全可靠、易于擴展。遵循國家有關標準和安全保密規定確保系統的安全、可靠、穩定和持續運行。同時具備前瞻性、拓展性，滿足信息發展的需要。

三、監控系統改造實施方案

（一）系統總體架構

根據隧道群監控平臺集約化管理應用需求和建設目標分析，整個信息系統的系統總體框架可分為：基礎設施和服務層、數據資源層、平臺服務層、應用層以及用戶層五個部分，同時綜合考慮監控系統的信息化標準體系建設和信息安全、系統運維管理。該系統的總體框架如圖1所示。

（二）系統功能模塊設計

根據相關系統的實際需求調研情況的整理和分析，整個系統的功能模塊組成情況如圖2所示。從整個隧道監控系統來看，主要分為日常管理和應急聯動處置兩大部分，而日常管理中的圖形管理模塊將作為整個系統的服務門戶，底層由設備報警及控制和視頻監控兩大部分提供業務邏輯及應用服務的支撐。需特別說明的是，系統管理相關模塊包含在日常監控管理子系統中。

（三）感知信息采集與控制

考慮到隧道監控系統以各類設備的實時控制及穩定性，為提高隧道監控系統從三級管理到兩級管理體系的順利轉變，進一步提高和增強設備感知數據信息采集及控制處理的實時性、穩定性和可靠性，采用技術已非常成熟DCS（Distributed Control System，分布式控制系統）控制技術及相關產品，用以提高信息采集及控制的高性能處理能力。在各個隧道所及各監控分中心，布署一套基于分布式實時現場控制及分布式總線技術相互融合的DCS系統產品，之間通過網絡構建成一個實時、高效且穩定的動態實時控制及總線服務系統，該服務系統內嵌了海量實時數據庫（以時間序列方式對數據進行存儲，以資產表的方式對數據進行訪問，支持高效的數據壓縮技術，數據讀寫速度比普通關系數據庫快幾百倍），UWinTech控制服務系統作為整個數據采集及控制子系統的核心，經內部專用通訊網絡，下與各隧道所的PLC控制器連接，上與各隧道所、監控分中心及中心的隧道監控系統連接，充分利用分布式實時總線技術，使各個分布式節點的檢測或控制信息能實時達到同步狀態，為各個層面的隧道監控系統應用提供了實時、準確、穩定的設備檢測信息獲取及控制的強大支撐。系統將提供集成開發環境、硬件配置，實現硬件資源的設計管理，實時數據庫與歷史數據庫組態實現隧道項目數據庫，畫面開發與運行系統實現項目所需的流程顯示、交互操作等人機界面，算法編輯器實現工程項目的控制策略；各功能模塊生成相關的硬件配置、實時數據庫、歷史數據庫、流程監控畫面、控制算法程序以及各類報表的目標文件，并下載至各個控制站或操作站，協同實現系統工程的設計功能。

（四）各系統功能

1 通風控制。通風檢測控制是在適時檢測隧道內CO、VI、風速風向等參數的基礎上，將這些數據傳到隧道控制室的通風控制模塊，計算機以檢測到的環境參數（CO、VI、風速風向）為依據，配合交通控制狀態，選擇風機的控制方式，在保障行車安全的環境條件下，盡量減少風機的運轉，從而達到保證隧道正常運營而且節約能源的目的。

2 照明控制。隧道照明控制是能根據檢測到的隧道內外光強數據、交通量變化以及白天、黑夜等情況，控制隧道的照明系統模塊，通過這個模塊可以調節出入口以及洞口的照明，保證行車的安全，以及在滿足照明要求的情況下達到自動節能運行的目的，同時還需要負責對洞內照明以及照明控制設備的狀況進行監視。

3 交通誘導及控制。交通誘導及控制模塊其實是一個綜合管理及控制模塊，其主要用于當隧道群內正常交通狀態和有交通事故、火災以及施工等特殊情況時的交通控制，系統可通過車輛檢測器、火災報警系統、緊急電話系統、閉路電視系統、隧道環境監測系統等警告的信息，對信號系統發布指令，合理地控制交通，以達到減少事故，充分有效地使用隧道的目的。通常在異常情況下，監控員實時利用監控中心控制計算機，按照一定的計算模式進行分析、判斷和決策，并將最終決策結果和控制命令通過通信系統傳輸到現場監控系統有關設備，達到調節和控制隧道內交通狀況，保證隧道通行的暢通及安全。誘導方案可分為擁擠狀態誘導方案和交通事故狀態下的誘導施救方案。在隧道發生交通事故后，施救方案決策過程需根據現場的具體實際情況，并參照隧道事故處置預案執行流程最終確定的事故救援方案。

4 其他系統。其他系統在原有系統功能的基礎上，在統一的集約化監控平臺管理下，發揮各大區域的管理效應。

結語

為實現隧道群監控平臺集約化管理，在監控系統改制完成后，各級監控管理人員可通過該系統，依照監控目標和相關規定，及時下發照明、通風、橫洞門、廣播、信息發布、交通流控制等信號實現現場管理。通過電力監控、液位顯示等信息采集信號，對隧道內重要的保障性設備進行監控和管理，實現隧道日常管理控制零距離。在隧道內發生緊急情況時，消防、視頻、安全設施、信息發布和交通流控制功能均會自動按應急處置預案下發到各隧道，實現突發事件處置自動化、智慧化。

參考文獻

[1]王莉.多條隧道控制中心的集約化建設[J].中國市政工程，2010 .