高速公路隧道機電設備監控數據級聯系統

馬 閱 軍

(山西省交通科學研究院，山西 太原 030006)

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高速公路隧道機電設備監控數據級聯系統

馬 閱 軍

(山西省交通科學研究院，山西 太原 030006)

高速公路隧道機電系統的監控數據通過中間件和級聯協議，由低到高從隧道管理站、路段中心、片區中心向省中心逐級上報,該系統具有規范的傳輸協議文本，有效保障了各級監控中心對所管轄路段隧道路況的及時了解，保證了應急指揮的及時性和準確性，是確保高速公路行車安全強有力的一環。

高速公路，機電設備，數據級聯，監控數據

0 引言

目前，全國高速公路路網可謂是四通八達，極大地拉近了城市之間的距離，方便人民群眾的出行。與國省道相比，高速公路具有行車速度快、單一方向通行、沒有急彎陡坡、封閉性強等眾多利于快速行車的優勢，而高速公路隧道便在其中發揮著重要的作用。與普通國省道盤山公路相比，隧道的開通極大地縮短了兩地間的距離，也避免了彎曲山路車速緩慢、安全性差的缺點，加快了行車速度。雖然隧道為方便出行提供了各方面的好處，但與之共存的則是隧道環境相對密閉，一旦發生突發情況，不利于及時發現處理，容易引發大的事故。因此，高速公路在隧道監控上也配備了較多的物力和人力。隧道內隨處可見各類相關的監控設備，包括視頻監控、環境監控、行車引導監控等；在隧道管理站，監控人員24 h不間斷地掌握隧道路況信息，發現問題及時通知、上報、處理解決。

然而，為了掌握整個區域，如太原市，甚至整個山西省高速公路隧道的運行情況，一方面便于在有突發情況時，有效地在路網級層面進行控制指揮，另一方面，多處監控管理，便于隱患的及時發現，山西省高速公路管理局提出一套高速公路隧道監控數據上傳的級聯協議。根據該協議，隧道監控數據通過隧道管理站、路段中心、片區中心、省中心逐級上報，在任意一處綜合監控平臺，均能看到隧道監控設備的工作狀態，有效地保障了隧道內環境的安全和路況的穩定。

1 監控數據入庫

高速公路隧道監控系統包含多種機電設備，如情報板CMS、車檢器VD、車道指示器LS、交通信號燈TS等，每類設備在保障道路安全或順暢中發揮其自身的作用。情報板通過文字顯示，直觀地為出行者說明前方路況或提供高速公路基本服務和應急救援信息。車檢器利用線圈或微波原理測量道路車流量、車速等數據，為高速公路管理部門進行路況預測或今后的規劃提供基礎數據。車道指示器引導司機快速進行車道選擇，判斷隧道內前方車道通行情況，減少甚至避免擁堵和事故的發生。

各類監控設備在正常工作期間，存在其唯一的狀態參數。隧道管理站的隧道監控軟件時時刻刻更新當前所有設備的工作運行狀態，對設備是否正常運行、當前運行參數、操作指令下發等均有記錄。隧道監控軟件會根據每一個設備的狀態對設備當前工況進行數據庫存儲。對于可控設備，保存設備當前的狀態數據，如果有操作員干預，在數據庫中記錄操作日志，并將新的設備狀態記錄入庫。對于不可控設備，如環境監測設備，將定時或按照數據實時變化，將實時新數據入庫記錄。所有監控數據按照特定格式記錄保存在高速公路數據存儲服務器中，以備后續數據級聯或查詢使用。

2 監控數據級聯

山西省高速公路監控系統數據級聯總共分為四級，由高到低分別為省中心、片區中心、路段中心和隧道管理站。級與級之間確保網絡通暢后，通過數據傳輸中間件進行數據交互，傳輸xml格式文本信息，實現監控數據級聯的目的。數據交互只在上下級之間進行，不存在直接的跨級傳輸，跨級發送信息均需逐級上報或逐級下發轉送。

機電設備數據級聯系統傳輸的數據包括高速公路基礎信息及附屬機構，如橋梁、隧道等信息、機電設備基礎信息及實時的狀態和采集到的數據信息、上下級發送指令和回復響應信息等。其中，基礎信息及附屬機構等數據通過中間件配置文件進行同步傳送；機電設備的基礎數據等通過上級發送請求，下級進行響應回復的方式獲取。機電設備的實時狀態數據由下級主機主動上報，上級接收處理信息即可。

隧道機電設備監控數據級聯協議使用xml格式文本進行通信，每條信息存放在一條xml字符串中，通過中間件一次性發送完成。該字符串使用GBK編碼，根節點為MsgPackage。內容中包含4個子節點，分別為identity，head，subPackage和returnState。其中identity存放上下級雙方的標識符，如上級目標地址代碼和下級源地址代碼，用來識別發送對象和接收對象的基本屬性；head中存放本次數據的基本類型信息，如業務編碼、創建時間、消息類型等；subPackage中存放具體傳輸數據；returnState中存放目標主機的響應反饋，如接收成功、消息解析失敗、未知錯誤等，若不存在反饋，即為空。

在進行設備列表請求時，數據subPackage包中的信息包含識別該信息屬于REQUEST的類型字段，請求發生的時間以及對應請求設備列表的名稱。

在進行設備列表響應時，數據subPackage包中的信息包含識別該信息屬于RESPONSE的類型字段以及具體設備ID、類型和創建時間。

在進行設備屬性請求時，數據包中包含希望得到回復屬性的設備ID，根據該設備ID，下級主機回復對應的設備屬性。隧道機電設備的屬性包括設備通用屬性和特有屬性兩部分。設備通用屬性包括設備編號ID、設備描述description、設備類型type、設備狀態status、設備狀態描述statusMessage、設備的生產廠家mfrs、設備型號model、設備的經度位置longitude、設備的緯度位置latitude、設備的樁號位置position、設備的方向direction、車道號channel、設備所屬路段編號road、設備所屬的隧道編號tunnel。

設備的特有屬性針對不同的設備具有各自的屬性。例如情報板的特有屬性包括情報板的寬度width、高度height、正在顯示的內容content以及正在顯示的內容的base64編碼格式內容playlist。車檢器的特有屬性包括數據的采集時間time、上行車流量upFlux、上行平均車速upSpeed、上行占有率upOcc、下行車流量downFlux、下行平均車速downSpeed、下行占有率downOcc。針對不同的設備，特有屬性表征其關鍵狀態參數或測量參數，利用數字、代碼或英文單詞說明其參數的含義。

機電設備監控數據級聯系統通過提取保存在監控數據庫中的設備狀態參數，結合級聯協議，將設備狀態字段及相關信息整理為標準格式，發送上報，完成監控數據的上傳。

3 結語

高速公路隧道機電設備監控數據級聯系統能夠充分保障監控信息的實時級聯，各類設備所監測到的狀態參數能夠快速準確地傳遞至相關監控或管理部門，是高速公路安全運營重要的一環。

[1] 邵利軍.高速公路特長隧道應急聯動預案系統研究[J].山西交通科技,2013(20):179-180.

[2] 李朝霞.King SCADA組態軟件在特長隧道群監控中的應用[J].山西交通科技,2013(20):164-165.

[3] 張 偉.高速公路視頻監控系統聯網技術的研究與實現[D].上海：上海海事大學,2004.

[4] 徐永實.高速公路交通流運行狀態實時監控技術研究[D].南京：東南大學,2004.

The linkage system of monitoring data for mechanical and electrical equipment on highway tunnel

Ma Yuejun

(Shanxi Transportation Science Research Institute, Taiyuan 030006, China)

The monitoring data of mechanical and electrical equipment on highway tunnel is reported by level from Tunnel Station, Road Center, Part Center to Province Center by message middleware and standard. The submit system is based on a transport protocol specification guaranteeing the road condition is found immediately by the monitoring center effectively and emergency command fast and accurate. The system works hard at the safety driving on highway.

highway tunnel, mechanical and electrical equipment, linkage system, monitoring data

1009-6825(2017)16-0177-02

2017-03-17

馬閱軍(1990- )，男，碩士，助理工程師

U458.1

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