福建平潭海峽大橋監(jiān)控系統(tǒng)研究

林明杰

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計院 福州 350001)

福建平潭海峽大橋于2014年6月全線建成通車，海峽大橋橋梁長約3 510 m，由南北兩幅橋梁組成雙向6車道高速公路。

作為福建省內(nèi)第一座真正意義的跨海特大橋，它結(jié)束了平潭近40萬居民只能通過輪渡進(jìn)出平潭島的歷史，從根本上解決了制約平潭經(jīng)濟發(fā)展的交通瓶頸問題，對改善平潭投資環(huán)境，加快平潭綜合實驗區(qū)的開發(fā)開放，以及完善福建省及國家干線公路網(wǎng)具有十分重要的意義。

平潭海峽大橋作為平潭島出入唯一通道，車流量大，交通復(fù)雜，出現(xiàn)交通事故后救援難度大。且處于臺風(fēng)影響區(qū)域，氣候多變，對交通出行及運營管理影響極大。本次設(shè)計主要針對跨海大橋道路交通監(jiān)控、信息發(fā)布及氣象監(jiān)測進(jìn)行重點設(shè)計[1]。

根據(jù)《高速公路監(jiān)控技術(shù)要求》(2012年第3號公告)要求，特大橋區(qū)段宜設(shè)置車輛檢測器、氣象檢測器、閉路電視攝像機、可變信息標(biāo)志和車道指示標(biāo)志等監(jiān)控設(shè)施。

1 監(jiān)控系統(tǒng)功能

平潭海峽大橋監(jiān)控系統(tǒng)主要反映大橋路段交通運行情況，系統(tǒng)主要用于交通監(jiān)控、交通信息和氣象信息的采集、分析、發(fā)布及交通疏導(dǎo)[2]，主要功能如下。

1) 信息采集功能。通過外場設(shè)備對交通信息、氣象信息、圖像信息、設(shè)備運行狀態(tài)信息進(jìn)行實時采集。

2) 信息處理功能。對已采集的各類信息進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、入庫、處理并以此做出相應(yīng)的控制方案。

3) 顯示功能。顯示大橋全路段交通運行情況、設(shè)備運行狀態(tài)及各種交通數(shù)據(jù)。

4) 查詢功能。可以對交通量、收費數(shù)據(jù)及圖像進(jìn)行查詢。

5) 報表統(tǒng)計及打印功能。

6) 系統(tǒng)自動診斷功能。

7) 協(xié)調(diào)處理功能。

2 監(jiān)控系統(tǒng)方案

2.1 監(jiān)控管理中心

平潭海峽大橋監(jiān)控設(shè)施由東瀚監(jiān)控分中心負(fù)責(zé)管理，監(jiān)控分中心同時對全路段交通進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，可進(jìn)行交通參數(shù)檢測、異常情況處理、閉路電視監(jiān)視、交通信息發(fā)布及系統(tǒng)日常運行操作，對路段的交通數(shù)據(jù)及其他各種參數(shù)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計和打印；向上一級監(jiān)控機構(gòu)傳輸圖像和數(shù)據(jù)，并接受其指揮控制。東瀚分中心由計算機網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、閉路電視(CCTV)子系統(tǒng)、控制臺和監(jiān)視墻等組成[3]。監(jiān)控分中心計算機網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)構(gòu)成見圖1。

圖1 監(jiān)控分中心計算機網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)構(gòu)成圖

2.2 外場監(jiān)控設(shè)備

外場監(jiān)控設(shè)備主要有視頻監(jiān)控、車道控制、信息發(fā)布及氣象檢測等設(shè)備組成[4]，外場監(jiān)控設(shè)備布設(shè)見圖2。

圖2 平潭海峽大橋外場監(jiān)控設(shè)備布設(shè)圖

1) 視頻監(jiān)控。平潭海峽大橋全線按約500 m間距設(shè)置1套高清遙控攝像機，采用200萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機，4.7～94 mm變焦鏡頭，20倍以上光學(xué)變焦。與車道指示標(biāo)志共用門架安裝，安裝高度8 m。同時在通航孔附近設(shè)置4臺高清航道攝像機，實現(xiàn)24 h遠(yuǎn)程監(jiān)控、實時記錄航道現(xiàn)場情況，及時發(fā)現(xiàn)航標(biāo)狀況、船舶航行狀況和占用航道等現(xiàn)象，確保航道暢通及大橋安全。

2) 車道指示及車速控制。全線按約500 m間距設(shè)置1 套門架式車道指示標(biāo)志，且約每1 km間距設(shè)置1套限速標(biāo)志，用于交通誘導(dǎo)、限制超速，以保障行車安全。顯示板顯示面積為1.08 m×1.08 m，每個車道上方各設(shè)一塊顯示屏，可根據(jù)需要顯示紅色“×”和綠色“↓”“↙”及當(dāng)前限制速度。

3) 信息發(fā)布。在平潭海峽大橋兩側(cè)橋頭前方分別設(shè)置小型可變信息標(biāo)志，可變信息標(biāo)志可顯示各種文字，用于大橋上及相關(guān)路網(wǎng)發(fā)生交通異常時，值班員根據(jù)異常事件的具體情況發(fā)布相關(guān)的交通控制和疏導(dǎo)信息，使駕駛員了解前方路段交通狀況并做出判斷。

4) 車輛檢測。在平潭海峽大橋兩側(cè)橋頭前方分別設(shè)置有微波車輛檢測器，用于采集路段內(nèi)交通量、速度、車流密度、車輛占有率、車頭時距和車頭間距等交通流信息，可清楚地了解當(dāng)前時段的交通狀況，以便實施更為有效的控制。

5) 氣象檢測。沿線在橋頭及橋中通航孔處分別設(shè)置1套氣象檢測器，主要用于檢測海峽大橋的天氣狀況，可以自動化收集氣象信息，為道路的運營管理者和道路使用者及時提供準(zhǔn)確的氣象信息。氣象檢測器配備的傳感器有：溫度檢測器、濕度檢測器、風(fēng)速風(fēng)向檢測器、雨量檢測器、能見度檢測器、路面檢測器等。

6) 照明控制。沿線在海峽大橋上設(shè)置有路燈照明，為實現(xiàn)對路燈的遠(yuǎn)程控制，在跨海大橋橋頭兩端的配電箱處分別設(shè)1套本地控制器，實現(xiàn)對該配電箱管轄的大橋照明進(jìn)行控制。

遠(yuǎn)期隨著交通量的增加，增加視頻事件分析檢測系統(tǒng)，與交通信息發(fā)布系統(tǒng)聯(lián)動，完善交通異常自動監(jiān)測，提高分析精度，增強對過往車輛的信息發(fā)布。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸方案

外場設(shè)備通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機構(gòu)成光纖自愈環(huán)網(wǎng)上傳至監(jiān)控分中心，本地控制器根據(jù)所轄范圍內(nèi)車道指示標(biāo)志、限速標(biāo)志的類型而配備相應(yīng)數(shù)量的DI/DO及 RS232/485接口模塊。所有本地控制器通過工業(yè)以太網(wǎng)交換機構(gòu)成千兆光纖自愈環(huán)網(wǎng)，將采集到的數(shù)據(jù)直接上傳至監(jiān)控分中心。

2.4 圖像傳輸方案

沿線監(jiān)控圖像傳輸模式采用光纖點對點星型組網(wǎng)方案，即沿線遙控攝像機視頻和控制信號通過數(shù)據(jù)光端機點對點方式直接上傳至監(jiān)控分中心的視頻以太網(wǎng)交換機，進(jìn)行存儲上墻。

3 應(yīng)用成果

本工程在平潭海峽大橋上共設(shè)置了14臺高清遙控攝像機、11處車道指示標(biāo)志、1套氣象檢測器、2套車輛檢測器及2套可變信息標(biāo)志等外場監(jiān)控設(shè)施。

運營管理部門通過高清遙控攝像機直觀、及時地觀測橋面交通運行情況和事故現(xiàn)場，對特殊時間進(jìn)行確認(rèn)，為救災(zāi)排險提供第一手信息。氣象檢測器則采集氣象信息，運營管理部門針對特殊天氣情況，發(fā)布交通誘導(dǎo)及車道控制信息，必要時進(jìn)行限速封道。本工程的實施為跨海大橋管理部門交通策略的制定、控制指令的下達(dá)提供最直觀和最直接的信息支撐，有效保證道路順暢和車輛通行安全。

4 結(jié)語

平潭海峽大橋監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)運營管理部門需求并結(jié)合項目實際情況及特殊性，通過視頻監(jiān)控、信息發(fā)布、車道控制等系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)對跨海大橋全方位、多功能地有效監(jiān)控，確?？绾４髽蚪煌槙?、通行安全。

[1] 劉志勇.杭新景高速公路延伸線(之江大橋)機電工程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)方案分享[J].公路交通科技，2012(12)：67-70.

[2] 陳小妮.南京長江第四大橋監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J].中國交通信息化,2013(增刊)：47-49.

[3] 周強,王磊.青島海灣大橋監(jiān)控熊外場設(shè)施實例分析[J].黑龍江交通科技，2013(9)：134-135.

[4] 毛頓.江蘇潤揚大橋交通監(jiān)控系統(tǒng)[J].中國交通信息化，2011(6)：101-102.