隧道監(jiān)控系統(tǒng)的智能化應(yīng)用

朱洪亮

山西省交通規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司 山西太原 030012

隧道是公路工程重要組成部分，它的采用能有效克服山脈地形造成的阻礙及影響，使公路具有良好線形，為行車提供便利，保證經(jīng)濟(jì)效益。但隧道環(huán)境復(fù)雜，安全風(fēng)險(xiǎn)高，隧道中的實(shí)際情況無法從外部獲得，這就需要采用監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)時(shí)掌握隧道內(nèi)部實(shí)際情況，并通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)信息的動(dòng)態(tài)采集，為隧道運(yùn)行管理和控制提供正確決策，保證隧道通行效率與安全，避免交通事故的發(fā)生。

1 隧道智能化監(jiān)控系統(tǒng)主要構(gòu)成與功能

某隧道工程總長2．8km左右，由兩條11m半徑單向雙車道單洞隧洞構(gòu)成，在隧道的中央控制室中，包含以下組成部分：集中控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)、工作站、顯示屏及監(jiān)視裝置。在場(chǎng)外設(shè)有一系列終端裝置，其中，設(shè)于外場(chǎng)的監(jiān)控設(shè)備主要用于對(duì)隧道中實(shí)際交通流量信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集；設(shè)于控制室中的監(jiān)控及控制部分可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、緊急通訊與視頻監(jiān)控，同時(shí)還能以遠(yuǎn)端系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集到的信息為依據(jù)發(fā)出控制指令。

該智能化監(jiān)控系統(tǒng)的主要目標(biāo)在于以采集到的各類交通信息為依據(jù)，及時(shí)做出和交通狀況相符的變化。信息還會(huì)傳輸至管理中心，于中心完成分析處理后，以分析結(jié)果及預(yù)設(shè)系統(tǒng)為依據(jù)，對(duì)車輛進(jìn)出進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的有效管制。當(dāng)有事故發(fā)生時(shí)，控制中心能迅速采取有效措施，向現(xiàn)場(chǎng)人員提供解決辦法，對(duì)行車組織予以有效優(yōu)化。可見，通過對(duì)這一監(jiān)控系統(tǒng)的合理應(yīng)用，能有效提高隧道通行能力，對(duì)突發(fā)性事件進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，避免交通堵塞[1]。

該智能化監(jiān)控系統(tǒng)具備以下功能：

（1）對(duì)包含車輛檢測(cè)與環(huán)境在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集。

（2）對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，獲得占有率和交通流等相關(guān)數(shù)據(jù)，據(jù)此對(duì)事故進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)向不同的設(shè)備下達(dá)指令，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制目標(biāo)。

（3）在顯示屏上實(shí)時(shí)顯示所有設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，包括檢測(cè)參數(shù)與組態(tài)工況。

（4）對(duì)隧道中所有事故的發(fā)生時(shí)間、位置及損壞情況進(jìn)行記錄，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。

（5）系統(tǒng)自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)告，用于數(shù)據(jù)的查詢及統(tǒng)計(jì)。

（6）系統(tǒng)能自行完成外設(shè)、硬件及軟件的檢測(cè)，如果存在問題或隱患，則能立即報(bào)警和處理。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

（1）隧道的空間有限，所以車輛檢測(cè)借助環(huán)形圈檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)，將環(huán)形線圈埋設(shè)在隧道中路面以下，以此進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)各段落實(shí)際車流量和密度等進(jìn)行計(jì)算。在隧道東線與西線均布置四個(gè)斷面用于檢測(cè)，各斷面均設(shè)置一套完整的檢測(cè)裝置，以此檢測(cè)確定各斷面實(shí)際運(yùn)行參數(shù)。

（2）為掌握隧道中的實(shí)際狀況，并保證監(jiān)視的連續(xù)性，在隧道中共安裝48個(gè)攝像機(jī)，同時(shí)彎道的半徑與坡度為依據(jù)進(jìn)行適當(dāng)加密。在隧道外還安裝一定數(shù)量的彩色攝像機(jī)。利用內(nèi)外部視頻圖像，能對(duì)進(jìn)出口處與各路段實(shí)際運(yùn)行狀況作全面了解。監(jiān)控中心的工作人員能直觀清晰且及時(shí)的了解到隧道中各項(xiàng)情況，以此為交通控制創(chuàng)造便利。將緊急情況處理完畢后，根據(jù)事故信息對(duì)事故的類型進(jìn)行判斷[2]。

（3）在隧道的入口處安裝超高檢測(cè)裝置，如果車輛超高會(huì)產(chǎn)生聲光報(bào)警，同時(shí)信息將傳輸?shù)娇刂剖遥@樣能在有效保證安全的基礎(chǔ)上，避免隧道中的設(shè)備設(shè)施遭到破壞。

（4）如果隧道中產(chǎn)生交通事故，則位于隧道口和隧道中的駕駛者均可利用緊急電話和控制中心人員聯(lián)系溝通，向工作人員報(bào)告事故情況，由值班人員確認(rèn)屬實(shí)之后，立即組織相關(guān)人員到場(chǎng)開始救援，以盡快解決事故，恢復(fù)通行。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理

利用設(shè)于控制室的監(jiān)視裝置及顯示屏，能對(duì)隧道中和隧道外的實(shí)際交通狀況等進(jìn)行連續(xù)和實(shí)時(shí)顯示，幫助管理人員在控制室就能了解隧道實(shí)際運(yùn)行情況，然后給出及時(shí)、準(zhǔn)確的判斷。此時(shí)，監(jiān)控中心還能將不同設(shè)備的信息傳輸至處理軟件，由軟件進(jìn)行存儲(chǔ)、分析和統(tǒng)計(jì)，然后提供給管理人員進(jìn)行控制決策。在正常情況下，監(jiān)控系統(tǒng)將處在自動(dòng)控制的實(shí)際狀態(tài)。如果有異常現(xiàn)象發(fā)生，則中心計(jì)算機(jī)將立即向區(qū)域控制器下達(dá)指令，開始執(zhí)行控制方案，并向值班組發(fā)出報(bào)警，此時(shí)可立即組織相關(guān)人員開始現(xiàn)場(chǎng)救援。監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)隧道內(nèi)部和外部不同路段實(shí)際情況進(jìn)行檢測(cè)與監(jiān)視，能在第一時(shí)間確定事故發(fā)生，同時(shí)給出管理與控制方面的正確決策，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通的合理調(diào)整，避免重大事故發(fā)生[3]。

4 信息發(fā)布

對(duì)管理人員而言，它需要結(jié)合隧道內(nèi)外實(shí)際情況為駕駛員提供正確可靠的信息，為滿足這一要求，對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)，必須能隨時(shí)對(duì)信息進(jìn)行發(fā)布。對(duì)此，無論是信號(hào)燈還是情報(bào)板，均能滿足這一功能要求[4]。在該隧道中布置的信號(hào)燈都屬于雙向顯示模式。計(jì)算機(jī)以隧道中各項(xiàng)信息為依據(jù)，向外發(fā)出相應(yīng)的控制指令，對(duì)信號(hào)燈開啟與關(guān)閉進(jìn)行控制，使隧道的實(shí)際運(yùn)行方式發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)交通進(jìn)行合理控制的根本目標(biāo)。

情報(bào)板安裝在入口之前100-200m處，它能根據(jù)控制室具體指令對(duì)不同的信息予以顯示，而且在緊急情況中還能提供異常事態(tài)信息，避免事故范圍不斷擴(kuò)大。

如果隧道中由于起火或產(chǎn)生交通事故而造成阻塞，則值班人員可以采用廣播系統(tǒng)向所有車輛發(fā)出信息，在疏導(dǎo)交通的同時(shí)對(duì)滅火與事故處理進(jìn)行合理的組織，以此縮短阻塞的時(shí)間。值得一提的是，該系統(tǒng)所用廣播系統(tǒng)可以使駕駛者通過收音機(jī)在某一頻段上直接聽取，這樣能從根本上解決由于環(huán)境嘈雜聽不清楚現(xiàn)場(chǎng)廣播的問題[5]。

5 系統(tǒng)維護(hù)

在該智能化監(jiān)控系統(tǒng)中，包含諸多設(shè)備，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只依靠人力進(jìn)行檢修與維護(hù)不僅無法滿足要求，還會(huì)使人員工作量大幅增加。對(duì)此，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中就考慮了自檢與自維護(hù)。比如中心管理系統(tǒng)可以連續(xù)定時(shí)檢測(cè)所有中心設(shè)備，如果發(fā)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)異常，則檢測(cè)程序可以通過用戶端的接口直接為操作人員傳輸信息。

（1）對(duì)于遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)，它能以實(shí)際要求為依據(jù)，定期或不定期檢查外場(chǎng)設(shè)備，同時(shí)為中心傳輸信息，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在故障時(shí)，立即向控制中心報(bào)警，同時(shí)明確故障類型等基本內(nèi)容[6]。

（2）緊急電話控制中心的計(jì)算機(jī)可以對(duì)每個(gè)緊急電話實(shí)施定期或有針對(duì)性的檢查，而且設(shè)備的每一項(xiàng)信息都能動(dòng)態(tài)顯示，如果設(shè)備產(chǎn)生故障，則可以在顯示屏上動(dòng)態(tài)顯示，當(dāng)然管理人員也可利用打印機(jī)對(duì)其進(jìn)行打印。

（3）在閉路電視系統(tǒng)中，它能對(duì)每個(gè)攝像機(jī)所處工作狀態(tài)根據(jù)周期連續(xù)傳輸至交通控制中心的計(jì)算機(jī)。此時(shí)交通控制中心的計(jì)算機(jī)可以定期或不定期對(duì)所有遠(yuǎn)端控制設(shè)備實(shí)施檢查，遠(yuǎn)端控制裝置及其外場(chǎng)設(shè)備各項(xiàng)信息都能顯示于屏幕，通過檢查隨時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決故障問題。除此之外，采用交通計(jì)算機(jī)還能對(duì)緊急電話與閉路電視實(shí)施狀況信息顯示及打印。相關(guān)管理人員可以借助計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全面檢查與維護(hù)。

6 結(jié)語

綜上所述，智能化的交通管理是保證隧道安全通行的有效措施，這也是現(xiàn)代化交通建設(shè)與發(fā)展的重要體現(xiàn)。伴隨交通工程建設(shè)速度日益加快，智能、有效、合理的交通監(jiān)視及管理系統(tǒng)能為預(yù)期通行目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造良好條件。