關(guān)于高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計研究

摘 要：隨著時代的不斷進步和高科技能力的發(fā)展趨勢，我們堅信高速公路隧道建設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)將更好地實現(xiàn)安全行車，提高行車效率，和諧駕駛自然環(huán)境。但毋庸置疑，高速公路隧道施工的相對性極易造成道路交通事故，這也說明高速公路隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)具有重大的現(xiàn)實意義。如今，高速公路規(guī)模不斷的擴大，高速公路監(jiān)控早已成為當(dāng)代道路交通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，為了更好地提高對隧道施工的監(jiān)控，本文將重點介紹高速公路隧道施工的監(jiān)控設(shè)計原則，隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)總體系統(tǒng)架構(gòu)及相關(guān)的控制系統(tǒng)設(shè)計。

關(guān)鍵詞：高速公路;設(shè)計原則;隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：U453.8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

高速公路隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)是保障隧道施工安全、促進當(dāng)前交通運輸工作快速發(fā)展的關(guān)鍵組成部分。它不僅具有出色的穩(wěn)定性，而且有利于升級和擴展，在我國高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)中，需要根據(jù)高速公路隧道施工的長度、特點和交通量，設(shè)計最有效的監(jiān)控方法和軟件系統(tǒng)。符合操作規(guī)程，不斷完善互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用，不斷向智能化系統(tǒng)和集成化的視角發(fā)展，為交通事業(yè)作出貢獻(xiàn)。

1 高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計原則

高速公路建設(shè)過程中必須綜合考慮監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則。大概需要從以下幾個層次進行結(jié)構(gòu)分析：（1）監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分必須明確定義，然后按照層次大小標(biāo)準(zhǔn)建立。（2）道路中心監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計原則必須結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況，盡可能保證一中心一道路的標(biāo)準(zhǔn)。（3）新建道路管理中心的設(shè)計原則是最大限度地與相鄰道路中心視頻監(jiān)控系統(tǒng)組合應(yīng)用，即使相鄰兩條道路投資標(biāo)的不同。另一方面，如果新建的道路確實偏遠(yuǎn)，且有重點霧區(qū)、高速公路、橋梁、山區(qū)、高流量高速公路，則必須設(shè)置管理站，管理站的具體地址必須應(yīng)根據(jù)該場所的具體情況設(shè)置，并盡可能靠近高速服務(wù)區(qū)或公路養(yǎng)護機構(gòu)。此外，對于一些隧道施工組或長隧道施工現(xiàn)場，必須設(shè)置管理站，還需要指派專業(yè)人員進行輪值和后續(xù)維護作業(yè)^[2]。

2 高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)的總體架構(gòu)

高速公路隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)是隧道施工監(jiān)理的綜合平臺，因此，一般選擇分布式中心法的設(shè)計方案。隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)必須承擔(dān)隧道施工區(qū)的日常管理辦法和事故處理。因此，高速公路隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)必須具備在線通訊、事件檢查、投資決策、電力監(jiān)控、火災(zāi)事故報警等功能。高速公路隧道施工的硬件配置系統(tǒng)由地形圖、電源與配電系統(tǒng)設(shè)備、投影設(shè)備、數(shù)字電視監(jiān)控系統(tǒng)、綜合性控制面板的組成可以解決管理范圍內(nèi)的各種事情，從而保證高速公路上的安全行駛。高速公路隧道施工監(jiān)控硬件配置系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集隧道施工區(qū)的情況并上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。它還負(fù)責(zé)接收來自監(jiān)控系統(tǒng)的指令，并根據(jù)本地域控制器操作照明設(shè)備和離心機。風(fēng)機機械設(shè)備、安防設(shè)備、亮度計機械設(shè)備及其一氧化碳計維持高速公路隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行。高速公路隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)軟件按照作用劃分可分為六大控制模塊，分別為用戶管理系統(tǒng)控制模塊、視頻監(jiān)控系統(tǒng)控制模塊、相對有限的廣播節(jié)目控制模塊、隧道施工燈光控制模塊、隧道施工火災(zāi)事故報警控制模塊、電力監(jiān)控控制模塊，每個控制模塊匹配不同的功能，促進高速公路隧道施工監(jiān)控系統(tǒng)的各項正常工作。

2.2 通風(fēng)控制系統(tǒng)設(shè)計

風(fēng)機運行方式分為自動控制系統(tǒng)和手動運行方式。選擇自動控制系統(tǒng)為主，手動操作為輔助方式。（1）自動控制系統(tǒng)方法：由CO檢測器、VI檢測器、風(fēng)頻檢測器、區(qū)域控制板及其管理方法電子計算機組成。系統(tǒng)軟件根據(jù)隧道施工中的CO值、VI值和風(fēng)頻風(fēng)值對隧道施工中的風(fēng)機進行控制，實現(xiàn)隧道施工在全封閉自然環(huán)境中的排風(fēng)調(diào)節(jié)。（2）手動調(diào)整方式：手動操作應(yīng)包括監(jiān)控中心手動調(diào)整和變電站手動調(diào)整，手動調(diào)整方式應(yīng)有聯(lián)動操作和直接操作兩種方式。聯(lián)鎖控制預(yù)先確定自然通風(fēng)水平，按一只手控制各檔位按鈕的排風(fēng)量，使其相關(guān)設(shè)備與機械聯(lián)系起來，當(dāng)自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題或維修時，可用于聯(lián)動操作，發(fā)生火災(zāi)時，應(yīng)選擇手動操作。

2.3 火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計

火災(zāi)報警系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件由兩類火災(zāi)探測器組成：點測式和線性探測器。關(guān)鍵是安裝在隧道內(nèi)的帶光柵尺的光纖線火災(zāi)探測器，雙波長火災(zāi)報警系統(tǒng)的綜合面板，設(shè)置在變電站內(nèi)，內(nèi)部火災(zāi)探測器、火警系統(tǒng)操作服務(wù)器、火警系統(tǒng)電子計算機等。光纖布拉格光柵溫度傳感器，自動火災(zāi)探測器使用光纖電纜作為數(shù)據(jù)信號傳輸和傳感器媒體。利用布拉格光柵的環(huán)境溫度敏感性和光折射的基本原理，可以實時準(zhǔn)確地測量光纜沿線的溫度，同時它可以指示警報。該系統(tǒng)為數(shù)顯數(shù)據(jù)信號，測量準(zhǔn)確，精度高，抗電磁干擾能力強，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，能迅速作出反應(yīng)，同時將報警數(shù)據(jù)發(fā)送至火災(zāi)自動報警自控系統(tǒng)，然后盡快采取緊急措施。

2.4 監(jiān)控系統(tǒng)中信息采集系統(tǒng)設(shè)計

此類交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要功能也是基于交通出行上的設(shè)備采集公路原始記錄的信息內(nèi)容，這也是所有交通出行檢測自動控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)和根源。該系統(tǒng)的關(guān)鍵工作方法是基于現(xiàn)場安裝在高速公路上的機動車檢測設(shè)備和安全檢測器和通信設(shè)備。根據(jù)檢測設(shè)備獲取各路段實時路況的路況信息后，然后通過現(xiàn)場通信設(shè)備的傳輸，其傳輸方法主要是音視頻等數(shù)據(jù)方法。此外，大家在應(yīng)對意外和突發(fā)事件的時候，也可以采取積極的應(yīng)對措施，尋求幫助，解決困難。例如，如路邊遇險電話和緊急傳輸信號，公路現(xiàn)場運行條件、天氣和氣候因素被發(fā)送到外界，這種緊急情況可以根據(jù)通信設(shè)備傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)正在傳輸，它是在顯示屏或電子計算機上發(fā)布及其廣播節(jié)目，以提醒駕駛員和乘客改變行駛方向和提高駕駛效率。還可以利用施工現(xiàn)場的攝像頭對路況進行監(jiān)控和記錄，為早期救援提供標(biāo)準(zhǔn)。

2.5 隧道內(nèi)監(jiān)控和照明系統(tǒng)設(shè)計

為更好地保障高速公路隧道通行安全，需要從基礎(chǔ)施工層面完善照明系統(tǒng)軟件及其視頻監(jiān)控系統(tǒng)，為隧道通行安全提供合理保障，同時還可以大大提高行車速度和通行效率，從而提高公路隧道建設(shè)質(zhì)量的發(fā)展趨勢。采用分散式交通出行控制手段操縱高速公路隧道交通出行，發(fā)現(xiàn)問題因素并立即排除，避免交通擁堵和道路交通事故，立即提升高速公路隧道解決交通出行的利用率，高速公路隧道的出現(xiàn)，不僅是一種發(fā)展，更是對公路建設(shè)的挑戰(zhàn)。高速公路的快速發(fā)展為隧道建設(shè)帶來了轉(zhuǎn)折，尤其是照明系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為重要。如果可以合理調(diào)整燈光的色度或者可以合理的整合外部光源的細(xì)節(jié)，因此，在高速公路的未來發(fā)展中，這將是一個跨越式的調(diào)整。

除了隧道中的照明系統(tǒng)外，還必須完善監(jiān)控系統(tǒng)，對交通量、車速、各領(lǐng)域的安全進行檢查，以提高公路資源的利用率。視頻等監(jiān)控系統(tǒng)完成后，可以即時高效地掌握公路隧道施工的內(nèi)部運行情況和交通狀況，監(jiān)控系統(tǒng)必須保證連續(xù)不斷的工作，隨時隨地給管理人員最佳的角度和方便的工作。值得一提的是，監(jiān)控系統(tǒng)還可以提供合理的各個領(lǐng)域的信息內(nèi)容，智能系統(tǒng)解決后，提供更詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息，多方位獲取各區(qū)域的信息系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件可以讓工人更容易收集材料，尤其是視頻和圖像材料;監(jiān)控傳送系統(tǒng)軟件主要通過電纜和電源插頭進行操作，因為監(jiān)控中心距離控制站點較遠(yuǎn)，為了更方便有效地提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)整和分辨率，關(guān)鍵是利用前端設(shè)施的信息內(nèi)容，正確處理安全事故，顯示設(shè)備的作用一般是與監(jiān)控中心一起使用。一個完善的監(jiān)控系統(tǒng)除了基本的監(jiān)控和事故處理，還可以針對相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)進行一系列的具體步驟，從視頻的顯示界面對視頻進行分析，通過多種方式對視頻進行分析，解決辦法是從源頭上保證一系列的道路交通安全，避免交通出行中的事故。

2.6 監(jiān)控輸出系統(tǒng)設(shè)計

操作系統(tǒng)主要是為高速公路用戶提供擁堵信息內(nèi)容，它實際上包括擁堵區(qū)域、長度、封閉通道或收費站開放數(shù)量限制、主線、出入口禁止通行標(biāo)志等各種信息內(nèi)容。對各地址的實際執(zhí)行時間實行合理的指揮調(diào)度制度，對各匝道和主線的紅綠燈和可變標(biāo)志進行全方位精細(xì)化管理和操作，杜絕道路交通事故在較短時間內(nèi)對交通出行帶來的各種有害危害，可在較短時間內(nèi)生產(chǎn)和調(diào)度各種安全事故調(diào)查車、救援車、巡邏車、應(yīng)急車、消防車、工程車時間，并對相關(guān)設(shè)備和人員及其組織機構(gòu)進行綜合管理。

對于監(jiān)控輸出系統(tǒng)的軟件，率先規(guī)定安裝可變信息板，可以為高速公路司機提供各種與高速公路相關(guān)的信息，從而保證高速公路應(yīng)用的安全系數(shù)。其次，安裝可變限速標(biāo)志，可以根據(jù)高速公路的具體情況給司機相應(yīng)的行駛速度。這不僅會顯著減少追尾事故的發(fā)生次數(shù)，還能進一步保持交通的暢通水平。最后，該系統(tǒng)為路邊廣播系統(tǒng)。如果交通量過大或能見度較低，且難以使用路邊或架空標(biāo)志在短時間內(nèi)傳達(dá)司機，可以根據(jù)路邊廣播系統(tǒng)向駕駛員提供相關(guān)信息，可以合理彌補無線電通信用于服務(wù)的不足。路邊廣播系統(tǒng)主要安裝在城市高速公路和城際高速公路上，使用路肩或中央分隔器沿高速公路構(gòu)建信息接收系統(tǒng)。

3 結(jié)語

隧道是高速公路的一段特殊路段，隧道內(nèi)駕駛環(huán)境差、空間狹窄等環(huán)境因素容易造成交通事故和二次事故。在隧道內(nèi)設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)，可以實時、直觀、準(zhǔn)確地監(jiān)控隧道內(nèi)的交通運行情況、各種信號狀態(tài)和交通流量密度，能夠發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)的異常情況，交通擁堵信息和事故信息，為監(jiān)控室指揮調(diào)度人員提供直觀的現(xiàn)場條件，有效指揮異常工況的處理和交通疏通，進行分析和處理各種異常事故提供直接可靠的依據(jù)。

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作者簡介：肇毓（1981—），男，滿族，遼寧沈陽人，碩士，高級工程師，研究方向：機電工程、交通工程、應(yīng)急管理。