隧道群監(jiān)控平臺集約化管理技術方案

徐洪武

摘 要：隧道監(jiān)控系統(tǒng)包括通風控制、照明控制、交通誘導及控制等，是高速公路監(jiān)控系統(tǒng)的重點組成部分，而隧道群監(jiān)控平臺又是隧道監(jiān)控系統(tǒng)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(diào)整實現(xiàn)集約化改制，通過對監(jiān)控系統(tǒng)改造等措施，提高管理水平和節(jié)約運營成本。

關鍵詞：隧道；監(jiān)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(jiān)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(xiàn)各分中心對隧道群的設備直接管理和控制，需對各監(jiān)控分中心和隧道所的隧道群監(jiān)控軟件重新進行開發(fā)和整合，形成一個統(tǒng)一的操作和管理平臺，使改制后的監(jiān)控中心、分中心對隧道群設備具有遠程控制功能，實現(xiàn)與省級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)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(xiàn)通訊網(wǎng)絡故障時本地可進行應急控制。

一、監(jiān)控管理平臺集約化改制

通過監(jiān)控資源整合以減少管理層級，以實現(xiàn)集約化管理為目標，將隧道所的監(jiān)控、指揮調(diào)度職能需整合到分中心，將現(xiàn)在的“中心-分中心-隧道所”三級監(jiān)控管理體制，整合為“中心-分中心”二級監(jiān)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(jiān)控分中心統(tǒng)一的隧道監(jiān)控軟件平臺，從而在隧道出現(xiàn)緊急情況或分中心與原隧道所之間的通信出現(xiàn)故障時，原隧道管理所處可以對隧道內(nèi)設備進行控制。在原隧道管理所處設置服務器與數(shù)據(jù)庫，形成分布式的服務器和數(shù)據(jù)庫架構，減輕監(jiān)控分中心的數(shù)據(jù)壓力，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

二、監(jiān)控系統(tǒng)集約化技術升級原則

1 統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施。做好全路段整體規(guī)劃，以監(jiān)控分中心為單位，分步實現(xiàn)監(jiān)控分中心對隧道所的直接控制，并滿足監(jiān)控中心數(shù)據(jù)采集和設備控制的需求。

2 平臺統(tǒng)一、權限分級。開發(fā)的監(jiān)控管理平臺需能兼容底層不同品牌設備的數(shù)據(jù)接口并可實現(xiàn)控制，實現(xiàn)監(jiān)控分中心管理平臺界面、架構統(tǒng)一。

3 安全可靠、易于擴展。遵循國家有關標準和安全保密規(guī)定確保系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定和持續(xù)運行。同時具備前瞻性、拓展性，滿足信息發(fā)展的需要。

三、監(jiān)控系統(tǒng)改造實施方案

（一）系統(tǒng)總體架構

根據(jù)隧道群監(jiān)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(tǒng)的系統(tǒng)總體框架可分為：基礎設施和服務層、數(shù)據(jù)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(jiān)控系統(tǒng)的信息化標準體系建設和信息安全、系統(tǒng)運維管理。該系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。

（二）系統(tǒng)功能模塊設計

根據(jù)相關系統(tǒng)的實際需求調(diào)研情況的整理和分析，整個系統(tǒng)的功能模塊組成情況如圖2所示。從整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)來看，主要分為日常管理和應急聯(lián)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(tǒng)的服務門戶，底層由設備報警及控制和視頻監(jiān)控兩大部分提供業(yè)務邏輯及應用服務的支撐。需特別說明的是，系統(tǒng)管理相關模塊包含在日常監(jiān)控管理子系統(tǒng)中。

（三）感知信息采集與控制

考慮到隧道監(jiān)控系統(tǒng)以各類設備的實時控制及穩(wěn)定性，為提高隧道監(jiān)控系統(tǒng)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(shù)據(jù)信息采集及控制處理的實時性、穩(wěn)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(tǒng)）控制技術及相關產(chǎn)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(jiān)控分中心，布署一套基于分布式實時現(xiàn)場控制及分布式總線技術相互融合的DCS系統(tǒng)產(chǎn)品，之間通過網(wǎng)絡構建成一個實時、高效且穩(wěn)定的動態(tài)實時控制及總線服務系統(tǒng)，該服務系統(tǒng)內(nèi)嵌了海量實時數(shù)據(jù)庫（以時間序列方式對數(shù)據(jù)進行存儲，以資產(chǎn)表的方式對數(shù)據(jù)進行訪問，支持高效的數(shù)據(jù)壓縮技術，數(shù)據(jù)讀寫速度比普通關系數(shù)據(jù)庫快幾百倍），UWinTech控制服務系統(tǒng)作為整個數(shù)據(jù)采集及控制子系統(tǒng)的核心，經(jīng)內(nèi)部專用通訊網(wǎng)絡，下與各隧道所的PLC控制器連接，上與各隧道所、監(jiān)控分中心及中心的隧道監(jiān)控系統(tǒng)連接，充分利用分布式實時總線技術，使各個分布式節(jié)點的檢測或控制信息能實時達到同步狀態(tài)，為各個層面的隧道監(jiān)控系統(tǒng)應用提供了實時、準確、穩(wěn)定的設備檢測信息獲取及控制的強大支撐。系統(tǒng)將提供集成開發(fā)環(huán)境、硬件配置，實現(xiàn)硬件資源的設計管理，實時數(shù)據(jù)庫與歷史數(shù)據(jù)庫組態(tài)實現(xiàn)隧道項目數(shù)據(jù)庫，畫面開發(fā)與運行系統(tǒng)實現(xiàn)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(xiàn)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(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、流程監(jiān)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(xié)同實現(xiàn)系統(tǒng)工程的設計功能。

（四）各系統(tǒng)功能

1 通風控制。通風檢測控制是在適時檢測隧道內(nèi)CO、VI、風速風向等參數(shù)的基礎上，將這些數(shù)據(jù)傳到隧道控制室的通風控制模塊，計算機以檢測到的環(huán)境參數(shù)（CO、VI、風速風向）為依據(jù)，配合交通控制狀態(tài)，選擇風機的控制方式，在保障行車安全的環(huán)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(jié)約能源的目的。

2 照明控制。隧道照明控制是能根據(jù)檢測到的隧道內(nèi)外光強數(shù)據(jù)、交通量變化以及白天、黑夜等情況，控制隧道的照明系統(tǒng)模塊，通過這個模塊可以調(diào)節(jié)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(jié)能運行的目的，同時還需要負責對洞內(nèi)照明以及照明控制設備的狀況進行監(jiān)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(nèi)正常交通狀態(tài)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(tǒng)可通過車輛檢測器、火災報警系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、隧道環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等警告的信息，對信號系統(tǒng)發(fā)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(jiān)控員實時利用監(jiān)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(tǒng)傳輸?shù)浆F(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)有關設備，達到調(diào)節(jié)和控制隧道內(nèi)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(tài)誘導方案和交通事故狀態(tài)下的誘導施救方案。在隧道發(fā)生交通事故后，施救方案決策過程需根據(jù)現(xiàn)場的具體實際情況，并參照隧道事故處置預案執(zhí)行流程最終確定的事故救援方案。

4 其他系統(tǒng)。其他系統(tǒng)在原有系統(tǒng)功能的基礎上，在統(tǒng)一的集約化監(jiān)控平臺管理下，發(fā)揮各大區(qū)域的管理效應。

結語

為實現(xiàn)隧道群監(jiān)控平臺集約化管理，在監(jiān)控系統(tǒng)改制完成后，各級監(jiān)控管理人員可通過該系統(tǒng)，依照監(jiān)控目標和相關規(guī)定，及時下發(fā)照明、通風、橫洞門、廣播、信息發(fā)布、交通流控制等信號實現(xiàn)現(xiàn)場管理。通過電力監(jiān)控、液位顯示等信息采集信號，對隧道內(nèi)重要的保障性設備進行監(jiān)控和管理，實現(xiàn)隧道日常管理控制零距離。在隧道內(nèi)發(fā)生緊急情況時，消防、視頻、安全設施、信息發(fā)布和交通流控制功能均會自動按應急處置預案下發(fā)到各隧道，實現(xiàn)突發(fā)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 .