高速公路隧道機(jī)電設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)

馬 閱 軍

(山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006)

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高速公路隧道機(jī)電設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)

馬 閱 軍

(山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006)

高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)中間件和級(jí)聯(lián)協(xié)議，由低到高從隧道管理站、路段中心、片區(qū)中心向省中心逐級(jí)上報(bào),該系統(tǒng)具有規(guī)范的傳輸協(xié)議文本，有效保障了各級(jí)監(jiān)控中心對(duì)所管轄路段隧道路況的及時(shí)了解，保證了應(yīng)急指揮的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，是確保高速公路行車(chē)安全強(qiáng)有力的一環(huán)。

高速公路，機(jī)電設(shè)備，數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)

0 引言

目前，全國(guó)高速公路路網(wǎng)可謂是四通八達(dá)，極大地拉近了城市之間的距離，方便人民群眾的出行。與國(guó)省道相比，高速公路具有行車(chē)速度快、單一方向通行、沒(méi)有急彎陡坡、封閉性強(qiáng)等眾多利于快速行車(chē)的優(yōu)勢(shì)，而高速公路隧道便在其中發(fā)揮著重要的作用。與普通國(guó)省道盤(pán)山公路相比，隧道的開(kāi)通極大地縮短了兩地間的距離，也避免了彎曲山路車(chē)速緩慢、安全性差的缺點(diǎn)，加快了行車(chē)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(huán)境相對(duì)密閉，一旦發(fā)生突發(fā)情況，不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，容易引發(fā)大的事故。因此，高速公路在隧道監(jiān)控上也配備了較多的物力和人力。隧道內(nèi)隨處可見(jiàn)各類(lèi)相關(guān)的監(jiān)控設(shè)備，包括視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、行車(chē)引導(dǎo)監(jiān)控等；在隧道管理站，監(jiān)控人員24 h不間斷地掌握隧道路況信息，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)通知、上報(bào)、處理解決。

然而，為了掌握整個(gè)區(qū)域，如太原市，甚至整個(gè)山西省高速公路隧道的運(yùn)行情況，一方面便于在有突發(fā)情況時(shí)，有效地在路網(wǎng)級(jí)層面進(jìn)行控制指揮，另一方面，多處監(jiān)控管理，便于隱患的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，山西省高速公路管理局提出一套高速公路隧道監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳的級(jí)聯(lián)協(xié)議。根據(jù)該協(xié)議，隧道監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)隧道管理站、路段中心、片區(qū)中心、省中心逐級(jí)上報(bào)，在任意一處綜合監(jiān)控平臺(tái)，均能看到隧道監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)，有效地保障了隧道內(nèi)環(huán)境的安全和路況的穩(wěn)定。

1 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)入庫(kù)

高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)包含多種機(jī)電設(shè)備，如情報(bào)板CMS、車(chē)檢器VD、車(chē)道指示器LS、交通信號(hào)燈TS等，每類(lèi)設(shè)備在保障道路安全或順暢中發(fā)揮其自身的作用。情報(bào)板通過(guò)文字顯示，直觀地為出行者說(shuō)明前方路況或提供高速公路基本服務(wù)和應(yīng)急救援信息。車(chē)檢器利用線圈或微波原理測(cè)量道路車(chē)流量、車(chē)速等數(shù)據(jù)，為高速公路管理部門(mén)進(jìn)行路況預(yù)測(cè)或今后的規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。車(chē)道指示器引導(dǎo)司機(jī)快速進(jìn)行車(chē)道選擇，判斷隧道內(nèi)前方車(chē)道通行情況，減少甚至避免擁堵和事故的發(fā)生。

各類(lèi)監(jiān)控設(shè)備在正常工作期間，存在其唯一的狀態(tài)參數(shù)。隧道管理站的隧道監(jiān)控軟件時(shí)時(shí)刻刻更新當(dāng)前所有設(shè)備的工作運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備是否正常運(yùn)行、當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)、操作指令下發(fā)等均有記錄。隧道監(jiān)控軟件會(huì)根據(jù)每一個(gè)設(shè)備的狀態(tài)對(duì)設(shè)備當(dāng)前工況進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。對(duì)于可控設(shè)備，保存設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，如果有操作員干預(yù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄操作日志，并將新的設(shè)備狀態(tài)記錄入庫(kù)。對(duì)于不可控設(shè)備，如環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，將定時(shí)或按照數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化，將實(shí)時(shí)新數(shù)據(jù)入庫(kù)記錄。所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)按照特定格式記錄保存在高速公路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中，以備后續(xù)數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)或查詢(xún)使用。

2 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)

山西省高速公路監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)總共分為四級(jí)，由高到低分別為省中心、片區(qū)中心、路段中心和隧道管理站。級(jí)與級(jí)之間確保網(wǎng)絡(luò)通暢后，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，傳輸xml格式文本信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)的目的。數(shù)據(jù)交互只在上下級(jí)之間進(jìn)行，不存在直接的跨級(jí)傳輸，跨級(jí)發(fā)送信息均需逐級(jí)上報(bào)或逐級(jí)下發(fā)轉(zhuǎn)送。

機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括高速公路基礎(chǔ)信息及附屬機(jī)構(gòu)，如橋梁、隧道等信息、機(jī)電設(shè)備基礎(chǔ)信息及實(shí)時(shí)的狀態(tài)和采集到的數(shù)據(jù)信息、上下級(jí)發(fā)送指令和回復(fù)響應(yīng)信息等。其中，基礎(chǔ)信息及附屬機(jī)構(gòu)等數(shù)據(jù)通過(guò)中間件配置文件進(jìn)行同步傳送；機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等通過(guò)上級(jí)發(fā)送請(qǐng)求，下級(jí)進(jìn)行響應(yīng)回復(fù)的方式獲取。機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)由下級(jí)主機(jī)主動(dòng)上報(bào)，上級(jí)接收處理信息即可。

隧道機(jī)電設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)協(xié)議使用xml格式文本進(jìn)行通信，每條信息存放在一條xml字符串中，通過(guò)中間件一次性發(fā)送完成。該字符串使用GBK編碼，根節(jié)點(diǎn)為MsgPackage。內(nèi)容中包含4個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別為identity，head，subPackage和returnState。其中identity存放上下級(jí)雙方的標(biāo)識(shí)符，如上級(jí)目標(biāo)地址代碼和下級(jí)源地址代碼，用來(lái)識(shí)別發(fā)送對(duì)象和接收對(duì)象的基本屬性；head中存放本次數(shù)據(jù)的基本類(lèi)型信息，如業(yè)務(wù)編碼、創(chuàng)建時(shí)間、消息類(lèi)型等；subPackage中存放具體傳輸數(shù)據(jù)；returnState中存放目標(biāo)主機(jī)的響應(yīng)反饋，如接收成功、消息解析失敗、未知錯(cuò)誤等，若不存在反饋，即為空。

在進(jìn)行設(shè)備列表請(qǐng)求時(shí)，數(shù)據(jù)subPackage包中的信息包含識(shí)別該信息屬于REQUEST的類(lèi)型字段，請(qǐng)求發(fā)生的時(shí)間以及對(duì)應(yīng)請(qǐng)求設(shè)備列表的名稱(chēng)。

在進(jìn)行設(shè)備列表響應(yīng)時(shí)，數(shù)據(jù)subPackage包中的信息包含識(shí)別該信息屬于RESPONSE的類(lèi)型字段以及具體設(shè)備ID、類(lèi)型和創(chuàng)建時(shí)間。

在進(jìn)行設(shè)備屬性請(qǐng)求時(shí)，數(shù)據(jù)包中包含希望得到回復(fù)屬性的設(shè)備ID，根據(jù)該設(shè)備ID，下級(jí)主機(jī)回復(fù)對(duì)應(yīng)的設(shè)備屬性。隧道機(jī)電設(shè)備的屬性包括設(shè)備通用屬性和特有屬性?xún)刹糠?。設(shè)備通用屬性包括設(shè)備編號(hào)ID、設(shè)備描述description、設(shè)備類(lèi)型type、設(shè)備狀態(tài)status、設(shè)備狀態(tài)描述statusMessage、設(shè)備的生產(chǎn)廠家mfrs、設(shè)備型號(hào)model、設(shè)備的經(jīng)度位置longitude、設(shè)備的緯度位置latitude、設(shè)備的樁號(hào)位置position、設(shè)備的方向direction、車(chē)道號(hào)channel、設(shè)備所屬路段編號(hào)road、設(shè)備所屬的隧道編號(hào)tunnel。

設(shè)備的特有屬性針對(duì)不同的設(shè)備具有各自的屬性。例如情報(bào)板的特有屬性包括情報(bào)板的寬度width、高度height、正在顯示的內(nèi)容content以及正在顯示的內(nèi)容的base64編碼格式內(nèi)容playlist。車(chē)檢器的特有屬性包括數(shù)據(jù)的采集時(shí)間time、上行車(chē)流量upFlux、上行平均車(chē)速u(mài)pSpeed、上行占有率upOcc、下行車(chē)流量downFlux、下行平均車(chē)速downSpeed、下行占有率downOcc。針對(duì)不同的設(shè)備，特有屬性表征其關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)或測(cè)量參數(shù)，利用數(shù)字、代碼或英文單詞說(shuō)明其參數(shù)的含義。

機(jī)電設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)通過(guò)提取保存在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合級(jí)聯(lián)協(xié)議，將設(shè)備狀態(tài)字段及相關(guān)信息整理為標(biāo)準(zhǔn)格式，發(fā)送上報(bào)，完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的上傳。

3 結(jié)語(yǔ)

高速公路隧道機(jī)電設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)能夠充分保障監(jiān)控信息的實(shí)時(shí)級(jí)聯(lián)，各類(lèi)設(shè)備所監(jiān)測(cè)到的狀態(tài)參數(shù)能夠快速準(zhǔn)確地傳遞至相關(guān)監(jiān)控或管理部門(mén)，是高速公路安全運(yùn)營(yíng)重要的一環(huán)。

[1] 邵利軍.高速公路特長(zhǎng)隧道應(yīng)急聯(lián)動(dòng)預(yù)案系統(tǒng)研究[J].山西交通科技,2013(20):179-180.

[2] 李朝霞.King SCADA組態(tài)軟件在特長(zhǎng)隧道群監(jiān)控中的應(yīng)用[J].山西交通科技,2013(20):164-165.

[3] 張 偉.高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].上海：上海海事大學(xué),2004.

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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

A