關于高速公路隧道監(jiān)控系統設計研究

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監(jiān)控系統將更好地實現安全行車，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)控系統具有重大的現實意義。如今，高速公路規(guī)模不斷的擴大，高速公路監(jiān)控早已成為當代道路交通的關鍵環(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)控設計原則，隧道施工監(jiān)控系統總體系統架構及相關的控制系統設計。

關鍵詞：高速公路;設計原則;隧道監(jiān)控系統設計

中圖分類號：U453.8 文獻標識碼：A

0 引言

高速公路隧道施工監(jiān)控系統是保障隧道施工安全、促進當前交通運輸工作快速發(fā)展的關鍵組成部分。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)控系統中，需要根據高速公路隧道施工的長度、特點和交通量，設計最有效的監(jiān)控方法和軟件系統。符合操作規(guī)程，不斷完善互聯網技術的運用，不斷向智能化系統和集成化的視角發(fā)展，為交通事業(yè)作出貢獻。

1 高速公路隧道監(jiān)控系統設計原則

高速公路建設過程中必須綜合考慮監(jiān)控系統的設計原則。大概需要從以下幾個層次進行結構分析：（1）監(jiān)控系統的核心部分必須明確定義，然后按照層次大小標準建立。（2）道路中心監(jiān)控系統的設計原則必須結合當地具體情況，盡可能保證一中心一道路的標準。（3）新建道路管理中心的設計原則是最大限度地與相鄰道路中心視頻監(jiān)控系統組合應用，即使相鄰兩條道路投資標的不同。另一方面，如果新建的道路確實偏遠，且有重點霧區(qū)、高速公路、橋梁、山區(qū)、高流量高速公路，則必須設置管理站，管理站的具體地址必須應根據該場所的具體情況設置，并盡可能靠近高速服務區(qū)或公路養(yǎng)護機構。此外，對于一些隧道施工組或長隧道施工現場，必須設置管理站，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)控系統設計

2.1 系統的總體架構

高速公路隧道施工監(jiān)控系統是隧道施工監(jiān)理的綜合平臺，因此，一般選擇分布式中心法的設計方案。隧道施工監(jiān)控系統必須承擔隧道施工區(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)控系統必須具備在線通訊、事件檢查、投資決策、電力監(jiān)控、火災事故報警等功能。高速公路隧道施工的硬件配置系統由地形圖、電源與配電系統設備、投影設備、數字電視監(jiān)控系統、綜合性控制面板的組成可以解決管理范圍內的各種事情，從而保證高速公路上的安全行駛。高速公路隧道施工監(jiān)控硬件配置系統主要負責采集隧道施工區(qū)的情況并上傳至監(jiān)控系統。它還負責接收來自監(jiān)控系統的指令，并根據本地域控制器操作照明設備和離心機。風機機械設備、安防設備、亮度計機械設備及其一氧化碳計維持高速公路隧道施工監(jiān)控系統的正常運行。高速公路隧道施工監(jiān)控系統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控制模塊、視頻監(jiān)控系統控制模塊、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)控系統的各項正常工作。

2.2 通風控制系統設計

風機運行方式分為自動控制系統和手動運行方式。選擇自動控制系統為主，手動操作為輔助方式。（1）自動控制系統方法：由CO檢測器、VI檢測器、風頻檢測器、區(qū)域控制板及其管理方法電子計算機組成。系統軟件根據隧道施工中的CO值、VI值和風頻風值對隧道施工中的風機進行控制，實現隧道施工在全封閉自然環(huán)境中的排風調節(jié)。（2）手動調整方式：手動操作應包括監(jiān)控中心手動調整和變電站手動調整，手動調整方式應有聯動操作和直接操作兩種方式。聯鎖控制預先確定自然通風水平，按一只手控制各檔位按鈕的排風量，使其相關設備與機械聯系起來，當自動控制系統出現問題或維修時，可用于聯動操作，發(fā)生火災時，應選擇手動操作。

2.3 火災報警系統設計

火災報警系統的系統軟件由兩類火災探測器組成：點測式和線性探測器。關鍵是安裝在隧道內的帶光柵尺的光纖線火災探測器，雙波長火災報警系統的綜合面板，設置在變電站內，內部火災探測器、火警系統操作服務器、火警系統電子計算機等。光纖布拉格光柵溫度傳感器，自動火災探測器使用光纖電纜作為數據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，可以實時準確地測量光纜沿線的溫度，同時它可以指示警報。該系統為數顯數據信號，測量準確，精度高，抗電磁干擾能力強，一旦發(fā)生火災事故，能迅速作出反應，同時將報警數據發(fā)送至火災自動報警自控系統，然后盡快采取緊急措施。

2.4 監(jiān)控系統中信息采集系統設計

此類交通數據采集系統的主要功能也是基于交通出行上的設備采集公路原始記錄的信息內容，這也是所有交通出行檢測自動控制系統的基礎和根源。該系統的關鍵工作方法是基于現場安裝在高速公路上的機動車檢測設備和安全檢測器和通信設備。根據檢測設備獲取各路段實時路況的路況信息后，然后通過現場通信設備的傳輸，其傳輸方法主要是音視頻等數據方法。此外，大家在應對意外和突發(fā)事件的時候，也可以采取積極的應對措施，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通信設備傳輸到監(jiān)控系統，監(jiān)控系統正在傳輸，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。還可以利用施工現場的攝像頭對路況進行監(jiān)控和記錄，為早期救援提供標準。

2.5 隧道內監(jiān)控和照明系統設計

為更好地保障高速公路隧道通行安全，需要從基礎施工層面完善照明系統軟件及其視頻監(jiān)控系統，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質量的發(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，不僅是一種發(fā)展，更是對公路建設的挑戰(zhàn)。高速公路的快速發(fā)展為隧道建設帶來了轉折，尤其是照明系統和視頻監(jiān)控系統顯得尤為重要。如果可以合理調整燈光的色度或者可以合理的整合外部光源的細節(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整。

除了隧道中的照明系統外，還必須完善監(jiān)控系統，對交通量、車速、各領域的安全進行檢查，以提高公路資源的利用率。視頻等監(jiān)控系統完成后，可以即時高效地掌握公路隧道施工的內部運行情況和交通狀況，監(jiān)控系統必須保證連續(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)控系統還可以提供合理的各個領域的信息內容，智能系統解決后，提供更詳細的數據信息，多方位獲取各區(qū)域的信息系統。系統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，為了更方便有效地提高視頻監(jiān)控系統的調整和分辨率，關鍵是利用前端設施的信息內容，正確處理安全事故，顯示設備的作用一般是與監(jiān)控中心一起使用。一個完善的監(jiān)控系統除了基本的監(jiān)控和事故處理，還可以針對相應的監(jiān)控系統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)控輸出系統設計

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

對于監(jiān)控輸出系統的軟件，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的信息，從而保證高速公路應用的安全系數。其次，安裝可變限速標志，可以根據高速公路的具體情況給司機相應的行駛速度。這不僅會顯著減少追尾事故的發(fā)生次數，還能進一步保持交通的暢通水平。最后，該系統為路邊廣播系統。如果交通量過大或能見度較低，且難以使用路邊或架空標志在短時間內傳達司機，可以根據路邊廣播系統向駕駛員提供相關信息，可以合理彌補無線電通信用于服務的不足。路邊廣播系統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建信息接收系統。

3 結語

隧道是高速公路的一段特殊路段，隧道內駕駛環(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。在隧道內設置監(jiān)控系統，可以實時、直觀、準確地監(jiān)控隧道內的交通運行情況、各種信號狀態(tài)和交通流量密度，能夠發(fā)現隧道內的異常情況，交通擁堵信息和事故信息，為監(jiān)控室指揮調度人員提供直觀的現場條件，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。

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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、應急管理。