廣西馬梧高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)案例
2015-12-03
一、 引言
公路隧道不同于鐵路隧道，需要安全的交通誘導(dǎo)、人性化的照明、通風(fēng)設(shè)施，更需要一整套合理、周密的緊急事件救助方案。隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，近年來交通運(yùn)輸量更是迅猛增加，行經(jīng)隧道的車輛如果較為密集或者行駛緩慢時(shí)，會(huì)造成污染物(如CO)的增加，能見度的下降。公路隧道在整個(gè)路段屬于特殊構(gòu)造段，因?yàn)樗淼揽臻g小，密閉性強(qiáng)，一旦發(fā)生火災(zāi)、事故、交通擁堵，隧道內(nèi)的環(huán)境會(huì)發(fā)生急劇惡化，直接影響到司乘人員的健康和生命安全，因此，對隧道監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求。
二、 背景
廣西桂林至梧州公路馬江至梧州段是國家規(guī)劃西部開發(fā)阿榮旗至北海公路中南寧—梧州—桂林支線的重要組成路段，是廣西公路網(wǎng)主骨架的重要組成部分。全線設(shè)有武嶺互通、倒水互通、梧州互通、蒼梧互通以及平浪等5處互通立交，設(shè)有茶子腳隧道、朝塘隧道、河尾沖隧道、方埇隧道、葉板埇隧道、大柚埇隧道以及飛田等7處隧道。
本路開通5年后茶子腳隧道監(jiān)控等級(jí)為A級(jí)、朝塘監(jiān)控等級(jí)為C級(jí)，其余隧道均為B級(jí)。按照隧道劃分標(biāo)準(zhǔn)，其中茶子腳隧道為特長隧道，朝塘隧道為短隧道，其他隧道為中隧道。方埇隧道、葉板埇隧道、大柚隧道構(gòu)成隧道群。
隧道監(jiān)控系統(tǒng)采用易控(INSPEC)2009上位組態(tài)軟件開發(fā)，分為《馬梧隧道茶子腳監(jiān)控系統(tǒng)》和《馬梧隧道蘇屋監(jiān)控系統(tǒng)》兩套上位集成監(jiān)控系統(tǒng)，分別對馬梧隧道中的茶子腳隧道以及蘇屋隧道進(jìn)行上位集成監(jiān)控。
該項(xiàng)目上位監(jiān)控系統(tǒng)由北京九思易自動(dòng)化軟件有限公司設(shè)計(jì)開發(fā)。
三、 監(jiān)控系統(tǒng)簡介
廣西馬梧隧道監(jiān)控系統(tǒng)采用分層多級(jí)控制，控制界別包括局監(jiān)控總中心-平浪監(jiān)控分中心-隧道管理所-本地控制器。其中局監(jiān)控總中心不在本次設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。
現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)經(jīng)外場設(shè)備采集至本地控制器，然后經(jīng)由工業(yè)以太網(wǎng)傳送至隧道管理所，再由隧道管理所經(jīng)以太網(wǎng)傳送至平浪監(jiān)控分中心，最終傳送至局監(jiān)控總中心。在隧道入口變電所、隧道管理所和平浪監(jiān)控分中心分別具有對其所管轄范圍內(nèi)設(shè)備的本地監(jiān)測和控制功能。
隧道監(jiān)控系統(tǒng)由九個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：交通監(jiān)控子系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警子系統(tǒng)、隧道通風(fēng)控制子系統(tǒng)、隧道照明控制子系統(tǒng)、電力監(jiān)控子系統(tǒng)、緊急電話子系統(tǒng)、指令電話子系統(tǒng)、有線廣播子系統(tǒng)。其中交通監(jiān)控、閉路電視監(jiān)視、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警、緊急電話、指令電話、有線廣播子系統(tǒng)為獨(dú)立的子系統(tǒng)，通風(fēng)控制、電力監(jiān)控、隧道照明控制在邏輯上相對獨(dú)立，在系統(tǒng)構(gòu)成上則合成一體。九個(gè)子系統(tǒng)之間既避免由于某個(gè)子系統(tǒng)出故障而影響其它子系統(tǒng)的運(yùn)行，又可保證整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)運(yùn)行；當(dāng)隧道監(jiān)控室設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，通過本地控制器可完成現(xiàn)場控制，每座隧道的所有本地控制器相連，其中有一個(gè)本地主控制器，可控制整個(gè)隧道的正常運(yùn)行。
1. 系統(tǒng)總體框架
本監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模型，由數(shù)據(jù)服務(wù)器、客戶端工作站構(gòu)成,通過光纖環(huán)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。服務(wù)器工程實(shí)時(shí)采集隧道外場所有設(shè)備數(shù)據(jù)信息，自行進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和存儲(chǔ)，并為客戶端工程提供所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)；客戶端工程提供人機(jī)交互界面，操作員通過客戶端工程向服務(wù)器工程發(fā)送請求監(jiān)視和控制隧道內(nèi)的所有設(shè)備。
系統(tǒng)中，包含數(shù)據(jù)服務(wù)器、視頻服務(wù)器、工作站以及其他各獨(dú)立子系統(tǒng)(消防子系統(tǒng)、電話子系統(tǒng)、CCTV子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、電力子系統(tǒng)等)，實(shí)現(xiàn)對隧道內(nèi)所有外場設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和命令下發(fā)。
2. 系統(tǒng)運(yùn)行模型
3. 各集成監(jiān)控子系統(tǒng)
1> 交通子系統(tǒng)
交通監(jiān)控子系統(tǒng)主要由交通檢測與交通信號(hào)控制兩部分組成。
在茶子腳隧道、方埇隧道-葉板埇隧道-大柚埇隧道群、飛田隧道出入口設(shè)置車輛檢測器，主要用于交通流量、平均車速、占有率等交通參數(shù)的檢測，并判斷隧道內(nèi)的堵塞情況，也是通風(fēng)和隧道照明控制子系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)。檢測參數(shù)包括交通流量、平均車速、占有率、車頭時(shí)距。
交通信號(hào)控制主要是用于協(xié)助疏導(dǎo)交通、給司機(jī)提供信息，以保證道路安全暢通，提高路網(wǎng)整體通行能力,通過在接線道路區(qū)、引道區(qū)、隧道及其出入口區(qū)的信號(hào)指示，達(dá)到分流、啟閉車道、脅迫車輛改道等作用。
本系統(tǒng)由交通監(jiān)控計(jì)算機(jī)、隧道工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、隧道本地控制器、外場設(shè)備以及傳輸通道等組成。本地控制器系統(tǒng)通過檢測交通及隧道環(huán)境參數(shù)收集、存儲(chǔ)和管理外場設(shè)備數(shù)據(jù)，監(jiān)視外場設(shè)備工作狀態(tài)，報(bào)告給監(jiān)控室，并且接受監(jiān)控室命令對外場設(shè)備進(jìn)行控制；另外它還具有本地自動(dòng)控制的功能，在維修或測試等需要時(shí)可由隧道內(nèi)的本地主控制器作為中心進(jìn)行控制。
交通信息除傳送至隧道管理所外，還將通過網(wǎng)絡(luò)傳送至平浪監(jiān)控分中心，并接受來自監(jiān)控中心的控制指令。
交通子系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)控交通信號(hào)燈、車道指示器、車輛檢測器、可變情報(bào)板等外場設(shè)備。可監(jiān)視或控制交通信號(hào)燈紅燈、黃燈、綠燈、轉(zhuǎn)向燈四種狀態(tài)；車道指示器正面綠箭反面綠箭、正面綠箭反面紅叉、正面紅叉反面綠箭、正面紅叉反面紅叉四種狀態(tài)(根據(jù)現(xiàn)場車道設(shè)計(jì)，系統(tǒng)中已禁止使用正面綠箭反面綠箭此狀態(tài)，禁止出現(xiàn)雙面通行的交通誤導(dǎo))；可實(shí)時(shí)獲取任意車輛檢測器的各項(xiàng)交通數(shù)據(jù)(車流量、平均車速、占有率等等)，同時(shí)可自行根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算出此路段的交通擁堵情況，并在監(jiān)控畫面中以紅(擁堵)、黃(緩慢)、無色(正常)三種狀態(tài)反饋給監(jiān)控人員；可實(shí)時(shí)動(dòng)畫模擬現(xiàn)場所有情報(bào)板所發(fā)布的文字、圖片等信息，同時(shí)可下發(fā)指令給情報(bào)板控制器，下發(fā)任意文字、圖片信息進(jìn)行交通信息誘導(dǎo)。
交通子系統(tǒng)亦結(jié)合預(yù)案系統(tǒng)，當(dāng)隧道出現(xiàn)任意事故時(shí)，調(diào)動(dòng)各外場設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，保障隧道交通正常運(yùn)行。
2> 消防子系統(tǒng)
茶子腳隧道、河尾沖隧道、方埇隧道-葉板埇隧道-大柚埇隧道群、飛田隧道洞內(nèi)均設(shè)置手動(dòng)報(bào)警按鈕。手動(dòng)報(bào)警按鈕設(shè)在消防洞附近的預(yù)留洞室內(nèi)，約每50米一個(gè)，通過總線與火災(zāi)報(bào)警控制器連接。在緊急情況下人工按動(dòng)報(bào)警按鈕，即可將信號(hào)傳到隧道管理所，再配合閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)確認(rèn)事件性質(zhì)。
消防子系統(tǒng)為獨(dú)立子系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)采用光纖光柵感溫探測系統(tǒng)，光纖光柵傳感是通過對光纖內(nèi)部寫入的光柵反射或者折射光譜的檢測實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)的檢測。本子系統(tǒng)由隧道管理所火災(zāi)報(bào)警工作站、隧道火災(zāi)報(bào)警控制器、隧道內(nèi)手動(dòng)報(bào)警按鈕、光纖光柵火災(zāi)探測器、光纖光柵感溫火災(zāi)探測信號(hào)處理器以及傳輸通道等組成，可及時(shí)、準(zhǔn)確的反映出隧道內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)。
消防子系統(tǒng)，在隧道出現(xiàn)火災(zāi)事故時(shí)，及時(shí)結(jié)合預(yù)案管理系統(tǒng)，由管理所監(jiān)控人員人工執(zhí)行火災(zāi)預(yù)案，控制隧道內(nèi)的射流風(fēng)機(jī)的啟停、各卷簾門相應(yīng)的開啟或關(guān)閉，同時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場情況，及時(shí)關(guān)閉事故路段入口的交通信號(hào)燈，相應(yīng)的更改本路段上的所有車道指示器，結(jié)合可變情報(bào)板，誘導(dǎo)隧道內(nèi)事故路段或其他路段的所有車輛安全駛離事發(fā)路段，保證現(xiàn)場所有車輛的行車安全。本子系統(tǒng)同時(shí)控制照明系統(tǒng)，將隧道內(nèi)所有照明設(shè)備開啟到最大范圍和強(qiáng)度的照明，并控制CCTV系統(tǒng)捕獲火災(zāi)事發(fā)地三路視頻信號(hào)以及本隧道入口處的一路視頻信號(hào)自動(dòng)切換至監(jiān)控主機(jī)中，供管理所內(nèi)監(jiān)控人員及時(shí)處理現(xiàn)場事故。
3> 電話子系統(tǒng)
緊急電話在長隧道出入口和隧道內(nèi)每200米設(shè)置一套，用于司機(jī)在緊急情況時(shí)進(jìn)行呼救求援；指令電話設(shè)在隧道口變電所以及隧道管理所內(nèi)，利用程控交換機(jī)的熱線和會(huì)議電話功能實(shí)現(xiàn)本路的指令電話系統(tǒng)，指令電話子系統(tǒng)主要用于隧道內(nèi)防災(zāi)、電力以及交通管理方面的集中服務(wù)通信。
在隧道管理所設(shè)有緊急/指令電話控制臺(tái)，用于處理司機(jī)的救援信息。通過控制臺(tái)的接口，可以在工作站上顯示緊急電話的號(hào)碼與位置等信息。
本子系統(tǒng)可實(shí)時(shí)檢測隧道內(nèi)任意一部電話的呼叫狀態(tài)，如有電話呼叫求救時(shí)，管理所的監(jiān)控畫面上將自動(dòng)切換出電話呼叫位置，并用相應(yīng)的動(dòng)畫閃爍來描述報(bào)警類型，同時(shí)，系統(tǒng)會(huì)控制CCTV系統(tǒng)，將報(bào)警點(diǎn)處的三路實(shí)時(shí)視頻信號(hào)以及當(dāng)前隧道入口處的一路視頻信號(hào)自動(dòng)切換至監(jiān)控主機(jī)中，供管理所內(nèi)監(jiān)控人員及時(shí)了解現(xiàn)場的情況。
4> 通風(fēng)子系統(tǒng)
由于隧道內(nèi)汽車排放的廢氣、行駛時(shí)帶起路面上的煙氣和粉塵不易擴(kuò)散，對人體非常有害，也影響行車安全，因此隧道內(nèi)保持良好的空氣是行車安全的必要條件。通風(fēng)控制子系統(tǒng)可以根據(jù)檢測到的環(huán)境數(shù)據(jù)、交通量信息控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)、風(fēng)向、運(yùn)行時(shí)間，并且能實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行和保持風(fēng)機(jī)較佳壽命的控制運(yùn)行，并在發(fā)生火災(zāi)時(shí)根據(jù)不同地點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的火災(zāi)排煙處理，以保證隧道的安全及運(yùn)行環(huán)境的舒適性。
對風(fēng)機(jī)的控制通過通風(fēng)監(jiān)控子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，通風(fēng)監(jiān)控設(shè)備與隧道內(nèi)的本地控制器相連，由監(jiān)控室或本地控制器根據(jù)隧道內(nèi)的交通及環(huán)境狀況制定相應(yīng)的控制方案，由本地控制器相應(yīng)模塊控制風(fēng)機(jī)軟啟動(dòng)器供電回路，進(jìn)而控制隧道通風(fēng)。
通風(fēng)控制子系統(tǒng)由交通監(jiān)控計(jì)算機(jī)、隧道本地控制器、風(fēng)機(jī)、CO/VI檢測器以及傳輸通道等組成。通風(fēng)控制分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式，其中人工控制優(yōu)先權(quán)高于自動(dòng)控制。系統(tǒng)中帶有火災(zāi)發(fā)生后排煙控制方案提示，經(jīng)人工修正后可以對風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，也可以進(jìn)行人工控制。
由于消防系統(tǒng)為一獨(dú)立系統(tǒng)并且具有一定的優(yōu)先性，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，隧道通風(fēng)系統(tǒng)將由消防系統(tǒng)予以控制。
5> 照明子系統(tǒng)
由于隧道內(nèi)、外的亮度差別較大，因此司機(jī)在進(jìn)出隧道時(shí)會(huì)產(chǎn)生種種特殊的視覺問題，因此如何使駕駛員適應(yīng)隧道內(nèi)外的亮度差，以保證行車安全，節(jié)約用電，是隧道照明控制子系統(tǒng)的重要目的。
在茶子腳隧道入口洞內(nèi)/外設(shè)置光強(qiáng)檢測器共4套，其檢測數(shù)據(jù)作為對隧道的照明回路實(shí)施控制的依據(jù)，對于出口段的照明可參照入口進(jìn)行控制，不再設(shè)置光強(qiáng)檢測器。除朝塘隧道外，茶子腳隧道、河尾沖隧道等六個(gè)隧道均設(shè)置照明回路設(shè)施，包括每個(gè)單洞設(shè)置4路加強(qiáng)燈、2路全日燈、1路洞口路燈等。
本路隧道的照明系統(tǒng)是由隧道變電站集中供電的，其控制也是通過變電站來集中控制。因此，對隧道內(nèi)照明系統(tǒng)的控制可通過控制洞口變電所內(nèi)低壓柜的相應(yīng)回路來實(shí)現(xiàn)。變電所工控機(jī)通過獲取的光強(qiáng)監(jiān)測器參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)隧道照明亮度，通過工業(yè)以太網(wǎng)將有關(guān)信息傳送至上級(jí)隧道管理所，并接受來自上級(jí)隧道管理所的控制指令。
照明子系統(tǒng)提供根據(jù)光強(qiáng)檢測值來控制照明和通過時(shí)間/季節(jié)變換來控制照明，以保證省電、有效的控制照明系統(tǒng)。
6> 電力子系統(tǒng)
電力監(jiān)控子系統(tǒng)，通過變電站內(nèi)的各個(gè)電力設(shè)備監(jiān)控單元對電力設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，以保證各個(gè)電力設(shè)備可靠穩(wěn)定運(yùn)行（除UPS設(shè)備監(jiān)控集成于本系統(tǒng)中，其余電力設(shè)備監(jiān)控均由電力監(jiān)控工作站獨(dú)立完成，不在本次設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)）。
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對茶子腳隧道中的2套UPS設(shè)備以及蘇屋隧道群中的6套UPS設(shè)備的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，在隧道管理所中的監(jiān)控畫面中，可實(shí)時(shí)查看任意UPS設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。包括輸入/輸出電壓、輸入頻率、電池電壓、環(huán)境溫度、UPS類型、UPS故障等等設(shè)備具體信息。
7> CCTV子系統(tǒng)
閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)（簡稱：CCTV子系統(tǒng)）用以直觀、及時(shí)地觀測隧道內(nèi)的交通運(yùn)行情況和事故現(xiàn)場，對特殊事件進(jìn)行確認(rèn)，為救災(zāi)排險(xiǎn)提供第一手信息。對隧道通道實(shí)行全范圍、全段面的人工監(jiān)視，以便于中心管理值班人員清楚了解整個(gè)隧道及出入口的基本情況，并及時(shí)獲得意外情況的信息。
茶子腳隧道、方埇隧道-葉板埇隧道-大柚埇隧道群、飛田隧道洞內(nèi)按每150米左右（在緊急停車帶根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增設(shè)）間距安裝固定攝像機(jī)，順車輛行駛方向設(shè)置，保證整個(gè)隧道內(nèi)無盲點(diǎn)；在隧道兩端入口前設(shè)置室外型彩色遙控?cái)z像機(jī)，在無人職守隧道變電所設(shè)置室內(nèi)型彩色遙控?cái)z像機(jī)。
本子系統(tǒng)是由隧道管理所視頻以太網(wǎng)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、監(jiān)控主機(jī)等設(shè)備組成。任意一路圖像均可在監(jiān)控主機(jī)上實(shí)時(shí)顯示，隧道管理所可對隧道外場遙控?cái)z像機(jī)進(jìn)行控制，并對隧道視頻圖像進(jìn)行循環(huán)編碼存儲(chǔ)，當(dāng)有事件時(shí)，有觸發(fā)信號(hào)保存事件前后的錄像。
閉路電視系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng)，采用獨(dú)立的視頻網(wǎng)絡(luò)傳送視頻圖像數(shù)據(jù)。在平浪監(jiān)控分中心和隧道管理所內(nèi)，工作站可以通過視頻編碼器獲取實(shí)時(shí)視頻圖像信號(hào)，并使用監(jiān)控系統(tǒng)工作站中的模擬云臺(tái)控制臺(tái)對矩陣CPU卡下發(fā)命令來控制帶云臺(tái)攝像頭的上/下/左/右、放大/縮小、變焦等操作。本子系統(tǒng)可同時(shí)切換一路、兩路、四路三種模式視頻信號(hào)，保證可隨意查看隧道各個(gè)攝像頭的視頻信號(hào)。
8> 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)
本子系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測茶子腳隧道管理所局域網(wǎng)中19部網(wǎng)絡(luò)光交換機(jī)和蘇屋隧道管理所局域網(wǎng)中的17部網(wǎng)絡(luò)光交換機(jī)的通信狀態(tài)以及報(bào)警狀態(tài)，實(shí)時(shí)監(jiān)測各個(gè)光交換機(jī)的電端口、光端口的通信狀態(tài)，以及主電源輸入、從電源輸入、自愈環(huán)狀態(tài)的通信狀態(tài)。
9> 事件錄入子系統(tǒng)
本子系統(tǒng)可在系統(tǒng)中結(jié)合實(shí)際需要，輔助操作員錄入各種類型的事故信息，并配合報(bào)表、曲線查詢統(tǒng)計(jì)出各種類型的事故信息。
系統(tǒng)在事故發(fā)生后可記錄事故的發(fā)生時(shí)間、事故類型、發(fā)生點(diǎn)起始樁號(hào)、事故描述、事故解除時(shí)間等等信息，并存入數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，以便以后事故的歷史記錄查詢。同時(shí)，用戶可由事件錄入子系統(tǒng)來觸發(fā)預(yù)案管理子系統(tǒng)，當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生緊急交通事故時(shí)，由監(jiān)控員通過視頻圖像確認(rèn)現(xiàn)場事故后，通過事件錄入子系統(tǒng)確認(rèn)緊急事故，激活預(yù)案管理子系統(tǒng)，預(yù)案子系統(tǒng)會(huì)根據(jù)事故點(diǎn)的位置和類型提供給操作員可使用的緊急預(yù)案，由操作員確認(rèn)預(yù)案可操作性后選擇下發(fā)并執(zhí)行，以在最快的時(shí)間內(nèi)有效處理隧道內(nèi)的緊急事故。
10> 預(yù)案管理子系統(tǒng)
預(yù)案管理子系統(tǒng)為本監(jiān)控系統(tǒng)的一套輔助子系統(tǒng)，分為預(yù)案管理器和預(yù)案執(zhí)行器兩大模塊。
預(yù)案管理器，為外部應(yīng)用程序，可放置局域網(wǎng)內(nèi)的任意工作站上，由隧道管理所系統(tǒng)管理員進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)案的編制、編輯和刪除操作。管理員可根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中提供的報(bào)警點(diǎn)，針對每一個(gè)獨(dú)立的報(bào)警點(diǎn)，制定一系列緊急事故處理預(yù)案；在預(yù)案中，管理員可編制各種執(zhí)行步驟和執(zhí)行動(dòng)作，具體到指定預(yù)案中按指定順序?qū)ΡO(jiān)控系統(tǒng)中的指定數(shù)據(jù)庫變量進(jìn)行預(yù)控制值的設(shè)定，便于預(yù)案執(zhí)行器的相關(guān)預(yù)案動(dòng)作的執(zhí)行。
預(yù)案執(zhí)行器，為本監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部嵌入組件，根據(jù)預(yù)案的相應(yīng)的條件判斷，來觸發(fā)預(yù)案執(zhí)行器。當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生緊急事故時(shí)，本監(jiān)控系統(tǒng)可自動(dòng)檢測出事故發(fā)生地點(diǎn)、事故類型等信息，同時(shí)在監(jiān)控畫面的相應(yīng)事故點(diǎn)以動(dòng)畫閃爍方式向操作員告警，如果事故點(diǎn)并不在當(dāng)前監(jiān)控畫面中，則系統(tǒng)自動(dòng)切換當(dāng)前事故點(diǎn)畫面為當(dāng)前畫面，將事故點(diǎn)最為明顯的反饋給操作員；與此同時(shí)，系統(tǒng)觸發(fā)預(yù)案執(zhí)行器，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先制定好的預(yù)案，列舉出當(dāng)前此事故點(diǎn)可用的有效預(yù)案反饋給操作員，操作員瀏覽各種預(yù)案以及預(yù)案中的相關(guān)步驟和執(zhí)行動(dòng)作后，選擇一種預(yù)案進(jìn)行下發(fā)執(zhí)行；操作員可進(jìn)行人工單步預(yù)案執(zhí)行，亦可交給本系統(tǒng)進(jìn)行全預(yù)案自動(dòng)執(zhí)行。
本系統(tǒng)中的預(yù)案子系統(tǒng)為重要部分，當(dāng)隧道事故時(shí)，它將調(diào)動(dòng)所集成的所有子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，包括控制交通信號(hào)燈的紅黃綠掉頭燈、車道指示器的正/反面的綠箭/紅叉、射流風(fēng)機(jī)的正/反轉(zhuǎn)啟停、情報(bào)板的文字/圖片的命令下發(fā)、交通/火災(zāi)/電話事故報(bào)警單元的動(dòng)畫報(bào)警、照明的控制、監(jiān)控畫面的自動(dòng)切換、事故點(diǎn)的自動(dòng)定位、CCTV子系統(tǒng)各個(gè)攝像頭視頻信號(hào)的自動(dòng)切換等等。
四、 系統(tǒng)特色
1、大畫面漫游
如上圖監(jiān)控主界面布局所示，在下部“漫游引導(dǎo)區(qū)”中，為隧道整體縮略圖，用戶可點(diǎn)擊其上任意位置，“顯示區(qū)域”的主監(jiān)控界面即會(huì)自動(dòng)定位至相應(yīng)監(jiān)控區(qū)域，方便了用戶對于大畫面定位的需求，同時(shí)，用戶還可以使用鼠標(biāo)在“顯示區(qū)域”的主監(jiān)控區(qū)域中手工拖動(dòng)畫面，以瀏覽整個(gè)隧道內(nèi)的任意位置。
“漫游引導(dǎo)區(qū)”中包含有道路交通狀況插件，其通過外場設(shè)備的車輛檢測器實(shí)時(shí)采集的交通流量、平均速度、密度等數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶自定義的擁堵、擁擠閾值，時(shí)刻判斷出相應(yīng)路段的道路狀況是否擁堵，在漫游區(qū)中，通過黃色來表示道路擁擠緩慢狀態(tài)，通過紅色來表示道路擁堵狀態(tài)，便于監(jiān)控人員方便明了的監(jiān)控隧道內(nèi)的交通狀況。
2、 情報(bào)板操作控制
可變情報(bào)板屬于獨(dú)立開發(fā)的控件，直接嵌入工程中，可根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備實(shí)際文本、動(dòng)畫顯示效果，在上位監(jiān)控工作站中實(shí)時(shí)模擬反饋給監(jiān)控人員，包括顯示文本/圖片的內(nèi)容、顏色等，以及立顯、左移、右移等入屏方式的動(dòng)畫模擬效果。
可變情報(bào)板插件不僅可實(shí)時(shí)反饋下位設(shè)備的內(nèi)容以及動(dòng)畫外，可提供用戶進(jìn)行實(shí)時(shí)下發(fā)信息的編輯工作。
用戶可新建或編輯播放列表，針對列表中的每一個(gè)播放項(xiàng)目，編輯要顯示的文本或動(dòng)畫，并提供入屏方式、出屏方式、停留時(shí)間、速度等信息的配置。此次馬梧高速中選用的可變信息標(biāo)志，其控制器中可自行存儲(chǔ)0到99號(hào)100個(gè)播放列表，上位可直接下發(fā)播放列表號(hào)，即可更換情報(bào)板中的信息顯示內(nèi)容，同時(shí)開放通訊協(xié)議，用戶可直接通過協(xié)議編輯控制器中所存儲(chǔ)的播放列表內(nèi)容，更為靈活的控制可變情報(bào)板標(biāo)志，使其最大程度上的發(fā)揮了在道路誘導(dǎo)功能上的優(yōu)勢。
3、 視頻監(jiān)控
一條完整的道路必不可少的就是CCTV監(jiān)控子系統(tǒng)，監(jiān)控人員可通過公路或隧道內(nèi)的視頻攝像頭，在管理所中就可實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場狀況。同時(shí)，可通過視頻監(jiān)視器輪詢等功能，通過少量監(jiān)視器即可完成監(jiān)視任何大數(shù)量的攝像頭視頻圖像。讓操作人員不用身臨現(xiàn)場就可了解到現(xiàn)場任何位置的情況，并根據(jù)情況及時(shí)對監(jiān)控路段進(jìn)行相應(yīng)的管制。
馬梧高速中茶子腳隧道為特長隧道，長3.3公里，共設(shè)置了56個(gè)攝像頭，其中2個(gè)入口處分別設(shè)置了云臺(tái)攝像頭；蘇屋隧道群共設(shè)置了41個(gè)攝像頭，其中8個(gè)附帶云臺(tái)控制功能，用戶可通過上位操作云臺(tái)，轉(zhuǎn)動(dòng)監(jiān)控?cái)z像頭，實(shí)現(xiàn)360°角度監(jiān)控，同時(shí)可完成放大縮小、變焦等功能。茶子腳隧道因長度因素，在設(shè)計(jì)時(shí)，采用了4路視頻線路，每條線路并不按順序依次覆蓋所有攝像頭，而是交叉采集傳輸，即每路線路穿插、跳躍傳輸隧道上/下行隧道中的攝像頭，以保證了某一路視頻線路出現(xiàn)故障，并不會(huì)導(dǎo)致隧道某一片區(qū)域無視頻信號(hào)，而僅僅只是整條隧道中跳躍式的出現(xiàn)視頻信號(hào)故障。
監(jiān)控系統(tǒng)可同時(shí)監(jiān)控一路、二路、四路視頻信號(hào)，可在監(jiān)控窗口菜單中任意更改監(jiān)控模式，同時(shí)，再選中當(dāng)前監(jiān)視窗口后，可更改攝像頭編號(hào)，來實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的切換工作。
4、 電話報(bào)警
在馬梧隧道監(jiān)控系統(tǒng)中，也融入了緊急電話子系統(tǒng)，茶子腳隧道共設(shè)置34部緊急電話，隧道群共設(shè)置14部緊急電話。在上位集成監(jiān)控系統(tǒng)中，緊急電話可實(shí)時(shí)檢測各種類型報(bào)警。
當(dāng)隧道內(nèi)任意一部緊急電話呼叫報(bào)警時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)接收到電話子系統(tǒng)報(bào)警信號(hào)，根據(jù)報(bào)警電話編號(hào)以及報(bào)警類型，通過文本、動(dòng)畫、視頻等方式給予報(bào)警。當(dāng)電話報(bào)警時(shí)，首先監(jiān)控主畫面會(huì)自動(dòng)定位切換至電話報(bào)警相應(yīng)位置，同時(shí)，相應(yīng)編號(hào)的電話插件由正常狀態(tài)切換為電話呼入狀態(tài)，并以閃爍動(dòng)畫的方式給予報(bào)警；隨后監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)報(bào)警窗中出現(xiàn)此電話的報(bào)警文本內(nèi)容，紅色高亮顯示在報(bào)警窗最上方；與此同時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)報(bào)警電話的實(shí)際位置，聯(lián)動(dòng)CCTV子系統(tǒng)，自動(dòng)切換出四路視頻圖像(報(bào)警點(diǎn)附近三路視頻圖像和本隧道入口處一路視頻圖像)，自動(dòng)彈出在系統(tǒng)最頂層，快速、準(zhǔn)確的確定報(bào)警位置，反饋給操作員報(bào)警點(diǎn)現(xiàn)場路段的實(shí)時(shí)道路狀況。
電話子系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)CCTV子系統(tǒng)，通過文本、動(dòng)畫、視頻等方式，自動(dòng)定位監(jiān)控畫面，以最為準(zhǔn)確、高效的報(bào)警方式，協(xié)助操作員監(jiān)控隧道內(nèi)的所有報(bào)警。此種功能，不僅從畫面動(dòng)畫上，還是事務(wù)邏輯處理能力上，都成為易控(INSPEC)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)隧道監(jiān)控的一大特色功能。
5、 事件錄入
通過事件錄入平臺(tái)，在監(jiān)控系統(tǒng)中，用戶可隨時(shí)記錄現(xiàn)場所發(fā)生的任何事故信息，報(bào)警事件的發(fā)生時(shí)間、發(fā)生樁號(hào)、事件類型、事件描述說明等，同時(shí)，可對之前所記錄的事件發(fā)生記錄進(jìn)行更新記錄，例如事件的解除等。
事件錄入信息，可通過報(bào)表功能，檢索出所需要的事件結(jié)果集，打印出相應(yīng)的事件記錄報(bào)表。馬梧隧道監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合此事件錄入功能，更為全面的協(xié)助了監(jiān)控員對于馬梧隧道的監(jiān)控工作，有力的保障了對于隧道所發(fā)生的所有事故信息的記錄功能，更為充分的服務(wù)于本系統(tǒng)的使用人員。
6、 聯(lián)動(dòng)控制與預(yù)案管理
不管是在交通行業(yè)中，還是在其他領(lǐng)域里，上位集成監(jiān)控不僅要實(shí)現(xiàn)對于外場所有設(shè)備的單一監(jiān)視、控制功能外，還需要能夠隨所有外場設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制的功能，即自動(dòng)化行業(yè)中的聯(lián)動(dòng)控制，這一功能隨即也成為了監(jiān)控行業(yè)中最為重要也最具特點(diǎn)的功能。
不管是由本地控制器(PLC)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制、還是由上位集成監(jiān)控系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)預(yù)案聯(lián)動(dòng)，都是對監(jiān)控行業(yè)的一大考驗(yàn)。通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、事故預(yù)案等等都或多或少的融入了聯(lián)動(dòng)功能。
該項(xiàng)目中，最為典型的幾處小型聯(lián)動(dòng)控制預(yù)案就包含通風(fēng)聯(lián)動(dòng)、照明聯(lián)動(dòng)等。隧道內(nèi)，隨時(shí)可能因?yàn)槠囄矚獾呐欧呕蛘呱硥m的污染等，造成隧道內(nèi)的CO濃度過高、VI能見度的降低等，這些都成為交通上的無形殺手，本地控制器中的邏輯單元實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)聯(lián)動(dòng)功能，即通過監(jiān)視CO/VI的實(shí)時(shí)采集值，根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值，判斷是否應(yīng)該開啟隧道內(nèi)的射流風(fēng)機(jī)，抽出有害氣體煙霧，送入隧道外新鮮空氣，同時(shí)根據(jù)實(shí)時(shí)檢測值和報(bào)警點(diǎn)在隧道內(nèi)的實(shí)際位置，開啟相應(yīng)位置上的相應(yīng)臺(tái)數(shù)的風(fēng)機(jī)，以保證在節(jié)約用電、環(huán)保的基礎(chǔ)上最為有效的控制隧道內(nèi)的CO/VI值，保障隧道安全行車條件。
除通風(fēng)聯(lián)動(dòng)外，照明聯(lián)動(dòng)也尤為重要。隧道內(nèi)的照明設(shè)備是必不可少的，但也不可能永遠(yuǎn)使用照明設(shè)備讓其常亮，這樣會(huì)造成無車或少車流量的情況下的電力資源的浪費(fèi)。故而設(shè)計(jì)在隧道入口處的洞內(nèi)、洞外設(shè)置洞內(nèi)/外光強(qiáng)檢測器，以檢測出洞內(nèi)外的光強(qiáng)值，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測值和洞內(nèi)外的差值，監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)預(yù)設(shè)閾值開啟或關(guān)閉相應(yīng)路段的照明設(shè)施，以保證節(jié)約用電。照明系統(tǒng)除通過光強(qiáng)檢測器來控制外，還提供手工本地控制和時(shí)鐘控制。時(shí)鐘控制則是照明設(shè)備自身附帶時(shí)鐘功能，預(yù)設(shè)時(shí)鐘預(yù)案后，可根據(jù)一天內(nèi)的不同時(shí)段、一年中的不同季節(jié)等等開啟或關(guān)閉相應(yīng)路段的照明設(shè)施。
手動(dòng)控制，可是由監(jiān)控人員在上位集成工作站中，通過組態(tài)界面，直接開啟或關(guān)閉指定回路照明設(shè)備。
該系統(tǒng)中的預(yù)案子系統(tǒng)分為預(yù)案管理和預(yù)案觸發(fā)兩個(gè)模塊。預(yù)案管理平臺(tái)可由特定管理員進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)案編制與修訂工作；預(yù)案觸發(fā)則由監(jiān)控系統(tǒng)工作站在事故發(fā)生時(shí)，自動(dòng)根據(jù)事故類型彈出當(dāng)前事故點(diǎn)可用預(yù)案，操作員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，選擇確認(rèn)可用預(yù)案后，下發(fā)預(yù)案并執(zhí)行。
該系統(tǒng)中默認(rèn)編制了電話事故預(yù)案、火災(zāi)事故預(yù)案和交通事故預(yù)案。除電話事故、火災(zāi)事故分別由電話控制器、消防控制器自動(dòng)上發(fā)事故報(bào)警信息來觸發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)中相應(yīng)預(yù)案外，交通事故則是由監(jiān)控操作人員通過視頻圖像以及現(xiàn)場各種監(jiān)控參數(shù)，判斷出是否為交通事故，然后通過事故錄入平臺(tái)，手工激活預(yù)案，選擇相應(yīng)預(yù)案后則可下發(fā)執(zhí)行。
預(yù)案管理可隨時(shí)編輯事故報(bào)警點(diǎn)，以及報(bào)警點(diǎn)中可使用的預(yù)案，同時(shí)制定預(yù)案中的預(yù)案步驟和相應(yīng)步驟中的具體聯(lián)動(dòng)動(dòng)作等。
預(yù)案執(zhí)行器，提供自動(dòng)執(zhí)行、手動(dòng)執(zhí)行、跳過、即時(shí)修改操作動(dòng)作等功能。操作員手動(dòng)執(zhí)行動(dòng)作，一步步動(dòng)作執(zhí)行，可保證每一步動(dòng)作的正確性，如果某一具體動(dòng)作不希望執(zhí)行可選擇跳過，自動(dòng)跳到下一執(zhí)行動(dòng)作，同時(shí)對于某一具體動(dòng)作在指定場合不適宜的情況下，可當(dāng)即修改操作動(dòng)作，但并不保存此修改結(jié)果，僅為當(dāng)即修改當(dāng)即執(zhí)行使用；如果操作人員確定某一步驟所有動(dòng)作無誤后，亦可選擇自動(dòng)執(zhí)行，系統(tǒng)可自動(dòng)連續(xù)單步執(zhí)行所有預(yù)設(shè)動(dòng)作，當(dāng)所有動(dòng)作執(zhí)行完成后，提示本步驟已全部執(zhí)行成功。
預(yù)案執(zhí)行完成后，在主監(jiān)控界面即可查看預(yù)案執(zhí)行結(jié)果。
7、 數(shù)據(jù)上傳
馬梧隧道監(jiān)控系統(tǒng)，在本自身系統(tǒng)日常業(yè)務(wù)外，還需與上層管理中心平浪分中心進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳業(yè)務(wù)。易控2009網(wǎng)絡(luò)功能采用了WCF通信技術(shù)，在該監(jiān)控系統(tǒng)中也提供了WCF數(shù)據(jù)接口，平浪分中心可通過此接口從茶子腳監(jiān)控系統(tǒng)、蘇屋監(jiān)控系統(tǒng)中分別獲取外場設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
同時(shí)，對于日常歷史數(shù)據(jù)，茶子腳監(jiān)控系統(tǒng)和蘇屋監(jiān)控系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)上傳功能，根據(jù)需要，兩處隧道管理所，規(guī)定每天中午12點(diǎn)和晚上24點(diǎn)分兩次將當(dāng)天最新實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳寫入平浪分中心的數(shù)據(jù)庫中，平浪分中心根據(jù)每天上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而調(diào)整對高速路上的七處隧道進(jìn)行管理。
五、 結(jié)束語
本系統(tǒng)采用易控2009分布式網(wǎng)絡(luò)功能，同時(shí)開發(fā)了大量隧道監(jiān)控專用功能，例如情報(bào)板操作控制、電話報(bào)警、聯(lián)動(dòng)控制、自由報(bào)表等。本監(jiān)控系統(tǒng)在廣西馬梧高速公路茶子腳隧道和蘇屋隧道群上長期穩(wěn)定運(yùn)行，是九思易公司自承接北京奧林匹克公園地下環(huán)形隧道監(jiān)控系統(tǒng)工程后的又一大型成功隧道監(jiān)控案例。
