基于易控組態(tài)軟件的高速隧道監(jiān)控系統(tǒng)
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不同于鐵路隧道，高速公路隧道需要安全的交通誘導、人性化的照明、通風設施，更需要一整套合理、周密的緊急事件救助方案。公路隧道在整個路段屬于特殊構造段，因為隧道空間小，密閉性強，一旦發(fā)生火災、事故、交通擁堵，隧道內的環(huán)境會發(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。
2工程背景
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，是廣西公路網主骨架的重要組成部分。全線設有武嶺互通、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)控等級為a級、朝塘監(jiān)控等級為c級，其余隧道均為b級。按照隧道劃分標準，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行上位集成監(jiān)控。
該項目上位監(jiān)控系統(tǒng)由北京九思易自動化軟件有限公司設計開發(fā)。
3系統(tǒng)設計
廣西馬梧隧道監(jiān)控系統(tǒng)采用分層多級控制，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計范圍內。系統(tǒng)架構圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)架構圖
現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)經外場設備采集至本地控制器，然后經由工業(yè)以太網傳送至隧道管理所，再由隧道管理所經以太網傳送至平浪監(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設備的本地監(jiān)測和控制功能。
隧道監(jiān)控系統(tǒng)由九個子系統(tǒng)構成：交通監(jiān)控子系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視子系統(tǒng)、火災自動報警子系統(tǒng)、隧道通風控制子系統(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、火災自動報警、緊急電話、指令電話、有線廣播子系統(tǒng)為獨立的子系統(tǒng)，通風控制、電力監(jiān)控、隧道照明控制在邏輯上相對獨立，在系統(tǒng)構成上則合成一體。九個子系統(tǒng)之間既避免由于某個子系統(tǒng)出故障而影響其它子系統(tǒng)的運行，又可保證整個系統(tǒng)的聯(lián)動運行；當隧道監(jiān)控室設備出現(xiàn)故障時，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，其中有一個本地主控制器，可控制整個隧道的正常運行。
3.1 系統(tǒng)總體框架
本監(jiān)控系統(tǒng)采用c/s網絡架構模型，由數(shù)據(jù)服務器、客戶端工作站構成，通過光纖環(huán)網進行數(shù)據(jù)交互。服務器工程實時采集隧道外場所有設備數(shù)據(jù)信息，自行進行數(shù)據(jù)分析和存儲，并為客戶端工程提供所有實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)；客戶端工程提供人機交互界面，操作員通過客戶端工程向服務器工程發(fā)送請求監(jiān)視和控制隧道內的所有設備。監(jiān)控系統(tǒng)總體框架示意圖如圖2所示。
圖2監(jiān)控系統(tǒng)總體框架示意圖
系統(tǒng)中，包含數(shù)據(jù)服務器、視頻服務器、工作站以及其他各獨立子系統(tǒng)(消防子系統(tǒng)、電話子系統(tǒng)、cctv子系統(tǒng)、網絡子系統(tǒng)、電力子系統(tǒng)等)，實現(xiàn)對隧道內所有外場設備的實時數(shù)據(jù)采集和命令下發(fā)。
3.2 系統(tǒng)運行模型
本系統(tǒng)具體運行模型如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)運行模型
4各集成監(jiān)控子系統(tǒng)
4.1 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，并判斷隧道內的堵塞情況，也是通風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、車頭時距。
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