論述智能監控系統在城市道路隧道內的組成與應用

朱晨達

【摘 要】城市道路隧道作為城市道路的主要組成部分之一，由于自身特有的環境特點，故必須設置可靠實用、先進的智能監控系統，及時發現并處理隧道內發生的交通事故或火災等意外情況。本文將通過對隧道智能監控系統及其組成進行詳細的闡述，分析與探究其對路面交通運行狀況的意義所在，并對智能監控系統的建設做出一定的參考性意見。

【關鍵詞】城市道路隧道 智能監控 交通運行 照明控制 消防聯動

城市道路隧道處于城市道路之下，作為城市道路的重要組成部分之一，其主要功能是聯絡地下停車場和承擔主干道路的交通分流。隨著城市建設規模日益擴大，各種機動車數量的急劇上升，地面交通正在面臨著越來越嚴峻的考驗，道路隧道的建設通過立體化地使用土地，有效緩解了地面交通的壓力，進一步修繕城市道路的使用質量，逐步改善行人與非機動車的交通環境，對加強交通管理具有十分重要的意義，同時它更加有助于提高土地利用率，利于保護城市的生態環境。目前大部分城市的市區普遍都會面臨高峰期交通擁堵不堪，為有效疏導市內交通，城市規劃部大力開展地下交通的建設，統籌兼顧社會效益、經濟效益、環境效益，城市道路隧道正逐漸廣泛應用在道路網的建設中。

1城市道路隧道智能監控系統概述

一套較為完善的隧道智能監控系統應符合以下幾個要求：首先，對隧道內的交通運行狀況進行實時監視與控制，組織與指揮各種交通異常狀況的處理工作，及時發現交通事故或車輛故障等各種交通異常情況，第一時間分析與決策處理方案，排除故障，并通過控制其他隧道內的行車車速、平滑交通流等方式疏導交通，最大限度降低交通阻塞和擁擠的可能性，預防發生二次事故，確保道路隧道的安全性與通行能力，避免行車延誤。其次，智能監控系統可以自動對隧道內外的環境照度值進行檢測，及時調節各種不同天氣下的隧道內的照明亮度。第三，能對隧道內設備的運營情況實時監控，及時發現預處理設備故障，確保設備功能照常，提高整個系統的穩定性與可使用性，不因部分子系統出現的故障而影響整個監控系統。第四，智能監控系統以自動控制和集中控制為主，人工干預和獨立控制為輔，對相鄰路段預留出相應的接口，以此實現信息共享的目的。

城市道路隧道以安全可靠、實用合理為基本的設計原則，當前的城市道路隧道監控系統建設并沒有相關的國家標準和國際通用標準作為參考，但可采用最新先進水平的監控系統，隧道中排水、消防、照明、配電、通風、火災自動報警等子系統的監控都需要根據各個隧道的不同建設要求明確相應的技術規格。

2智能監控系統的組成

城市道路隧道的智能監控系統主要包括監控中心網絡系統、交通誘發以及信息發布系統、閉路電視監視系統以及車流量、事件監測系統、環境監測系統、照明控制系統、電力監控系統、隧道通信系統和火災報警以及消防聯動系統、監控設備供電電源系統和隧道內電纜敷設及接地系統等主要系統。下面是對這些系統的詳細說明。

2.1監控中心網絡系統

監控中心網絡系統主要包括網絡系統、綜合控制臺、計算機系統及軟件和大屏幕顯示系統，其供電電源為兩路電源加UPS供電方式，屬于特別重要一級負荷用電設備。監控中心主要負責采集隧道內的交通運行狀況和各子系統的狀況。處理采集的信息并提供相應的監控方案，對下屬的監控設備下發信息與控制指令。

監控中心網絡是道路隧道智能監控系統的核心部分，隧道的整體控制系統是以現場總線的分布式環形網絡為基礎的，監控中心網絡系統指揮各個子系統的運行，并對各個子系統之間的溝通與協調負責，子系統則通過中心網絡系統進行信息的交換、顯示、匯總、統計和打印，為人工干預提供行車運行的綜合信息與決策信息，并支持手動控制、人機接口等其它功能，是道路隧道交通安全順暢的重要保障。由于隧道環境條件較為惡劣，且現場監控設備數量繁多，所以多采用工業以太網的組網方式，即隧道內設立以太網交換機和可編程控制器作為區域內的控制單元，集中對附近監控設備的信息進行采集工作，再通過冗余光纖網絡上傳至監控中心的千兆交換機，接收中心網絡計算機系統地控制指令，輸入程序控制下端的執行設備。當監控中心網絡出現計算機故障或是通訊路線故障，區域控制單元會根據預設程序對現場設備進行控制。如圖1。

圖1系統集成平臺架構圖

2.2閉路電視監視系統及車流量、事件監測系統

閉路電視監視系統具有變焦鏡頭、彩色全天候、電動云臺的網絡攝像機安裝在隧道出入口，由監控中心直接控制調節焦距、光圈或是云臺轉動，隧道內每隔100米左右就會設置一臺一體化的網絡攝像機，其指向與車流方向一致，隧道的曲線段則設置電動云臺的網絡攝像機，每臺攝像機都會配備對應的專用防護罩，有效延長使用壽命。當在變配電站上設置固定式的半球攝像機時，對攝像機的防護等級都必須高于IP65，確保所有實時、高清晰的視頻信號都可以通過1000M的以太網上傳至監控中心，使監控中心可隨時記錄與顯示每個監控點的圖像，為疏導隧道交通提供最可靠的信息。

當隧道內交通運行正常時，大屏幕顯示屏顯示的是全部的監視畫面；發生意外事故時，如火災或車輛事故時，大屏幕會自動切換對應的攝像機監視畫面；如幾個路段同時發生意外，火災報警處于優先報警的位置；當發生交通擁擠阻塞時，可通過人工操作切換至擁擠路段，人工確認后及時決定處理方案。

閉路電視監視系統通過前端設備、分配器、視頻解碼器和交通事故檢測主機等一系列設備，成功輸出正確的監控視頻信號和分析視頻數據，檢測器可根據視頻實時分析車流量、車間距、行車速度、車輛分類、車輛密度、車頭時距、空間占有率等數據并進行統計。此外，當發生逆向行駛、違章停車、超低速車流、產生煙霧、道路高占有率時，檢測器會及時報警。

2.3照明控制系統

照明控制系統對道路隧道交通具有十分重要的作用。由于隧道內的環境照度普遍較低，白天駕駛員從明亮的環境內進入和通過隧道時 ，其視覺感官上往往會產生不適應。駕駛員如要穿越長隧道時會產生黑洞現象，穿越短隧道時會產生黑框現象，進入隧道后，往往會因為亮度陡增，駕駛員不能迅速適應看清隧道內情況，而隧道出口雖然白天亮度高，看上去是個亮洞，但夜晚就成為黑洞，故駕駛員無法快速看清隧道外道路的路面狀況，因此，照明控制系統的合理調控對駕駛員行車具有十分重要的影響。

照明控制系統是由照明控制器、照明配電箱和照度儀等組成的自動控制裝置。照明系統能夠根據隧道內外的亮度比值，對隧道出入口的照明設施進行調控，隧道出入口會設置亮度檢測器，照明系統根據外部亮度強弱和交通量的變化，通過設置在隧道內的邏輯控制器分別對入口段、過渡段、出口處的照明亮度進行調控，根據季節，晴天、陰天，早晚的不同模式調控亮度，并有多種手動模式為管理人員提供可參考的照明控制方案。

季節 開啟等級 光線強度

（白天） 開 啟 燈 具 路 數

入口加強照明 基本照明 出口加強照明

夏季 1 晴天光強 3 2 1

2 晴天光弱 2 2 1

3 陰天光強 1 2 1

4 陰天光弱 0 2 0

冬季 2 晴天光強 3 2 1

2 晴天光弱 2 2 1

3 陰天光強 1 2 1

4 陰天光弱 0 2 0

表1 某隧道按季節控制的照明方案

2.4火災報警系統及消防聯動系統

由于隧道環境特殊，一旦發生火災不易逃生與搶救，易導致重大的人員傷亡，故隧道多按一級保護對象設置火災自動報警系統，配備相應的火災報警控制器、緊急廣播、緊急電話等設置。通過與消防聯動控制裝置的結合，發生火災可及時聯動交通誘導，播放廣播，打開逃生通道，開啟照明等，盡快疏散車輛人群，自動啟動消防泵、水噴霧泵、泡沫泵，繼而啟動相關的排煙風機等消防設施，最大程度降低火災帶來的經濟損失與人員傷亡。

圖2某隧道消防報警界面

右洞 設備報警號 對應攝像機號 大屏監視器 火災確認后 廣播 右洞正面交通燈（反面全紅） 情報板 逃生通道 無線 照明

前 中 后 切換到火災對應畫面 LS1，2，3 LS7，8，9

ZK0+541 SB1 CAM1 GQKK1 CAM5 XX音區右線 紅 綠 QBB15“隧道火災 禁止通行” 全部開鎖 強制播放“隧道內發生火災” 打開所有照明

ZK0+591 SB2 CAM1 GQKK1 CAM6 紅 綠

表2 某隧道部分消防聯動控制表

3結語

城市道路隧道智能監控系統是隧道交通運行的重要保障，系統與各個子系統利用先進的多媒體技術、通信技術和計算機網絡技術實現溝通協調的順暢，確保道路的服務質量，綜合考量國內外隧道監控技術的發展趨勢，采用可靠的高科技技術設備，在提高系統安全性與可靠性的同時，為城市道路隧道的運營管理提供一個現代化的監控手段，積極打造一個可靠實用、先進高效的綜合監控管理系統。

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