探討電氣自動化在公路監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用

■薛 源，鳳曉航

■1.陜西省高速公路建設(shè)集團公司，陜西 西安 710065;2.陜西建工安裝集團有限公司，陜西 西安 710068

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進步，人類在不斷地獲得發(fā)展的新動力與源泉，我國電氣自動化行業(yè)在我國各行各業(yè)不斷取得新的成就。在公路監(jiān)控系統(tǒng)中，電氣自動化行業(yè)由于新技術(shù)與新設(shè)備的加入取得了新的發(fā)展，受到相關(guān)科技研究人員的重視。公路監(jiān)控實現(xiàn)電氣自動化就是將公路控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都能夠進行有機結(jié)合，從而能夠建立起一個較為完善的具有綜合性的自動化公路監(jiān)控管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個工程安全、有效、直觀的管理與控制。

1 公路自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

公路自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案以陜西省作為具體案例，陜西省境內(nèi)高速公路的橋隧比例大，且在其境內(nèi)長隧道與特長隧道的數(shù)量較多，用于通風(fēng)、照明的設(shè)備，以及相關(guān)的交通信號、火災(zāi)報警、配電以及視頻監(jiān)視的設(shè)備數(shù)量較多，分布范圍也較為廣泛。因此，對公路監(jiān)控系統(tǒng)的實際控制能力提出了考驗，檢驗公路監(jiān)控系統(tǒng)是否能夠適應(yīng)如此難度的控制。所以在實際公路監(jiān)控過程中，需要加強對交通情況、運行環(huán)境以及相關(guān)設(shè)備的運行情況進行控制與監(jiān)管。加強提高相關(guān)管理部門對突發(fā)事件(如發(fā)生交通事故等)的應(yīng)急處理能力，盡量減少事故的發(fā)生。需要保證各類外圍設(shè)備(如風(fēng)機、照明以及配電等設(shè)備)能夠安全、穩(wěn)定、有效運行。同時需要相關(guān)部門能夠提升自身的運營管理能力，降低隧道運營成本，延長隧道的使用壽命。并且能夠與當(dāng)前先進的控制技術(shù)相結(jié)合，建立起由中央監(jiān)控系統(tǒng)與區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場控制系統(tǒng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及外場設(shè)備系統(tǒng)組成的公路監(jiān)控系統(tǒng)[1]。

2 自動化監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 中央監(jiān)控系統(tǒng)

(1)系統(tǒng)組成。中央監(jiān)控系統(tǒng)中包括有監(jiān)控中心中的中央監(jiān)控計算機、打印設(shè)備以及大屏幕投影顯示設(shè)備。通過緊急電話系統(tǒng)、交通環(huán)境參數(shù)檢測系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)以及火災(zāi)自動檢測報警系統(tǒng)等收集到交通與環(huán)境異常的信息，通過監(jiān)控計算機向所在區(qū)域發(fā)布相應(yīng)的處理應(yīng)急指令，從而實現(xiàn)對道路各類設(shè)備的控制與監(jiān)管。

(2)系統(tǒng)功能。中央監(jiān)控系統(tǒng)主要擁有兩種方式，即自動控制與人工干預(yù)控制。正常情況下，系統(tǒng)處于自動控制狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生異常情況時，系統(tǒng)會及時中斷正常的運行程序，進入應(yīng)急處理狀態(tài)，做好相應(yīng)的應(yīng)急處理預(yù)案與指令，并向值班工作人員預(yù)警，值班人員在經(jīng)過確定后執(zhí)行控制方案。

第一，系統(tǒng)具有報警自動管理功能。主要是火災(zāi)報警、高位消防水池水位出現(xiàn)異常、CO濃度與煙霧濃度出現(xiàn)異常、交通擁擠報警等。

第二，系統(tǒng)對的設(shè)備進行遠程、分級、分區(qū)、聯(lián)動控制。系統(tǒng)能夠?qū)ΜF(xiàn)場的視頻信號能夠進行顯示、錄像、報警等。對網(wǎng)絡(luò)攻擊具有一定的防御能力。

第三，系統(tǒng)能夠?qū)煌ㄅc環(huán)境數(shù)據(jù)進行分類分析匯總分析，自動生成交通量歷史對比圖。顯示模擬出的交通運行情況，并能定時生成相應(yīng)的統(tǒng)計圖表。根據(jù)實際的交通運行情況，發(fā)布相應(yīng)的交通信息。自動備份重要的數(shù)據(jù)信息。并能夠檢測計算機硬件及軟件的運行狀況、區(qū)域控制器與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的實際運行狀況，出現(xiàn)異常情況時，能夠自動報警并打印出相關(guān)的診斷報告。

2.2 區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)

區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)是由變電所的觸摸屏組成。其主要是對全部的外場設(shè)備進行控制和監(jiān)視。區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r收集現(xiàn)場控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的交通與環(huán)境信息，并依據(jù)方案，對與之關(guān)聯(lián)的交通控制設(shè)備進行控制與監(jiān)視。

3 現(xiàn)場控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)組成

現(xiàn)場控制系統(tǒng)包含區(qū)域控制器與變電所區(qū)域控制。前者是對的外場設(shè)備進行監(jiān)視與控制，后者是對變電所內(nèi)的配電設(shè)備進行監(jiān)視與控制。全部的區(qū)域控制器是利用工業(yè)級以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)與中央監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)系，將外場設(shè)備的實際運行情況及時上傳至中央監(jiān)控系統(tǒng)，并接受中央監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的各類控制指令。

3.2 系統(tǒng)功能

第一，在正常情況下，能夠進行自動控制。在發(fā)生緊急情況后，能夠及時向操作人員預(yù)警，并為操作員提供必要的控制方案，待工作人員確認或修正后，及時下發(fā)控制指令。

第二，系統(tǒng)的控制分為自動和手動，手動控制是在觸摸屏上進行的。在進行自動控制時，能夠不斷地收集交通參數(shù)，來判斷交通情況進行交通的自動控制。

4 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

(1)現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了外場設(shè)備間的數(shù)據(jù)交換，并將各類外場設(shè)備的實際運行情況上傳區(qū)域控制器，并能夠?qū)^(qū)域控制器的控制指令下發(fā)到相應(yīng)的外場設(shè)備。

(2)工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)。監(jiān)控中心與區(qū)域控制器之間會采用100M工業(yè)級以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng)，并使用單模光纖連接，實現(xiàn)兩者之間數(shù)據(jù)的交換與信息的交流，并將外場設(shè)備的實際情況上送中央監(jiān)控系統(tǒng)，并將中央監(jiān)控系統(tǒng)的控制指令下發(fā)區(qū)域控制器。

5 外場設(shè)備系統(tǒng)

(1)現(xiàn)場總線設(shè)備。主要是對外場設(shè)備、本體控制器與數(shù)據(jù)進行交換。(2)隧道通風(fēng)、照明與交通控制系統(tǒng)。通風(fēng)與照明控制系統(tǒng)能夠?qū)νL(fēng)和照明設(shè)備的信號進行采集、控制等。交通控制系統(tǒng)主要是對消防設(shè)備的信號采集和監(jiān)視等。(3)通信系統(tǒng)和閉路電視系統(tǒng)。通信系統(tǒng)能夠?qū)λ淼纼?nèi)、監(jiān)控分中心及省交通骨干網(wǎng)等的數(shù)據(jù)進行交換。閉路電視系統(tǒng)是以對的視頻進行傳輸和處理等。(4)事故報警系統(tǒng)。火災(zāi)檢測報警系統(tǒng)能對消防設(shè)備的信號進行采集、監(jiān)視和控制等。緊急電話系統(tǒng)則可對的事故進行緊急求助與報警等。

[1]劉繼紅.淺談電氣自動化在公路監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用[J].世界華商經(jīng)濟年鑒·城鄉(xiāng)建設(shè)，2012，19(11):134.