智慧型公路隧道的有關架構及其關鍵技術

楊 華

(山西省晉中路橋建設集團有限公司,山西 晉中 030600)

智慧型公路隧道的有關架構及其關鍵技術

楊 華

(山西省晉中路橋建設集團有限公司,山西 晉中 030600)

在當前我國的服役公路隧道發展過程中，其在規模方面和管理方面有著一定的難度，針對此現象，提出了智慧型公路隧道這一新型的概念，在此基礎上建立了感知層、通信層、計算層、應用層和用戶層這五個架構，并對三維數字化可見技術、公路隧道病害的在線檢測和診斷技術、大數據分析同挖掘技術、火災在線指數的模擬和自動滅火技術、公路隧道中對主動交通安全管控技術進行了深入的研究，使得智慧型公路隧道的運營管理成本得以降低，進而得以穩健發展。

公路隧道,架構,關鍵技術

在經濟迅速發展，社會不斷進步的宏觀背景之下，國家公路網也得到了相應的發展，逐漸形成了四通八達的公路網。而截至到目前，我國的公路交通基礎設施方面也實現了大規模建設為主到建管養運安并重的方向過渡。對公路隧道的合理運營以及科學管理在我國的國民經濟和社會發展方面起到了不可替代的作用。

1 智慧型公路隧道的含義

在傳統的公路隧道交通工程設施系統中主要涉及到了照明系統、消防系統、給排水系統、逃生通道等。但是在當前工程技術不斷發展進步的情況下，公路隧道在其交通工程設施系統方面也有了新的內涵。

我們所說的這種智慧型公路隧道，實際上就是指通過全壽命周期這一理念來作為指導，同相對先進的云計算、移動互聯網、大數據等新時代的信息技術有機的融合在公路隧道運營管理中。即采用更為動態的信息，實現對公路隧道中全方位圖像的構建，與此同時結合多元化的數據、人工智能、圖像分析等技術對隧道以及環境方面涉及到的人、車、路予以協同管控，進而在一定程度上提高公路隧道的通行能力，更好的提高公路隧道的運營安全，真正的做到對其消耗電能方面的控制，合理有效的降低運營成本，更高效的延長公路隧道的服役期限。

在當前智慧型公路隧道中所使用的掌控平臺有養護管理平臺、信息服務平臺等，這一系列平臺的存在更好的演繹了公路隧道交通工程設施。在這里需要強調的是，智慧型公路隧道同傳統的相比，其通過對圖像的分析與處理能夠更好的感知公路隧道中的人車路以及各方面的環境信息，在一定程度上擴大了感知范圍，更好的解決了傳統公路隧道運營管理中所存在的要素缺少完整性以及信息缺少對稱性等問題。與此同時，智慧型公路隧道通過采用大數據等先進的技術，對一些海量的信息都能夠予以更為具體的分析，從而實現了由重視管理到管理和服務并重的過渡、實現了由粗放式到精細式的過渡。

綜上可知，智慧型公路隧道具有著極其的感知度、極深的融合度，擁有決策方面的優化性、控制方面的協同性以及管理方面的高效性等特點，其更致力于提升公路的安全性。

2 智慧型公路隧道的有關架構

在智慧型公路隧道方面所涉及到的架構主要包括了五個層面，即感知層、通信層、計算層、應用層和用戶層。

就感知層來講，其是實現全景交通所要依據的基礎。在這一層面中主要涉及到了攝像機、電子卡口、公路隧道交通違法抓拍設備等，這些設備都是用來實現對公路隧道人、車、路和環境等方面的信息的感知。

就通信層來講，其是指通過藍牙、LED可見光通信等作為主要的短程通信來實現對末梢通信以及3G/4G等為主的傳感，從而來更好的實現對所有交通信息的傳輸。而通信層的主要工作就是將獲得的原始數據上傳到大數據中心中，或者是下發到相關的平臺，進而實現對其的控制等。

就計算層來講，其依據擁有著網格計算、分布式計算、虛擬化等特點的云計算這一平臺，在此基礎上對大量的分布式予以整合計算，進而獲得有著更大的計算能力和儲存能力。在計算層有中間件、知識庫等來作為技術支持。

就應用層來講，其主要是以運營管理方面的業務來作為核心的，從而構建出了智能掌控、養護管理、信息服務等平臺。同傳統的公路隧道涉及到的公路設施相比，這種智慧型的公路隧道在對平臺應用方面更具有功能的強大性、科學的策略性以及優化的決策性。

就用戶層來講，智慧型的公路隧道具有著更為開放的互聯網式的體系，這其中一方面涉及了公路隧道運營管理方面的企業、使用者，一方面還涉及到了政府的相關部門，即公安部門、交通部門、環保部門等。由于用戶之間具有著一定的差異性，因此在級別和權限方面也就存在著不同，從而獲得相應的服務。

3 智慧型公路隧道涉及到的關鍵技術

就我國當前公路隧道運營管理的現狀角度來講，在對智慧型公路隧道進行建設的過程中，還需要對多項關鍵技術予以創新。

3.1 三維數字化可見技術

通過高精確性的測繪地理信息同多源數據的有機結合，在一定程度上將公路隧道空間和其交通設施等所涉及到的全要素所包含的信息，用多角度、多時態的三維數字化可見技術得以充分的展現，這無疑不是對公路隧道在養護維護方面、應急指揮等方面提供了極大的便利。

3.2 對公路隧道病害的在線檢測以及診斷

通過對圖像分析、智能傳感等技術的充分利用使得公路隧道病害可以實現在線的檢測，并能夠同離線的檢測數據、設計施工檔案資料等予以有機的結合，對其成因予以有針對性的分析，同時還能對公路隧道結構狀態安全與否進行分析，并針對所出現的問題提出具有可行性的解決計劃。

3.3 大數據分析同挖掘技術的有機結合

大數據在公路隧道中所體現的特點有信息量大、處理速度快、形態多樣性、真假共存性、價值豐富性、形態可見化等。在這里需要強調的是這其中在涵蓋了結構化數據的同時還涵蓋了半結構化的數據。那么針對怎樣從海量的公路隧道數據中獲得更為有效的信息這一問題，還需要更深一步的探究。就比如說在交通量和電能的消耗方面進行的分析、公路隧道中對駕駛員駕駛行為的分析等。

3.4 火災在線指數的模擬和自動滅火技術

以在線所監測到的火災指數為準，立足于指數模擬技術對溫度場予以更直觀的展示，同時將煙氣場等相對重要的火情信息以動態的發展趨勢對公路隧道火災予以推演，在一定程度上為人員的疏散以及通風排煙、自動滅火等工作提供具有決策性的支持。就當前公路隧道方面涉及到的消防設施大部分都是滅火器和消火栓，而只有一少部分配備了自動泡沫噴霧式滅火設施，就此現象分析可得，在今后的發展過程中還需要研發出成本相對較低、效率相對較高的公路隧道自動滅火器材。

3.5 公路隧道中對主動交通安全管控技術的應用

立足于車輛隧道協同安全控制這一技術，使得平臺和車輛之間實現實時的信息交流，進而能夠實現對公路隧道中主動交通安全管控技術的應用，就比如說對駕駛人行駛速度的控制，對隧道內排隊的預警等，最大化的減少公路隧道中出現的交通事故。

4 結語

就我國怎樣運營管理好公路隧道這一問題出發，同當前時代最新的信息應用技術與我國公路隧道運營管理方面的現狀進行了有機的結合，在此情況下提出了智慧型公路隧道這一新型的概念，與此同時還建立了相關的架構。智慧型公路隧道是在當前互聯網信息技術下所發展而來的，并已經成為了今后其運營管理方面的發展趨勢。在三維數字可見化、公路隧道主動交通安全管控等關鍵技術取得成功后，這種智慧型公路隧道一定程度上降低了運營管理的成本，并向著經濟化、社會化、生態化的方向發展。

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Concept,architectureandkeytechnologiesofintelligenthighwaytunnel

YangHua

(ShanxiLuqiaoJinzhongConstructionGroupCo.,Ltd,Jinzhong030600,China)

In the development process of the existing highway tunnel in China, there is a certain difficulty in its scale and management, so in view of this phenomenon, this paper puts forward the new concept of intelligent highway tunnel, and then set up on the basis of the perception layer, communication layer, application layer, layer calculation the five layer architecture and the user, then the 3D digital visible technology, the highway tunnel disease online detection and diagnosis technology, big data analysis and mining technology, online simulation and automatic fire extinguishing technology index, highway tunnel on the main traffic safety control technology is studied, finally the reduced wisdom the highway tunnel operation and management cost, and then to the healthy development.

highway tunnel, architecture, key technologies

2017-10-05

楊 華(1969- ),女,工程師

1009-6825(2017)35-0173-02

U455

A