隧道監(jiān)控系統(tǒng)的智能化應用

朱洪亮

山西省交通規(guī)劃勘測設計院有限公司 山西太原 030012

隧道是公路工程重要組成部分，它的采用能有效克服山脈地形造成的阻礙及影響，使公路具有良好線形，為行車提供便利，保證經(jīng)濟效益。但隧道環(huán)境復雜，安全風險高，隧道中的實際情況無法從外部獲得，這就需要采用監(jiān)控系統(tǒng)來實時掌握隧道內(nèi)部實際情況，并通過對現(xiàn)場各項信息的動態(tài)采集，為隧道運行管理和控制提供正確決策，保證隧道通行效率與安全，避免交通事故的發(fā)生。

1 隧道智能化監(jiān)控系統(tǒng)主要構(gòu)成與功能

某隧道工程總長2．8km左右，由兩條11m半徑單向雙車道單洞隧洞構(gòu)成，在隧道的中央控制室中，包含以下組成部分：集中控制系統(tǒng)、計算機及網(wǎng)絡、工作站、顯示屏及監(jiān)視裝置。在場外設有一系列終端裝置，其中，設于外場的監(jiān)控設備主要用于對隧道中實際交通流量信息進行動態(tài)采集；設于控制室中的監(jiān)控及控制部分可實現(xiàn)檢測、緊急通訊與視頻監(jiān)控，同時還能以遠端系統(tǒng)實時采集到的信息為依據(jù)發(fā)出控制指令。

該智能化監(jiān)控系統(tǒng)的主要目標在于以采集到的各類交通信息為依據(jù)，及時做出和交通狀況相符的變化。信息還會傳輸至管理中心，于中心完成分析處理后，以分析結(jié)果及預設系統(tǒng)為依據(jù)，對車輛進出進行控制，進而實現(xiàn)對交通的有效管制。當有事故發(fā)生時，控制中心能迅速采取有效措施，向現(xiàn)場人員提供解決辦法，對行車組織予以有效優(yōu)化。可見，通過對這一監(jiān)控系統(tǒng)的合理應用，能有效提高隧道通行能力，對突發(fā)性事件進行協(xié)調(diào)處理，避免交通堵塞[1]。

該智能化監(jiān)控系統(tǒng)具備以下功能：

（1）對包含車輛檢測與環(huán)境在內(nèi)的所有數(shù)據(jù)信息進行動態(tài)采集。

（2）對采集到的數(shù)據(jù)信息進行分析處理，獲得占有率和交通流等相關數(shù)據(jù)，據(jù)此對事故進行檢測，同時向不同的設備下達指令，實現(xiàn)動態(tài)控制目標。

（3）在顯示屏上實時顯示所有設備實際運行情況，包括檢測參數(shù)與組態(tài)工況。

（4）對隧道中所有事故的發(fā)生時間、位置及損壞情況進行記錄，構(gòu)建相應的數(shù)據(jù)庫。

（5）系統(tǒng)自動生成數(shù)據(jù)報告，用于數(shù)據(jù)的查詢及統(tǒng)計。

（6）系統(tǒng)能自行完成外設、硬件及軟件的檢測，如果存在問題或隱患，則能立即報警和處理。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

（1）隧道的空間有限，所以車輛檢測借助環(huán)形圈檢測裝置實現(xiàn)，將環(huán)形線圈埋設在隧道中路面以下，以此進行實時檢測，同時根據(jù)檢測結(jié)果對各段落實際車流量和密度等進行計算。在隧道東線與西線均布置四個斷面用于檢測，各斷面均設置一套完整的檢測裝置，以此檢測確定各斷面實際運行參數(shù)。

（2）為掌握隧道中的實際狀況，并保證監(jiān)視的連續(xù)性，在隧道中共安裝48個攝像機，同時彎道的半徑與坡度為依據(jù)進行適當加密。在隧道外還安裝一定數(shù)量的彩色攝像機。利用內(nèi)外部視頻圖像，能對進出口處與各路段實際運行狀況作全面了解。監(jiān)控中心的工作人員能直觀清晰且及時的了解到隧道中各項情況，以此為交通控制創(chuàng)造便利。將緊急情況處理完畢后，根據(jù)事故信息對事故的類型進行判斷[2]。

（3）在隧道的入口處安裝超高檢測裝置，如果車輛超高會產(chǎn)生聲光報警，同時信息將傳輸?shù)娇刂剖遥@樣能在有效保證安全的基礎上，避免隧道中的設備設施遭到破壞。

（4）如果隧道中產(chǎn)生交通事故，則位于隧道口和隧道中的駕駛者均可利用緊急電話和控制中心人員聯(lián)系溝通，向工作人員報告事故情況，由值班人員確認屬實之后，立即組織相關人員到場開始救援，以盡快解決事故，恢復通行。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理

利用設于控制室的監(jiān)視裝置及顯示屏，能對隧道中和隧道外的實際交通狀況等進行連續(xù)和實時顯示，幫助管理人員在控制室就能了解隧道實際運行情況，然后給出及時、準確的判斷。此時，監(jiān)控中心還能將不同設備的信息傳輸至處理軟件，由軟件進行存儲、分析和統(tǒng)計，然后提供給管理人員進行控制決策。在正常情況下，監(jiān)控系統(tǒng)將處在自動控制的實際狀態(tài)。如果有異常現(xiàn)象發(fā)生，則中心計算機將立即向區(qū)域控制器下達指令，開始執(zhí)行控制方案，并向值班組發(fā)出報警，此時可立即組織相關人員開始現(xiàn)場救援。監(jiān)控系統(tǒng)對隧道內(nèi)部和外部不同路段實際情況進行檢測與監(jiān)視，能在第一時間確定事故發(fā)生，同時給出管理與控制方面的正確決策，實現(xiàn)對交通的合理調(diào)整，避免重大事故發(fā)生[3]。

4 信息發(fā)布

對管理人員而言，它需要結(jié)合隧道內(nèi)外實際情況為駕駛員提供正確可靠的信息，為滿足這一要求，對于監(jiān)控系統(tǒng)，必須能隨時對信息進行發(fā)布。對此，無論是信號燈還是情報板，均能滿足這一功能要求[4]。在該隧道中布置的信號燈都屬于雙向顯示模式。計算機以隧道中各項信息為依據(jù)，向外發(fā)出相應的控制指令，對信號燈開啟與關閉進行控制，使隧道的實際運行方式發(fā)生變化，從而實現(xiàn)對交通進行合理控制的根本目標。

情報板安裝在入口之前100-200m處，它能根據(jù)控制室具體指令對不同的信息予以顯示，而且在緊急情況中還能提供異常事態(tài)信息，避免事故范圍不斷擴大。

如果隧道中由于起火或產(chǎn)生交通事故而造成阻塞，則值班人員可以采用廣播系統(tǒng)向所有車輛發(fā)出信息，在疏導交通的同時對滅火與事故處理進行合理的組織，以此縮短阻塞的時間。值得一提的是，該系統(tǒng)所用廣播系統(tǒng)可以使駕駛者通過收音機在某一頻段上直接聽取，這樣能從根本上解決由于環(huán)境嘈雜聽不清楚現(xiàn)場廣播的問題[5]。

5 系統(tǒng)維護

在該智能化監(jiān)控系統(tǒng)中，包含諸多設備，且結(jié)構(gòu)復雜，只依靠人力進行檢修與維護不僅無法滿足要求，還會使人員工作量大幅增加。對此，系統(tǒng)在設計過程中就考慮了自檢與自維護。比如中心管理系統(tǒng)可以連續(xù)定時檢測所有中心設備，如果發(fā)現(xiàn)運行狀態(tài)異常，則檢測程序可以通過用戶端的接口直接為操作人員傳輸信息。

（1）對于遠端控制系統(tǒng)，它能以實際要求為依據(jù)，定期或不定期檢查外場設備，同時為中心傳輸信息，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)設備存在故障時，立即向控制中心報警，同時明確故障類型等基本內(nèi)容[6]。

（2）緊急電話控制中心的計算機可以對每個緊急電話實施定期或有針對性的檢查，而且設備的每一項信息都能動態(tài)顯示，如果設備產(chǎn)生故障，則可以在顯示屏上動態(tài)顯示，當然管理人員也可利用打印機對其進行打印。

（3）在閉路電視系統(tǒng)中，它能對每個攝像機所處工作狀態(tài)根據(jù)周期連續(xù)傳輸至交通控制中心的計算機。此時交通控制中心的計算機可以定期或不定期對所有遠端控制設備實施檢查，遠端控制裝置及其外場設備各項信息都能顯示于屏幕，通過檢查隨時發(fā)現(xiàn)并解決故障問題。除此之外，采用交通計算機還能對緊急電話與閉路電視實施狀況信息顯示及打印。相關管理人員可以借助計算機實現(xiàn)對系統(tǒng)的全面檢查與維護。

6 結(jié)語

綜上所述，智能化的交通管理是保證隧道安全通行的有效措施，這也是現(xiàn)代化交通建設與發(fā)展的重要體現(xiàn)。伴隨交通工程建設速度日益加快，智能、有效、合理的交通監(jiān)視及管理系統(tǒng)能為預期通行目標的實現(xiàn)創(chuàng)造良好條件。