隧道智能型事件檢測與入口阻攔系統設計方案

段飛飛

(山西省交通規劃勘察設計院有限公司,山西 太原 030032)

1 項目概述

隨著我國車輛保有量和高速公路通車里程逐年快速增長,高速公路的交通安全形勢變得越來越嚴峻。高速公路隧道內安全又是重中之重。由于高速公路隧道空間狹窄、環境封閉、光線不好,極易發生事故并造成人員和財產巨大損失。為解決隧道安全管理面臨的諸多問題,需要建立有效的高速公路隧道內安全預警管理系統,提高高速公路隧道的安全管理水平,為高速公路管理部門對高速公路隧道的應急處理和全面管控提供幫助。

山西平定至陽曲高速公路是G5京昆高速公路重要路段,全長123.466 km,于2012年3月6日正式通車,全線共設11座雙洞隧道。陽曲、大南山隧道為其中2座特長隧道,陽曲隧道長5 970 m,大南山隧道長5 535 m。本項目為陽曲、大南山隧道智能型事件檢測與入口阻攔系統改造工程,改造后可實時掌握隧道內交通運行狀態,降低安全隱患,保證隧道的安全、高效運營。

2 設計內容

在平陽高速陽曲、大南山隧道設置事件檢測系統及應急聯動系統,替換原有事件檢測系統,解決原有事件檢測系統誤報率和漏報率高、無法滿足隧道安全管理需要的問題,提高高速公路隧道安全運營管理能力。同時在隧道事件檢測系統與應急阻攔系統之間設置應急聯動系統,旨在解決隧道事件檢測系統與應急阻攔系統之間的應急聯動問題。當事件檢測系統檢測到或者監控中心工作人員發現隧道內發生重大突發事件時,通過應急聯動系統App,與高速交警、隧道應急值守點工作人員進行溝通協作,信息共享,實現隧道封閉或解除封閉的應急指揮信息化及流程化,保存處理過程數據,做到操作過程規范,信息有據可查。

3 隧道智能型事件檢測與入口阻攔系統聯動改造方案

3.1 隧道應急聯動系統組成架構

隧道應急聯動系統由后臺服務器與若干4G網絡對講終端設備組成;4G對講終端設備通過4G網絡與后臺服務器通信。

事件檢測系統與隧道應急聯動系統之間無直接數據對接,事件檢測系統為應急聯動系統提供啟動應急聯動的人工決策數據依據。

隧道外阻攔系統與隧道應急聯動系統之間無直接數據對接和系統控制,監控人員通過應急聯動系統向隧道應急值守點工作人員下達任務,操作隧道外阻攔系統。

3.2 隧道應急聯動系統軟件架構設計

隧道應急聯動系統軟件主要包含數據庫、Jave Web后臺、WEB管理頁面、移動APP模塊。

移動App安裝在4G網絡對講終端設備上,數據庫、Jave Web后臺、Web管理頁面運行在后臺服務器中。

3.3 應急聯動App軟件工作流程

(1)非緊急情況下的應急聯動App軟件工作流程

非緊急情況指隧道內發生的除重大交通事故、火災、嚴重擁堵之外的其他突發事件。在此情況下,隧道事件檢測系統與入口阻攔系統應急聯動業務流程如下。

①隧道事件檢測系統報警及監控人員通過視頻監控發現隧道內發生突發事件。監控人員通過電話方式或當面上報該事件給平陽路段值班負責人;值班負責人通過電話方式聯系高速交警,通告事件具體情況。等待高速交警下達封閉隧道指令。

②交警同意封閉隧道后,監控人員通過應急聯動App啟動應急聯動流程。監控人員登錄應急聯動App,下達封閉隧道任務,填寫突發事件信息,包括事件發生時間、發生位置、事件類型、計劃封閉隧道的時間,上傳事件圖片,任務下一步處理單位為值班負責人。

③值班負責人的對講終端設備收到提醒消息。值班負責人打開App,對監控人員下達封閉隧道任務,并進行確認。確認后,該任務流程轉回監控人員處理。

④監控人員終端設備收到值班負責人確認的消息后,監控人員在情報板控制系統中修改情報板,提示隧道封閉和時間;在信號燈控制系統中,修改信號燈狀態,提示道路封閉。

⑤監控人員在應急聯動App中向隧道應急值守點下達封閉隧道的任務。任務信息包括事件發生時間、發生位置、事件類型、事件圖片、封閉隧道的時間。任務下達給隧道應急值守點工作人員處理。

⑥隧道應急值守點人員終端設備收到任務提醒消息,值守人員根據任務要求,操作阻攔系統落下欄桿,封閉隧道;并且上傳封閉后圖片,填寫實際封閉時間。任務流程轉至現場應急處置人員處理。

⑦現場事件處理完成后,現場應急處置人員在App上填寫事件實際處理完成時間,并上傳處理完成后的圖片,確認并通知解除封閉隧道。提交后,任務流程轉至監控人員處理。

⑧監控人員終端設備收到現場應急處置人員確認事件處理完成的通知消息。監控人員通過電話方式聯系交警,等待交警同意解除封閉隧道后,監控人員下達解除封閉的任務,任務信息包含事件處理完成時間、事件處理完成后的圖片。提交后,該任務流程轉至隧道應急值守點工作人員處理。

⑨隧道應急值守點人員終端設備收到任務提醒,值守人員根據任務要求,操作阻攔系統,升起欄桿,解除封閉,并且填寫實際解除封閉時間,上傳解除封閉后圖片。提交后,該任務流程轉至監控人員處理。

⑩監控人員終端設備收到提醒消息。監控人員檢查值守人員提交的信息,確認無誤后,監控人員修改情報板信息和信號燈狀態,解除封閉。該任務完成。

(2)緊急情況下的應急聯動App軟件工作流程

緊急情況指的是隧道內發生重大交通事故、火災、嚴重擁堵突發事件的其中一種或多種。在此情況下,隧道事件檢測系統與入口阻攔系統應急聯動業務流程如下。

①監控人員發現隧道內發生緊急突發事件,如發生重大交通事故、火災、嚴重擁堵,需要馬上進行隧道封閉。

②監控人員在情報板控制系統中修改情報板,提示隧道封閉和時間;在信號燈控制系統中,修改信號燈狀態,提示道路封閉。

③監控人員登錄應急聯動App,向隧道應急值守點下達緊急流程封閉隧道任務,填寫突發事件信息,包括事件發生時間、發生位置、事件類型、封閉隧道的時間,情報板、信號燈已修改,上傳事件圖片。任務下達給隧道應急值守點工作人員處理。

④隧道應急值守點人員終端設備收到任務提醒消息,值守人員根據任務要求,操作阻攔系統落下欄桿,封閉隧道;并且上傳封閉后圖片,填寫實際封閉時間。任務流程轉至現場應急處置人員處理。

⑤現場事件處理完成后,現場應急處置人員在App上填寫事件實際處理完成時間,并上傳處理完成后的圖片,確認并通知解除封閉隧道。提交后,任務流程轉至監控人員處理。

⑥監控人員終端設備收到現場應急處置人員確認事件處理完成的通知消息。監控人員通過電話方式聯系交警,等待交警同意解除封閉隧道后,監控人員下達解除封閉的任務,任務信息包含事件處理完成時間、事件處理完成后的圖片。提交后,該任務流程轉至隧道應急值守點工作人員處理。

⑦隧道應急值守點人員終端設備收到任務提醒,值守人員根據任務要求,操作阻攔系統,升起欄桿,解除封閉,并且填寫實際解除封閉時間,上傳解除封閉后圖片。提交后,該任務流程轉至監控人員處理。

⑧監控人員終端設備收到提醒消息。監控人員檢查值守人員提交的信息,確認無誤后,監控人員修改情報板信息和信號燈狀態,解除封閉。該任務完成。

⑨4G網絡對講終端設備由業主自備,具體數量根據業主方需要使用的人數而定,每個角色至少一部4G網絡對講終端設備。

3.4 應急聯動App設計

按照隧道應急聯動工作流程要求,進行應急聯動App功能設計。

(1)應急聯動App需實現非緊急情況的封閉和解封閉流程,以及緊急情況下的緊急封閉流程。

(2)應急聯動App客戶端需支持Android操作系統,并且App軟件需適應4G網絡對講終端設備的界面尺寸。

(3)使用應急聯動App的用戶有四種角色:值班負責人、監控人員、隧道應急值守點、現場應急處置人員。

(4)應急聯動App提供封閉隧道、解除封閉、歷史信息查詢、任務處理過程查詢、人員信息查詢、用戶登錄、用戶退出、修改密碼、上傳頭像功能。

(5)應急聯動系統應有嚴格的加密程序。

3.5 后臺系統設計

后臺系統數據庫、業務流程處理、系統管理、權限管理、Web頁面功能,為管理人員提供查詢功能,為系統管理員提供系統管理功能,為監控中心監控員提供任務下載。

(1)數據庫

后臺數據庫用于記錄用戶信息數據、權限數據、應急聯動App客戶端和后臺Web頁面字典數據、業務工作過程生產數據。

(2)業務流程處理

對非緊急情況的封閉和解封閉流程,以及緊急情況下的緊急封閉流程進行業務處理。

(3)系統管理

實現組織管理、用戶管理、個人管理。

(4)權限管理

通過角色設置,實現用戶的操作權限管理。

(5)Web頁面

為管理人員提供數據查詢操作界面、為系統管理員提供系統管理頁面、為監控人員提供任務管理頁面。

3.6 系統配置清單

應急聯動系統主要設備包括軟件及硬件兩部分,主要內容包括:業務服務器、客戶機、操作系統、數據庫、業務流程處理模塊、應急聯動App客戶端、后臺管理服務系統軟件、4G網絡對講終端設備(多部)等。

3.7 隧道智能型事件檢測系統

(1)事件檢測系統架構

隧道智能型事件檢測系統在現有視頻監控系統的基礎上,通過增加視頻分析服務器以及相關軟件的方式,實現隧道內異常事件監測及分車型車流量統計。

(2)智能視頻分析

智能視頻分析是隧道運營安全智能監測系統的核心模塊。其通過實時分析接入的RTSP視頻流,完成隧道事件檢測、車流量分析等功能。

應用服務器用于進行隧道車流分析的業務邏輯處理、數據處理和存儲,以及應用在Web門戶的展示,移動App的接入。

(3)功能描述

①行人檢測[1]

系統可以識別隧道中出現的行人事件。行人進入隧道內,隧道內的行車道、停車帶、人行道,或者其他禁止進入區域,即判定為行人事件。

②停車檢測[1]

系統可以識別車輛在隧道內的行車道、停車帶上的異常停車事件。車輛在道路上由行駛變為停止狀態,超過一定時間,即判定為停車事件。

③逆行檢測[1]

系統可以識別車輛在高速公路或隧道內逆向行駛事件。車輛在道路上的行駛方向與所規定方向相反,即判定為逆行事件。

④擁堵檢測[1]

系統可以識別隧道內的車輛擁堵事件。道路上同一地點超過一定數量車輛行駛速度低于設定值時,即判定為擁堵事件。

⑤拋灑物檢測[1]

系統可以識別隧道內車道上拋灑物或遺留物事件。可識別的物體體積不小于60 cm×60 cm×60 cm。

⑥車流檢測[1]

系統可以分析指定時間段內通過隧道某一位置或某一車道的車輛數目總量,即車輛總量以及分車輛車流量。

⑦車流保有量檢測[1]

系統可以分析某一隧道或路段內瞬時車輛保有量以及分車型車輛保有量。

⑧移動App客戶端

本系統提供移動端App客戶端功能。通過移動App訪問本系統,可以查看實時事件、查詢歷史事件,以及查詢實時分車型車流量、車輛保有量和歷史分車型車流量、車輛保有量。

(4)網絡改造

①增加網絡交換機(與其他子系統可共用),用于連接智能視頻分析服務器、業務服務器、管理工作臺。

②移動App客戶端需要通過外網連接業務服務器,打通業務服務器的外網網絡。

③部署防火墻,實現外網與專網的安全連接。

4 應用前景分析

提出了一種隧道智能型事件檢測與入口阻攔系統聯動改造設計方案,用智能型事件檢測系統替換現有事件檢測系統,提高原有事件檢測器檢測內容(停車、交通堵塞、行人、拋灑物等)的檢測效率及檢測準確率,并在傳統事件檢測內容上增加車流量、車流保有量數據檢測。同時本系統提供移動端App客戶端功能,通過移動App可訪問本系統,可隨時查看隧道內實時交通狀況,還可為客戶提供封閉隧道、解除封閉、歷史信息查詢、任務處理過程查詢等功能;高速公路管理人員在發現隧道異常事件后,可第一時間進行安全處置,大大減少二次事故的發生,避免造成人員和財產的更大損失。App客戶端操作簡單,可提高隧道管理的便捷性。