探討隧道機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)的運用

雷鳴

摘要 高速公路隧道是交通事故的多發(fā)地，必須維護好隧道機電設(shè)備系統(tǒng)，以確保設(shè)備穩(wěn)定運行，并與突發(fā)事故實現(xiàn)應急聯(lián)動。基于此，文章論述了傳統(tǒng)隧道機電設(shè)備管控軟件系統(tǒng)常見問題，分析了隧道機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)可實現(xiàn)的目標，提出了隧道機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)實施方案，旨在為同行提供參考、借鑒。

關(guān)鍵詞 高速公路；機電設(shè)備；智能管控系統(tǒng)；可實現(xiàn)目標；實踐運用

中圖分類號 U418.7文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0159-03

0 引言

高速公路隧道中安裝的機電設(shè)備主要有通風設(shè)備、照明設(shè)備、消防及應急逃生系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)及供配電設(shè)備等。某高速公路總里程為161 km，沿線為多山地形，橋隧比較大，設(shè)計隧道35座，隧道洞內(nèi)長度總計66 km，其配套的機電設(shè)備系統(tǒng)價值高達4億多元，因此必須對機電設(shè)備系統(tǒng)進行高效管控。某公司作為該條高速公路機電設(shè)備的運營維護單位，在2023年4月份已開始升級機電設(shè)備管控軟件，設(shè)計并應用隧道機電設(shè)備系統(tǒng)智能管控系統(tǒng)[1]。

1 傳統(tǒng)隧道機電設(shè)備管控軟件系統(tǒng)常見問題

現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟保持高速增長，民眾的交通基礎(chǔ)設(shè)施需求不斷升級，高速公路隧道數(shù)量及總長度也連年增長，與之對應的是，需要運營管理的高速公路隧道機電設(shè)備總量也常年居于全球第一。高速公路機電設(shè)備的功能主要有兩方面，其一是對隧道內(nèi)車輛通行進行誘導，收集并發(fā)布交通信息，其二是及時處置隧道內(nèi)的突發(fā)交通事故[2-4]。當救援人員還未趕到事故現(xiàn)場時，設(shè)備管理人員可啟動隧道機電設(shè)備，誘導車輛順暢通行，疏散相關(guān)人員，此外還能提升其內(nèi)部空氣質(zhì)量，防止出現(xiàn)人員傷亡事故。有些高速公路機電設(shè)備管控軟件系統(tǒng)還存在諸多問題，主要表現(xiàn)：

（1）架構(gòu)松散：軟件系統(tǒng)的功能較為分散，在各個網(wǎng)段內(nèi)布設(shè)機電設(shè)備，造成系統(tǒng)IP地址錯亂，導致無法正常通信，有些設(shè)備甚至發(fā)生失控。

（2）兼容不佳：有些機電設(shè)備系統(tǒng)軟件沒有及時更新，導致無法充分兼容各類機電設(shè)備，這必然會影響今后的軟件系統(tǒng)優(yōu)化升級。

（3）缺乏聯(lián)動：由于不同功能模塊布設(shè)在不同位置，各子系統(tǒng)的聯(lián)動控制無從實現(xiàn)，當出現(xiàn)交通事故時，設(shè)備運營維護工作人員不能立即處置事故，處置工作效率及工作質(zhì)量都會受到極大影響。

（4）操作不便：機電設(shè)備系統(tǒng)的功能模塊安裝于不同的用戶端，增加了設(shè)備操作難度，并且降低了隧道管理人員的工作效率。

（5）交互不良：借助于設(shè)備狀態(tài)窗口，才能了解各類機電設(shè)備的運行情況，不能直接觀察設(shè)備運行情況。

（6）反饋不足：不能通過系統(tǒng)主界面觀察相關(guān)信息，導致無法對所發(fā)布信息的準確性作出判斷。

2 隧道機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)可實現(xiàn)的目標

針對當前隧道機電設(shè)備管控系統(tǒng)存在的問題，需要全面整合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源，以增強硬件與軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性，集成各個子系統(tǒng)的功能，并實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)通，從而實現(xiàn)對突發(fā)事故的快速響應。此外，還需要加強工作人員的管理與培訓，提升其工作效率，高效開展設(shè)備管理運維工作，從而實現(xiàn)以下功能：

（1）通過監(jiān)控設(shè)備及時了解掌握隧道內(nèi)車輛通行情況，防止發(fā)生交通事故[5]。

（2）實時監(jiān)控機電設(shè)備運行情況，對于部分核心設(shè)備，實現(xiàn)自動提醒其運行情況。管理人員在監(jiān)控室即可遠程管控隧道通風設(shè)備、通信設(shè)備、照明設(shè)施及車檢設(shè)施等，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時報送至平臺中心。機電設(shè)備開啟運行后，系統(tǒng)會累計記錄其運行時長，系統(tǒng)實時分析設(shè)備運行數(shù)據(jù)，并通過報警欄、圖標顏色變化等方式，向用戶發(fā)出提示信息，從而提醒用戶及時關(guān)注設(shè)備運行狀態(tài)。

（3）向高速公路通行人員發(fā)送信息，為其安全行駛提供保障。針對各類交通事故，可在系統(tǒng)設(shè)備中設(shè)置相應的狀態(tài)，當發(fā)生隧道交通事故時，可立即啟動設(shè)備對應的運行狀態(tài)，立即向管理中心發(fā)送事故信息，開展事故救援，及時疏導交通，切實保護司乘人員的生命安全。

（4）出現(xiàn)交通事故后，立即執(zhí)行應急預案，引導相關(guān)人員撤離事故地點，最大程度降低事故損失。高速公路隧道內(nèi)發(fā)生交通事故時，機電設(shè)備系統(tǒng)接收到檢測分析數(shù)據(jù)信息以及事故監(jiān)控錄像，通過廣播設(shè)備、交通標識等，可快速引導車輛，確保道路行車不受較大影響。

（5）當觸發(fā)某個機電設(shè)備時，系統(tǒng)界面可立即跳出視頻窗口，由此掌握機電設(shè)備的運行情況。高速公路隧道內(nèi)緊急電話、報警器等設(shè)備能觸發(fā)到最近的攝像機[6]。

（6）可詳細自動記錄機電設(shè)備的全部操作信息。記錄設(shè)備操作記錄并劃分類別進行統(tǒng)計，向工作人員授予系統(tǒng)操作權(quán)限后，可根據(jù)人員信息、控制命令等查詢和瀏覽操作日志。

3 隧道機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)實施方案

3.1 網(wǎng)絡(luò)拓撲調(diào)整

對于隧道通風設(shè)備、照明設(shè)備以及消防設(shè)備等，其IP地址需要統(tǒng)一規(guī)劃，匯總各個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)信息，之后發(fā)送到管理中心的三層交換機，最終完整上傳至設(shè)備智能管控系統(tǒng)。如圖1所示為隧道監(jiān)控系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)圖。

3.2 后臺硬件升級

按照當前的工業(yè)級硬件系統(tǒng)配置標準，對隧道的全部硬件設(shè)備進行升級改造，主要有隧道監(jiān)控管理服務器、視頻管理服務器以及電腦管理端。

3.3 軟件平臺部署

部署軟件平臺，主要是監(jiān)控應用服務、視頻監(jiān)控應用服務、隧道plc控制服務以及隧道控制管理客戶端[7]。

3.4 實施隧道機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)的日常管理目標

搭建隧道機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)，全面梳理當前的機電設(shè)備系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源，將設(shè)備IP地址統(tǒng)一起來，優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)系統(tǒng)各個功能模塊的集成，確保通信系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)，有效控制機電設(shè)備平穩(wěn)運行，實現(xiàn)機電設(shè)備的日常管控目標。

（1）實現(xiàn)不同類別機電設(shè)備的動態(tài)擴充。對于海康威視、數(shù)碼視訊等知名品牌的H.264編解碼器設(shè)備，都能有效兼容；視頻矩陣控制功能的實現(xiàn)，主要采用蛙視、微創(chuàng)等品牌產(chǎn)品；云臺控制協(xié)議采用的是Pelco-D/Pelco-P/YAAN/SAMSUNG等；情報板為同鑫、同洲等知名品牌；車檢器主要是Advantech、SmartSensor等知名品牌。系統(tǒng)設(shè)備的兼容性強，且能進行擴容，不但確保系統(tǒng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，還有利于后期的隧道改擴建[8]。

（2）全面集成隧道的通風、照明以及消防等各個子系統(tǒng)，實現(xiàn)集中管控并展示出來。采用集成手段管控機電設(shè)備，節(jié)約管控時間，有利于工作效率的提升。對于具體事件，依據(jù)標準管理流程及勘察數(shù)據(jù)，設(shè)計針對性的管控方案。將時序控制策略添加到隧道照明系統(tǒng)中，可根據(jù)實際需要分時段開啟或關(guān)閉照明設(shè)備；將邏輯控制策略添加到隧道通風系統(tǒng)中，隧道內(nèi)CO/VI檢測值高于預警值時，可由此斷定空氣污染較為嚴重，此時風機可自動開始運行。通過采用機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)，能有效減少運維人員工作量，將工作重心放到路況監(jiān)控上，工作效率得到明顯提高[9]。

（3）實現(xiàn)隧道上行與下行雙方向的交通協(xié)同管控，隧道群交通管控同樣可采用單隧道的管控策略。當隧道群的某處發(fā)現(xiàn)交通事故時，由于已制定相應的管控預案策略，機電設(shè)備系統(tǒng)能自動開啟，快速響應交通事故，事故人員在短時間內(nèi)能得到救援。視頻檢測器將檢測數(shù)據(jù)傳輸至隧道監(jiān)控系統(tǒng)中，當出現(xiàn)交通事故時，監(jiān)控畫面切換至事故發(fā)生地最近的攝像機，工作人員能立即掌握事故情況，從而制定針對性的管控預案。

（4）通過機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)，隧道內(nèi)設(shè)備的運行狀態(tài)會以圖像及文字的形式在系統(tǒng)主界面上顯示，管理人員可直觀了解設(shè)備的運行動態(tài)。隧道內(nèi)的機電設(shè)備及構(gòu)造物都標有樁號，其信息展示于系統(tǒng)軟件界面上，有利于管理人員準確管控機電設(shè)備，確保機電設(shè)備安全穩(wěn)定運行[10]。

3.5 實施隧道機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)的應急處置功能

隧道機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)具有預案管理功能，結(jié)合用戶實際需求，在系統(tǒng)中輸入突發(fā)事件的處理步驟及措施，搭建事件庫。發(fā)生事故時，能立即將相同特征的事件從事件庫中提取出來，從而實現(xiàn)聯(lián)動控制，達到快速高效處理突發(fā)事件的目的。

（1）可建立突發(fā)事件預案模型：各種未知因素交織引發(fā)突發(fā)事件，有時并不能完全匹配事件庫中的事件，因此需要工作人員確認從事件庫中提取的預案，或根據(jù)實際需要做內(nèi)容的調(diào)整，之后再具體處置突發(fā)事件，增強事件處置效果。如圖2所示。

（2）預案的內(nèi)容：①響應事件的具體組織；②資源調(diào)撥；③應急人員管理；④交通管制及誘導；⑤事件信息發(fā)布；⑥決策信息資源管理（在系統(tǒng)界面上顯示人員、資源的調(diào)度信息）。

（3）預案的執(zhí)行方式：①根據(jù)實際情況調(diào)整預案內(nèi)容，工作人員確認完所有指令信息后，才可執(zhí)行；②不需要調(diào)整預案，工作人員確認后即可執(zhí)行；③工作人員無需確認即可自動執(zhí)行。此外，還可使用“交通控制”模塊手動進行指令操作，并賦予更大的優(yōu)先級，從而增強事件處置效果。

（4）預案的優(yōu)化和完善：在事件處置預案制定完成后，采用仿真技術(shù)不斷完善預案內(nèi)容，從而增強其可行性及處置效果。突發(fā)事件預案確定過程包含編制、使用及優(yōu)化三個過程。預案優(yōu)化流程如圖3所示。

（5）社會效益、經(jīng)濟效益：隧道機電設(shè)備智能管控系統(tǒng)統(tǒng)一集中管控機電設(shè)備，統(tǒng)一其IP地址，并且與全部的機電設(shè)備都兼容，構(gòu)建的應急預案模型能批量控制機電設(shè)備，與各個子系統(tǒng)進行聯(lián)動。通過充分實現(xiàn)該系統(tǒng)的全部功能，能有效降低監(jiān)控人員的工作難度，當隧道內(nèi)發(fā)生突發(fā)事故時，能減輕對隧道與機電設(shè)備的損傷，并在一定程度上保護事故人員，降低交通事故的人員財產(chǎn)損失，從而達到安全高效管控隧道交通的目的。

4 結(jié)論

綜上所述，該文以某隧道智能管控系統(tǒng)為案例，論述了該系統(tǒng)能實現(xiàn)的目標，編制了具體的實施方案。高速公路隧道機電智能管控系統(tǒng)較為復雜，構(gòu)建系統(tǒng)需運用系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)思維。搭建隧道機電系統(tǒng)安全風險識別及分析模型，對其系統(tǒng)安全風險精準識別，并根據(jù)實際情況設(shè)定相應的約束條件。統(tǒng)一隧道機電設(shè)備管控平臺，有利于設(shè)備后期改造接入各種功能模塊，從而充分發(fā)揮隧道機電設(shè)備的作用。

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