基于易控組態(tài)軟件的高速隧道監(jiān)控系統(tǒng)
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交通信號控制主要是用于協(xié)助疏導交通、給司機提供信息，以保證道路安全暢通，提高路網(wǎng)整體通行能力,通過在接線道路區(qū)、引道區(qū)、隧道及其出入口區(qū)的信號指示，達到分流、啟閉車道、脅迫車輛改道等作用。
本系統(tǒng)由交通監(jiān)控計算機、隧道工業(yè)以太網(wǎng)交換機、隧道本地控制器、外場設備以及傳輸通道等組成。本地控制器系統(tǒng)通過檢測交通及隧道環(huán)境參數(shù)收集、存儲和管理外場設備數(shù)據(jù)，監(jiān)視外場設備工作狀態(tài)，報告給監(jiān)控室，并且接受監(jiān)控室命令對外場設備進行控制；另外它還具有本地自動控制的功能，在維修或測試等需要時可由隧道內(nèi)的本地主控制器作為中心進行控制。
交通信息除傳送至隧道管理所外，還將通過網(wǎng)絡傳送至平浪監(jiān)控分中心，并接受來自監(jiān)控中心的控制指令。
交通子系統(tǒng)可實時監(jiān)控交通信號燈、車道指示器、車輛檢測器、可變情報板等外場設備。可監(jiān)視或控制交通信號燈紅燈、黃燈、綠燈、轉向燈四種狀態(tài)；車道指示器正面綠箭反面綠箭、正面綠箭反面紅叉、正面紅叉反面綠箭、正面紅叉反面紅叉四種狀態(tài)(根據(jù)現(xiàn)場車道設計，系統(tǒng)中已禁止使用正面綠箭反面綠箭此狀態(tài)，禁止出現(xiàn)雙面通行的交通誤導)；可實時獲取任意車輛檢測器的各項交通數(shù)據(jù)(車流量、平均車速、占有率等等)，同時可自行根據(jù)各項數(shù)據(jù)計算出此路段的交通擁堵情況，并在監(jiān)控畫面中以紅(擁堵)、淡紅(緩慢)、無色(正常)三種狀態(tài)反饋給監(jiān)控人員；可實時動畫模擬現(xiàn)場所有情報板所發(fā)布的文字、圖片等信息，同時可下發(fā)指令給情報板控制器，下發(fā)任意文字、圖片信息進行交通信息誘導。
交通子系統(tǒng)亦結合預案系統(tǒng)，當隧道出現(xiàn)任意事故時，調(diào)動各外場設備進行聯(lián)動控制，保障隧道交通正常運行。
4.2 消防子系統(tǒng)
消防子系統(tǒng)為獨立子系統(tǒng)。設計采用光纖光柵感溫探測系統(tǒng)，光纖光柵傳感是通過對光纖內(nèi)部寫入的光柵反射或者折射光譜的檢測實現(xiàn)對火災的檢測。本子系統(tǒng)由隧道管理所火災報警工作站、隧道火災報警控制器、隧道內(nèi)手動報警按鈕、光纖光柵火災探測器、光纖光柵感溫火災探測信號處理器以及傳輸通道等組成，可及時、準確的反映出隧道內(nèi)火災發(fā)生的地點。
消防子系統(tǒng)，在隧道出現(xiàn)火災事故時，及時結合預案管理系統(tǒng)，由管理所監(jiān)控人員人工執(zhí)行火災預案，控制隧道內(nèi)的射流風機的啟停、各卷簾門相應的開啟或關閉，同時，結合現(xiàn)場情況，及時關閉事故路段入口的交通信號燈，相應的更改本路段上的所有車道指示器，結合可變情報板，誘導隧道內(nèi)事故路段或其他路段的所有車輛安全駛離事發(fā)路段，保證現(xiàn)場所有車輛的行車安全。本子系統(tǒng)同時控制照明系統(tǒng)，將隧道內(nèi)所有照明設備開啟到最大范圍和強度的照明，并控制cctv系統(tǒng)捕獲火災事發(fā)地三路視頻信號以及本隧道入口處的一路視頻信號自動切換至監(jiān)控主機中，供管理所內(nèi)監(jiān)控人員及時處理現(xiàn)場事故。
4.3 電話子系統(tǒng)
緊急電話在長隧道出入口和隧道內(nèi)每200米設置一套，用于司機在緊急情況時進行呼救求援；指令電話設在隧道口變電所以及隧道管理所內(nèi)，利用程控交換機的熱線和會議電話功能實現(xiàn)本路的指令電話系統(tǒng)，指令電話子系統(tǒng)主要用于隧道內(nèi)防災、電力以及交通管理方面的集中服務通信。本子系統(tǒng)可實時檢測隧道內(nèi)任意一部電話的呼叫狀態(tài)，如有電話呼叫求救時，管理所的監(jiān)控畫面上將自動切換出電話呼叫位置，并用相應的動畫閃爍來描述報警類型，同時，系統(tǒng)會控制cctv系統(tǒng)，將報警點處的三路實時視頻信號以及當前隧道入口處的一路視頻信號自動切換至監(jiān)控主機中，供管理所內(nèi)監(jiān)控人員及時了解現(xiàn)場的情況。
4.4 通風子系統(tǒng)
由于隧道內(nèi)汽車排放的廢氣、行駛時帶起路面上的煙氣和粉塵不易擴散，對人體非常有害，也影響行車安全，因此隧道內(nèi)保持良好的空氣是行車安全的必要條件。通風控制子系統(tǒng)可以根據(jù)檢測到的環(huán)境數(shù)據(jù)、交通量信息控制風機的運行臺數(shù)、風向、運行時間，并且能實現(xiàn)節(jié)能運行和保持風機較佳壽命的控制運行，并在發(fā)生火災時根據(jù)不同地點，進行相應的火災排煙處理，以保證隧道的安全及運行環(huán)境的舒適性。
由于消防系統(tǒng)為一獨立系統(tǒng)并且具有一定的優(yōu)先性，當發(fā)生火災時，隧道通風系統(tǒng)將由消防系統(tǒng)予以控制。
4.5 照明子系統(tǒng)
由于隧道內(nèi)、外的亮度差別較大，因此司機在進出隧道時會產(chǎn)生種種特殊的視覺問題，因此如何使駕駛員適應隧道內(nèi)外的亮度差，以保證行車安全，節(jié)約用電，是隧道照明控制子系統(tǒng)的重要目的。
在茶子腳隧道入口洞內(nèi)/外設置光強檢測器共4套，其檢測數(shù)據(jù)作為對隧道的照明回路實施控制的依據(jù)，對于出口段的照明可參照入口進行控制，不再設置光強檢測器。除朝塘隧道外，茶子腳隧道、河尾沖隧道等六個隧道均設置照明回路設施，包括每個單洞設置4路加強燈、2路全日燈、1路洞口路燈等。
照明子系統(tǒng)提供根據(jù)光強檢測值來控制照明和通過時間/季節(jié)變換來控制照明，以保證省電、有效的控制照明系統(tǒng)。
4.6 電力子系統(tǒng)
電力監(jiān)控子系統(tǒng)，通過變電站內(nèi)的各個電力設備監(jiān)控單元對電力設備進行數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，以保證各個電力設備可靠穩(wěn)定運行(除ups設備監(jiān)控集成于本系統(tǒng)中，其余電力設備監(jiān)控均由電力監(jiān)控工作站獨立完成，不在本次設計范圍之內(nèi))。
本系統(tǒng)實現(xiàn)對茶子腳隧道中的2套ups設備以及蘇屋隧道群中的6套ups設備的各項數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，在隧道管理所中的監(jiān)控畫面中，可實時查看任意ups設備的運行狀態(tài)。包括輸入/輸出電壓、輸入頻率、電池電壓、環(huán)境溫度、ups類型、ups故障等等設備具體信息。
4.7 cctv子系統(tǒng)
本子系統(tǒng)是由隧道管理所視頻以太網(wǎng)交換機、網(wǎng)絡視頻服務器、監(jiān)控主機等設備組成。任意一路圖像均可在監(jiān)控主機上實時顯示，隧道管理所可對隧道外場遙控攝像機進行控制，并對隧道視頻圖像進行循環(huán)編碼存儲，當有事件時，有觸發(fā)信號保存事件前后的錄像。
閉路電視系統(tǒng)為獨立系統(tǒng)，采用獨立的視頻網(wǎng)絡傳送視頻圖像數(shù)據(jù)。在平浪監(jiān)控分中心和隧道管理所內(nèi)，工作站可以通過視頻編碼器獲取實時視頻圖像信號，并使用監(jiān)控系統(tǒng)工作站中的模擬云臺控制臺對矩陣cpu卡下發(fā)命令來控制帶云臺攝像頭的上/下/左/右、放大/縮小、變焦等操作。本子系統(tǒng)可同時切換一路、兩路、四路三種模式視頻信號，保證可隨意查看隧道各個攝像頭的視頻信號。
4.8 網(wǎng)絡子系統(tǒng)
本子系統(tǒng)可實時監(jiān)測茶子腳隧道管理所局域網(wǎng)中19部網(wǎng)絡光交換機和蘇屋隧道管理所局域網(wǎng)中的17部網(wǎng)絡光交換機的通信狀態(tài)以及報警狀態(tài)，實時監(jiān)測各個光交換機的電端口、光端口的通信狀態(tài)，以及主電源輸入、從電源輸入、自愈環(huán)狀態(tài)的通信狀態(tài)。
4.9 事件錄入子系統(tǒng)
本子系統(tǒng)可在系統(tǒng)中結合實際需要，輔助操作員錄入各種類型的事故信息，并配合報表、曲線查詢統(tǒng)計出各種類型的事故信息。
系統(tǒng)在事故發(fā)生后可記錄事故的發(fā)生時間、事故類型、發(fā)生點起始樁號、事故描述、事故解除時間等等信息，并存入數(shù)據(jù)服務器的數(shù)據(jù)庫中，以便以后事故的歷史記錄查詢。同時，用戶可由事件錄入子系統(tǒng)來觸發(fā)預案管理子系統(tǒng)，當隧道內(nèi)發(fā)生緊急交通事故時，由監(jiān)控員通過視頻圖像確認現(xiàn)場事故后，通過事件錄入子系統(tǒng)確認緊急事故，激活預案管理子系統(tǒng)，預案子系統(tǒng)會根據(jù)事故點的位置和類型提供給操作員可使用的緊急預案，由操作員確認預案可操作性后選擇下發(fā)并執(zhí)行，以在最快的時間內(nèi)有效處理隧道內(nèi)的緊急事故。
4.10 案管理子系統(tǒng)
預案管理子系統(tǒng)為本監(jiān)控系統(tǒng)的一套輔助子系統(tǒng)，分為預案管理器和預案執(zhí)行器兩大模塊。
預案管理器，為外部應用程序，可放置局域網(wǎng)內(nèi)的任意工作站上，由隧道管理所系統(tǒng)管理員進行監(jiān)控系統(tǒng)預案的編制、編輯和刪除操作。管理員可根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中提供的報警點，針對每一個獨立的報警點，制定一系列緊急事故處理預案；在預案中，管理員可編制各種執(zhí)行步驟和執(zhí)行動作，具體到指定預案中按指定順序對監(jiān)控系統(tǒng)中的指定數(shù)據(jù)庫變量進行預控制值的設定，便于預案執(zhí)行器的相關預案動作的執(zhí)行。
預案執(zhí)行器，為本監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部嵌入組件，根據(jù)預案的相應的條件判斷，來觸發(fā)預案執(zhí)行器。當隧道內(nèi)發(fā)生緊急事故時，本監(jiān)控系統(tǒng)可自動檢測出事故發(fā)生地點、事故類型等信息，同時在監(jiān)控畫面的相應事故點以動畫閃爍方式向操作員告警，如果事故點并不在當前監(jiān)控畫面中，則系統(tǒng)自動切換當前事故點畫面為當前畫面，將事故點最為明顯的反饋給操作員；與此同時，系統(tǒng)觸發(fā)預案執(zhí)行器，根據(jù)系統(tǒng)預先制定好的預案，列舉出當前此事故點可用的有效預案反饋給操作員，操作員瀏覽各種預案以及預案中的相關步驟和執(zhí)行動作后，選擇一種預案進行下發(fā)執(zhí)行；操作員可進行人工單步預案執(zhí)行，亦可交給本系統(tǒng)進行全預案自動執(zhí)行。
本系統(tǒng)中的預案子系統(tǒng)為重要部分，當隧道事故時，它將調(diào)動所集成的所有子系統(tǒng)進行聯(lián)動控制，包括控制交通信號燈的紅黃綠掉頭燈、車道指示器的正/反面的綠箭/紅叉、射流風機的正/反轉啟停、情報板的文字/圖片的命令下發(fā)、交通/火災/電話事故報警單元的動畫報警、照明的控制、監(jiān)控畫面的自動切換、事故點的自動定位、cctv子系統(tǒng)各個攝像頭視頻信號的自動切換等等。
5系統(tǒng)特色
5.1 大畫面漫游
如圖4監(jiān)控主界面布局所示，在下部“漫游引導區(qū)”中，為隧道整體縮略圖，用戶可點擊其上任意位置，“顯示區(qū)域”的主監(jiān)控界面即會自動定位至相應監(jiān)控區(qū)域，方便了用戶對于大畫面定位的需求，同時，用戶還可以使用鼠標在“顯示區(qū)域”的主監(jiān)控區(qū)域中手工拖動畫面，以瀏覽整個隧道內(nèi)的任意位置。
圖4監(jiān)控主界面布局圖
“漫游引導區(qū)”中包含有道路交通狀況插件，其通過外場設備的車輛檢測器實時采集的交通流量、平均速度、密度等數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶自定義的擁堵、擁擠閾值，時刻判斷出相應路段的道路狀況是否擁堵，在漫游區(qū)中，通過淡紅色來表示道路擁擠緩慢狀態(tài)，通過紅色來表示道路擁堵狀態(tài)，便于監(jiān)控人員方便明了的監(jiān)控隧道內(nèi)的交通狀況，如圖5所示。
圖5隧道內(nèi)的交通狀監(jiān)控圖
5.2 情報板操作控制
可變情報板屬于獨立開發(fā)的控件，直接嵌入工程中，可根據(jù)現(xiàn)場設備實際文本、動畫顯示效果，在上位監(jiān)控工作站中實時模擬反饋給監(jiān)控人員，包括顯示文本/圖片的內(nèi)容、顏色等，以及立顯、左移、右移等入屏方式的動畫模擬效果?？勺兦閳蟀宀寮粌H可實時反饋下位設備的內(nèi)容以及動畫外，可提供用戶進行實時下發(fā)信息的編輯工作。
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