摘要：介紹了隧道監(jiān)控系統(tǒng)的構成和功能，闡述了工業(yè)以太網、區(qū)域控制器、隧道通風子系統(tǒng)、隧道照明子系統(tǒng)的特點。 關鍵詞：隧道監(jiān)控系統(tǒng)；工業(yè)以太網；區(qū)域控制器 隨著我國高速公路的發(fā)展，特別是《國家高速公路網規(guī)劃》新路網的實施，一批長、特長隧道相繼建成。新路網由7條首都放射線、9條南北縱向線和18條東西橫向線組成。我國將用3O年，投資2萬億元，形成8．5萬kra國家高速公路網。根據交通部最新公布，我國2004年公路隧道統(tǒng)計資料（不包括香港、澳門特別行政區(qū)和臺灣省的數據），全國共有公路隧道2495座，累計長度約124．56萬m；其中特長隧道33座，計12．63萬m；長隧道299座，計49．33萬m。 公路隧道不同于鐵路隧道，需要安全、人性化的照明、通風設施，更需要一整套合理、周密的緊急事件救助方案。隨著我國經濟的持續(xù)快速發(fā)展，近年來交通運輸量更是迅猛增加，行經隧道的車輛如果較為密集或者行駛緩慢時，會造成污染物（如co）的增加，能見度的下降。公路隧道在整個路段屬于特殊構造段，因為隧道空間小，密閉性強，一旦發(fā)生火災、事故、交通擁堵，隧道內的環(huán)境會發(fā)生急劇惡化，直接影響到司乘人員的健康和生命安全，因此，對隧道監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求。 1 隧道監(jiān)控系統(tǒng)的結構 高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)在一定程度上是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括環(huán)境檢測及交通控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、通風控制系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)、消防控制系統(tǒng)、緊急電話通信系統(tǒng)以及電力監(jiān)控系統(tǒng)等。 隧道工程的典型特點是距離長、規(guī)模大、站點多、通訊對象多，公路隧道一般是上下行分離、雙洞、單向行駛雙車道隧道。隧道內設置照明、通風、區(qū)域控制、消防、排水、緊急電話、通信、交通誘導設備等多種設備，以確保隧道安全、正常通行。因此，對這些設備的正確調度，監(jiān)控、監(jiān)視是隧道安全暢通所必須的，尤其在事故狀況下，更是保證人身、設備安全的關鍵。隧道監(jiān)控系統(tǒng)工業(yè)以太網網絡拓撲結構見圖1。 該網絡通過區(qū)域控制器的l0Mb／looMb的光纖自愈環(huán)網進行連接通信，因采用的是自愈式光纖以太冗余環(huán)網，這樣即使在一端光纖斷開的情況下，光纖冗余環(huán)網中的所有控制器仍然能夠通過另外一端光纖進行正常的通信，保證了通信的可靠性。另外，區(qū)域控制器除了分別采集每個變電站的信息外，還控制隧道內的通風、照明和對洞的交通誘導設備（可變情報板、可變限速標志、橫洞指示標志、車道指示器等）、交通檢測設備（如車輛檢測器）、環(huán)境檢測設備（如CO檢測儀、透過率檢測儀、能見度檢測等）和照明檢測設備等信息分別單獨進行采集?？刂剖曳掌髁硗?，BT倉庫同時具有搜索和存儲各大BT發(fā)布網站上的Torrent文件信息兩大功能，以方便大家瀏覽、查詢。在軟件內部無縫集合了BT種子下載功能，可直接下載BT種子并在下載完畢后直接打開相關聯的BT下載軟件。 它實現Torrent文件信息本地化，可把相關BT發(fā)布網站上最新發(fā)布的Torrent文件信息下載到本地硬盤，方便瀏覽?？深A覽文件詳細相關信息，當鼠標在數據列表中的數據名稱上靜止指定的時間時，將會自動彈出信息提示框，在其中顯示詳細相關信息。具有數據排序功能，可按添加時間、文件大小、文件名稱、當前種子數、連接用戶數等進行排序。具有搜索功能，只需輸入搜索關鍵字，按一下Enter鍵，即可搜索到想要的電影、連續(xù)劇、綜藝節(jié)目以及動漫等信息。下載功能方便，只需雙擊數據列表中的數據名稱就可以下載相關的torrent文件，在下載完畢后，如果您的電腦上已經安裝有BT下載軟件的話，則會自動運行此軟件，并直接在其中打開torrent文件。 是真正合法的，大文件通常都是占據很多空間的音頻文件，而其中很多則是電視節(jié)目或者盜版電影，BT很擅長傳播這些文件。 BT會使人人都可能成為廣播電視公司，你不再需要廣播電視網就能展示你的產品，只要把電視節(jié)目壓縮成電腦文件，加入BT協(xié)議，把它放在互聯網上就可以了。用戶只要點擊鏈接，把它下載下來，在任何時候都能觀看。據權威人士預計，隨著大大小小的制片商紛紛利用這種低成本的分銷渠道，將會有大量新的電視節(jié)目推出。英國廣播公司BBC于2005年8月宣布了MyBBCPlayer的計劃，這個系統(tǒng)使用相似的P2P協(xié)議，觀眾可以合法下載BBC的部分電視節(jié)目。澳大利亞影視廣播學院互動媒體講師Mark·Pesce稱，BT不僅將改變電視分銷的方式，而且將改變電視節(jié)目制作的方式。BT勢必能不斷發(fā)展，它將改變網絡媒體行業(yè)，這就像是一場Intemet革命。通過Etemet與上級控制中心聯系。隧道內設備斷面分布見圖2。 2 隧道監(jiān)控系統(tǒng)的功能 （1）根據能見度參數來確定此時的洞口限速值等相關交通信息。檢測隧道內能見度參數分為幾個級別，每個級別對應不同的限速值，并在軟件中可靈活修改參數。對于人工發(fā)布的文字信息，將列有一定的常用內容供操作人員選擇。 （2）可針對緊急電話、巡邏車、養(yǎng)護部門送來的各種隧道維護、事故等信息進行人工輸入，包括事故的發(fā)生時間和終止時間、地點、類型、事故檢測的手段、事故處理過程中采用的監(jiān)控措施、事故描述等。 （3）隧道照明將根據光強檢測儀檢測的參數，結合此時的隧道運行狀況（正常、堵塞、火災等）由隧道管理站進行自動控制。 （4）通過設在隧道洞口和隧道內的攝像機進行監(jiān)視并錄像，確認區(qū)域內的交通狀況。 （5）可監(jiān)視隧道通風系統(tǒng)、照明系統(tǒng)的工作狀況。 （6）利用設在隧道內CO／VI檢測器檢測該區(qū)域的環(huán)境情況，并對通風系統(tǒng)進行相應控制提供必要的參數。 （7）利用車輛檢測器對交通量、平均車速、占有率等參數進行檢測，通過運算可得出交通擁擠、阻塞（幾個級別）、事故或車輛故障，并進行報警。 （8）利用設在隧道內的火災自動檢測器和手動報警按鈕來自動、手動檢測上傳隧道內火災信息。 （9）當檢測到隧道內有火災、交通阻塞、緊急電話報警時，可自動切換相應攝像機顯示畫面并錄像。 （10）通過攝像機確認隧道內事件狀況后，系統(tǒng)可自 動提示控制方式，待人工確認后即可發(fā)布信息，也可人工重新設定控制命令。 （11）根據不同事件類型和發(fā)生位置，系統(tǒng)具有對應的唯一的控制方案。 （12）可通過可變情報板（洞外）、小型可變情報板（洞內）、洞口交通信號燈、車道指示器、橫通道指示器、 有線廣播系統(tǒng)等設施進行信息發(fā)布。 （13）在出現交通異常或事故情況下，值班員可通過指令電話調度巡邏車以及高速公路管理人員輔助控制， 并可通過調節(jié)與本隧道相鄰的收費站開啟收費車道數來調節(jié)主線交通量。 （14）對于控制命令的自動提供，發(fā)布時由值班員經過確認后再進行人工發(fā)布。 （15）對于以下設備的工作狀態(tài)和設備故障信息，將在監(jiān)控計算機和監(jiān)視屏墻上實時顯示，并可對發(fā)布設備正在顯示的內容進行顯示： 手動報警按鈕、火災自動檢測器、車輛檢測器、可變情報板、小型可變情報板、可變限速標志、緊急電話、CO／VI檢測器、光強檢測儀、洞口交通信號燈、車道指示器、橫通道指示器等。 （16）隧道管理站可對隧道圖像進行控制、切換顯示及錄像，并保證在隧道出現異常時可實現單洞全長監(jiān)視功能。在隧道出現火災時視頻控制矩陣可根據火災報警點的位置自動切換附近攝像機的圖像到控制臺的監(jiān)視器上顯示．并觸發(fā)錄像機自動錄像。 （17）在隧道內發(fā)生火災、交通異常、環(huán)境條件異常時，隧道處的交通誘導系統(tǒng)（包括洞口交通信號燈、車道指示器、橫通道指示器、可變限速標志、可變情報板、小型可變情報板）、風機和照明等系統(tǒng)的運行將保證隧道交通運行安全，所有信號標志是連鎖動作，不會出現矛盾的信號顯示，實現安全控制功能。 （18）隧道管理站向收費監(jiān)控片區(qū)中心實時自動傳輸一些必要的數據、圖像及報警信息，包括車輛檢測器、緊急電話的信息，可變情報板發(fā)布的內容。 （19）隧道管理站可接收收費監(jiān)控片區(qū)中心發(fā)布的各種控制命令和系統(tǒng)參數信息。另外，隧道管理站可接受收費監(jiān)控片區(qū)中心下發(fā)的網絡時鐘時間，可自動校正計算機時間，保證計算機系統(tǒng)的時鐘統(tǒng)一。 （20）隧道管理站向收費監(jiān)控片區(qū)中心上傳圖像信號。 （21）監(jiān)控系統(tǒng)方案、設備、軟件、數據庫結構和格式等方面將充分考慮收費監(jiān)控片區(qū)中心及省監(jiān)控系統(tǒng)的情況，實現設備聯網和軟件兼容。 3 工業(yè)以太網和區(qū)域控制器隧道現場 設有變電站控制室，室內設控制柜、動力柜，安裝有PLC、供電回路等，分別控制相關的照明、通風、區(qū)域控制等設備。各PLC對照明、通風、本地控制系統(tǒng)信息進行采集，同時按所設定的程序以及上位機的指令進行相應的動作。采集的信息經PLC10Mb／100Mb光纖以太冗余環(huán)網傳至控制室中央計算機上，實現聯網。 另外，在隧道監(jiān)控中心的服務器上匯集了隧道各個設備實時信息，所以本地控制器不僅能快速交換實時數據，進行數據采集，還能接受和執(zhí)行上位機的指令，通過服務器可對現場任一設備（照明、通風、本地控制器）發(fā)布操作命令。為此，隧道主控制器選用PLC作為區(qū)域控制器，它具有高速信息交換能力和良好控制功能。 在每臺PLC上安裝有Rs-_485／RS422或Rsr-_232通訊端口，以便與多參數智能變送器、限速控制器、可變情報板顯示控制器等儀表控制設備相連，串行通信的數據協(xié)議是隨著制造商和設備而變的。協(xié)議的差別使得不同廠商生產的設備間的通信非常困難，即使它們的電氣標準相同，PI～通過易于建立的用于匹配所連接的設備協(xié)議的協(xié)議宏解決了這個問題，協(xié)議宏使得開發(fā)方不需要編寫專門的通信程序與第三方設備進行通信，原則上PI～能和任何帶Rs-232c，RS-422或RS-485接口的設備進行通信。 在本控制系統(tǒng)中用于控制照明、通風、電力、交通等設備的各個區(qū)域控制器均采用獨立的控制程序，而且有兩個區(qū)域控制器分別配置了一臺人機交互用的觸摸屏，通過PLC和觸摸屏可以實現對照明、通風、電力監(jiān)控、交通監(jiān)控等各部分的監(jiān)視、控制?？刂剖抑醒胗嬎銠C則通過Ethernet與上級控制中心聯系。 光纖以太冗余環(huán)網是PLC一個重要的網絡，它支持在PLC之間及PLC和上位機之間的自動數據交換，也可使用信息服務進行可編程的數據傳送，隧道監(jiān)控系統(tǒng)用光纖以太冗余環(huán)網來進行數據通信。 4 通風控制子系統(tǒng) 通風控制子系統(tǒng)根據檢測到的透過率、CO濃度數據、交通量數據，控制風機的運行臺數、風向和運行時間，實現節(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，根據不同地點，進行相應的火災排煙處理，保證隧道的安全及運行環(huán)境的舒適性。 一般隧道的通風控制子系統(tǒng)控制方式可以有如下四級：第一，監(jiān)控中心（自動控制、人工遠程控制）；第二，隧道監(jiān)控室（自動控制、人工控制）；第三，隧道變電所（人工手動控制）；第四，通風機開關箱（人工手動控制）。 正常情況下將隧道變電所的風機控制轉換開關置于“自動”位，由監(jiān)控中心實現通風控制子系統(tǒng)的監(jiān)控，自動完成子系統(tǒng)的各項功能。系統(tǒng)在發(fā)生故障或需要時經過轉換應在前三級的任一級上維持系統(tǒng)的正常運行。在對通風設備和通風控制子系統(tǒng)需要進行維修和測試時則采取隧道監(jiān)控室人工控制、變電所人工控制、通風機開關箱處人工控制的方式。 通風控制子系統(tǒng)由監(jiān)控中心工作站、隧道設備室區(qū)域控制器、通風控制柜、隧道內風機、CO檢測器和透過率檢測器、連接電纜、電源電纜等組成。CO檢測器和透過率檢測器設在隧道內，用于檢測隧道內CO濃度和能見度情況，由本地控制器采集數據，監(jiān)控系統(tǒng)將檢測數據與標準值進行比較．控制風機的啟停。 通風系統(tǒng)設計在隧道內的通風控制柜，能完成本地的人工控制，并且預留遙控遙信條件。監(jiān)控系統(tǒng)在隧道變電站設有本地控制器。與通風控制柜用繼電器接點輸出相連，以保證對風機的遙控，每個單洞進行獨立控制，盡量減少相互之間的影響。 對監(jiān)控系統(tǒng)自動控制風機來看是將一個斷面上的兩臺風機作為一組進行控制，由通風系統(tǒng)返回每臺風機的狀態(tài)信號，即風機的正轉、反轉、停止、故障等信號，輸入輸出之間有電磁隔離措施。 5 隧道照明控制子系統(tǒng) 隧道照明控制子系統(tǒng)根據檢測到的洞內外光強數據、交通量變化以及白天、黑夜等情況，控制隧道的照明系統(tǒng)，調節(jié)出入口以及洞內的照明，保證行車的安全，以及在滿足照明要求的情況下達到節(jié)能運行的目的，同時對洞內照明以及照明控制設備的狀況進行監(jiān)視。 隧道照明控制子系統(tǒng)由監(jiān)控分中心計算機、隧道設備室本地控制器、照明控制柜、隧道內燈具、連接電纜等組成。監(jiān)控分中心計算機、隧道本地控制器都可進行照明控制，在隧道至監(jiān)控分中心的通信出現故障時，可直接在本地控制器上操作，以保證隧道正常運營。 照明系統(tǒng)在隧道內設照明控制柜等設備，能完成本地的人工和自動控制，并且預留監(jiān)控裝置遙控、遙信的條件，提供控制每路照明的繼電器接點，監(jiān)控系統(tǒng)在隧道變電站設有本地控制器，直接與照明控制柜的繼電器接點相連，以保證對照明的遙控，每個單洞獨立進行控制，避免相互之間的影響。 照明分3個等級：0級為全日燈，基本照明，不控制；1級為全日燈、黃昏燈；2級為全日燈、黃昏燈、白日燈。 [b]6 語結 [/b]目前，隧道監(jiān)控系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)工程，考慮到國內的隧道監(jiān)控系統(tǒng)的核心設備大部分還依賴于進口，控制方式有些還照搬國外的控制方法，隧道的設備標志不合理，對于隧道異常事件處理預案還不成熟等問題，所以，對隧道監(jiān)控系統(tǒng)的深入研究尤其是特長隧道的研究是一個迫切需要解決的問題，它的研究成果對于我國經濟建設的發(fā)展及國家和人民的生命財產免受損失必將帶來顯著的作用。