隧道监控系统的智能化应用

时间：2024-04-25

朱洪亮

山西省交通规划勘测设计院有限公司山西太原 030012

隧道是公路工程重要组成部分，它的采用能有效克服山脉地形造成的阻碍及影响，使公路具有良好线形，为行车提供便利，保证经济效益。但隧道环境复杂，安全风险高，隧道中的实际情况无法从外部获得，这就需要采用监控系统来实时掌握隧道内部实际情况，并通过对现场各项信息的动态采集，为隧道运行管理和控制提供正确决策，保证隧道通行效率与安全，避免交通事故的发生。

1 隧道智能化监控系统主要构成与功能

某隧道工程总长2．8km左右，由两条11m半径单向双车道单洞隧洞构成，在隧道的中央控制室中，包含以下组成部分：集中控制系统、计算机及网络、工作站、显示屏及监视装置。在场外设有一系列终端装置，其中，设于外场的监控设备主要用于对隧道中实际交通流量信息进行动态采集；设于控制室中的监控及控制部分可实现检测、紧急通讯与视频监控，同时还能以远端系统实时采集到的信息为依据发出控制指令。

该智能化监控系统的主要目标在于以采集到的各类交通信息为依据，及时做出和交通状况相符的变化。信息还会传输至管理中心，于中心完成分析处理后，以分析结果及预设系统为依据，对车辆进出进行控制，进而实现对交通的有效管制。当有事故发生时，控制中心能迅速采取有效措施，向现场人员提供解决办法，对行车组织予以有效优化。可见，通过对这一监控系统的合理应用，能有效提高隧道通行能力，对突发性事件进行协调处理，避免交通堵塞[1]。

该智能化监控系统具备以下功能：

（1）对包含车辆检测与环境在内的所有数据信息进行动态采集。

（2）对采集到的数据信息进行分析处理，获得占有率和交通流等相关数据，据此对事故进行检测，同时向不同的设备下达指令，实现动态控制目标。

（3）在显示屏上实时显示所有设备实际运行情况，包括检测参数与组态工况。

（4）对隧道中所有事故的发生时间、位置及损坏情况进行记录，构建相应的数据库。

（5）系统自动生成数据报告，用于数据的查询及统计。

（6）系统能自行完成外设、硬件及软件的检测，如果存在问题或隐患，则能立即报警和处理。

2 系统数据采集

（1）隧道的空间有限，所以车辆检测借助环形圈检测装置实现，将环形线圈埋设在隧道中路面以下，以此进行实时检测，同时根据检测结果对各段落实际车流量和密度等进行计算。在隧道东线与西线均布置四个断面用于检测，各断面均设置一套完整的检测装置，以此检测确定各断面实际运行参数。

（2）为掌握隧道中的实际状况，并保证监视的连续性，在隧道中共安装48个摄像机，同时弯道的半径与坡度为依据进行适当加密。在隧道外还安装一定数量的彩色摄像机。利用内外部视频图像，能对进出口处与各路段实际运行状况作全面了解。监控中心的工作人员能直观清晰且及时的了解到隧道中各项情况，以此为交通控制创造便利。将紧急情况处理完毕后，根据事故信息对事故的类型进行判断[2]。

（3）在隧道的入口处安装超高检测装置，如果车辆超高会产生声光报警，同时信息将传输到控制室，这样能在有效保证安全的基础上，避免隧道中的设备设施遭到破坏。

（4）如果隧道中产生交通事故，则位于隧道口和隧道中的驾驶者均可利用紧急电话和控制中心人员联系沟通，向工作人员报告事故情况，由值班人员确认属实之后，立即组织相关人员到场开始救援，以尽快解决事故，恢复通行。

3 系统数据处理

利用设于控制室的监视装置及显示屏，能对隧道中和隧道外的实际交通状况等进行连续和实时显示，帮助管理人员在控制室就能了解隧道实际运行情况，然后给出及时、准确的判断。此时，监控中心还能将不同设备的信息传输至处理软件，由软件进行存储、分析和统计，然后提供给管理人员进行控制决策。在正常情况下，监控系统将处在自动控制的实际状态。如果有异常现象发生，则中心计算机将立即向区域控制器下达指令，开始执行控制方案，并向值班组发出报警，此时可立即组织相关人员开始现场救援。监控系统对隧道内部和外部不同路段实际情况进行检测与监视，能在第一时间确定事故发生，同时给出管理与控制方面的正确决策，实现对交通的合理调整，避免重大事故发生[3]。

4 信息发布

对管理人员而言，它需要结合隧道内外实际情况为驾驶员提供正确可靠的信息，为满足这一要求，对于监控系统，必须能随时对信息进行发布。对此，无论是信号灯还是情报板，均能满足这一功能要求[4]。在该隧道中布置的信号灯都属于双向显示模式。计算机以隧道中各项信息为依据，向外发出相应的控制指令，对信号灯开启与关闭进行控制，使隧道的实际运行方式发生变化，从而实现对交通进行合理控制的根本目标。

情报板安装在入口之前100-200m处，它能根据控制室具体指令对不同的信息予以显示，而且在紧急情况中还能提供异常事态信息，避免事故范围不断扩大。

如果隧道中由于起火或产生交通事故而造成阻塞，则值班人员可以采用广播系统向所有车辆发出信息，在疏导交通的同时对灭火与事故处理进行合理的组织，以此缩短阻塞的时间。值得一提的是，该系统所用广播系统可以使驾驶者通过收音机在某一频段上直接听取，这样能从根本上解决由于环境嘈杂听不清楚现场广播的问题[5]。

5 系统维护

在该智能化监控系统中，包含诸多设备，且结构复杂，只依靠人力进行检修与维护不仅无法满足要求，还会使人员工作量大幅增加。对此，系统在设计过程中就考虑了自检与自维护。比如中心管理系统可以连续定时检测所有中心设备，如果发现运行状态异常，则检测程序可以通过用户端的接口直接为操作人员传输信息。

（1）对于远端控制系统，它能以实际要求为依据，定期或不定期检查外场设备，同时为中心传输信息，经检测发现设备存在故障时，立即向控制中心报警，同时明确故障类型等基本内容[6]。

（2）紧急电话控制中心的计算机可以对每个紧急电话实施定期或有针对性的检查，而且设备的每一项信息都能动态显示，如果设备产生故障，则可以在显示屏上动态显示，当然管理人员也可利用打印机对其进行打印。

（3）在闭路电视系统中，它能对每个摄像机所处工作状态根据周期连续传输至交通控制中心的计算机。此时交通控制中心的计算机可以定期或不定期对所有远端控制设备实施检查，远端控制装置及其外场设备各项信息都能显示于屏幕，通过检查随时发现并解决故障问题。除此之外，采用交通计算机还能对紧急电话与闭路电视实施状况信息显示及打印。相关管理人员可以借助计算机实现对系统的全面检查与维护。