一、概述 

    隨著交通工程建設和交通事業的發展，我國所建交通隧道的里程迅速延長，不斷增長的交通流量、路況改善以及運輸物品的復雜性，增加了交通隧道的火災和隧道污染等的風險，引發了不少嚴重的災難性事故，尤其是火災事故，它不僅嚴重威脅到人的生命和財產安全，而且對交通設施、人類的生產活動造成巨大的損壞。隧道的智能化監控顯得越來越重要。 

    隨著計算機技術、圖像處理技術、通訊技術、控制技術的發展，以太網技術和總線技術突破了原有的技術瓶頸，為公路隧道的智能化監控提供了一個行之有效的最佳解決途徑，它滿足了社會經濟發展與人們文明生活的高標準的要求，為人類的出行創造了一個安全、方便、快捷、舒適、經濟、高效的交通與生活環境。 

    二、隧道智能化監控系統 

    隧道智能化監控系統采用分級管理的模式，通過建立多平臺、多系統下的統一管理平臺，實現對所有系統內的分監控中心、監控主機及監控設備進行統一有序的協調、管理。各分監控中心在服從總監控中心調度指揮的同時，能在自己職能范圍內管理和調度其所管轄各隧道內的監控設備，從而達到集中與分散相結合的多級用戶管理模式。 

    隧道智能化監控系統主要包括：隧道內實時視頻監控、車流量、流速檢測、變配電參數檢測、火災自動報警、照明、通風、緊急電話、環境監測、交通控制等子系統。其中隧道網絡視頻監控系統的建立，可實時對隧道內交通流量和交通運行狀況的監視，發現異常情況及時采取應急措施，確保隧道高速、安全、舒適、經濟地運營。    

    （一）中央控制中心 

    中央監控中心是整個隧道智能化監控系統的核心，由中心服務器、網絡交換機、視頻工作站、電子地圖、報警主機、數字矩陣主機、電視墻等組成，其功能主要包括：信息采集功能、信息處理與發布功能、控制功能、告警處理功能、報表統計與打印功能、查詢功能、自動數據備份和系統恢復功能、自動后備功能、聯網功能及網絡管理等功能。實現對隧道引道區、隧道區及出入口區的信號燈、可變情報板、綜合交通信息板、限速信號板、火災自動報警、應急廣播等的控制功能，達到分流、啟閉車道、引導車輛改道等作用，對車輛的運行實施動態管理和控制。 

    1、系統控制模式 

    控制是實現隧道監控系統目的的根本手段。從系統結構考慮，系統控制應從集散式控制系統逐步發展為現場控制，從而提高系統的可靠性、維護操作的方便性與降低工程造價，應用現場總線技術，由FCS（無中心控制）代替現在的DCS（集散式控制）和PLC（可編程控制）是發展的必然趨勢；現場總線作為一種開放的、全數字化、雙向、多站的通信系統，近年來得到了迅猛的發展和應用，具有協議簡單開放、容錯能力強、實時性高、安全性好、成本低、適于頻繁交換等特點，在隧道智能化監控中得到了廣泛的應用。 

    目前所應用的現場總線，模塊化分布式控制系統，主要分為三個系列： 

    （1）基于以太網和Modbus通訊協議的Openline系列； 

    （2）基于Optomux和Modbus通訊協議的MicroDAC,OpenDAC,OpenLT系列； 

    （3）基于現場總線Lonworks,Device,Profibus的Microlon,DacNet系列。

    2、系統網絡結構形式 

    為確保隧道智能化監控系統的安全和高可靠性，應采用自愈環網拓樸結構形式，自愈環網拓樸結構優點突出，如果在環網的某處發生斷路，它將自動重新配置網絡使通訊得以繼續。 

    3、設備控制 

    根據隧道內外的交通狀況、天氣狀況、車流情況，對隧道內各交通控制設備進行遠程控制，通過中央控制中心傳送到現場的PLC；現場的PLC根據中央控制中心的操作指令進行各種操作，將操作信息實時返回給中央控制中心。各PLC能在控制中心出現故障的情況下，獨立進行系統控制，由于使用了環網結構，各PLC之間查相互通信，實時掌握各PLC的運行狀況。設備控制還包括通信、廣播、消防等設備的監控。 

    4、狀態監視 

    在中央控制中心的顯示器上，通過電子地圖，直觀反應出隧道內的圖像資料，實時顯示出隧道內所有交通控制設備、消防設備、通風設備、變配電設備的工作狀態和隧道內交通狀況的畫面。 

    5、故障報警 

    在系統檢測到故障信息后能立即彈出故障窗口，以閃爍的方式在電子地圖上顯示出相應的故障信息、故障點和故障時間；同時，自動將該故障信息存入故障信息數據庫。 

    6、文檔生成 

     

    對系統內各項信息自動進行歸納、分析和整理，生成所需的各種報表，如操作記錄，報警記錄，日報、月報、季報和年報等。 

    7、數據統計與分析 

    對系統內測量的模擬信息記錄到模擬量歷史數據庫中，同時根據用戶的需要，將記錄在數據庫中的數據信息進行統計與分析，以生成實時趨勢圖和歷史趨勢圖。 

    （二）PLC控制技術 

    PLC是實現整個隧道智能化監控的最關鍵設備之一，一臺或多臺PLC控制器配置一套工業以太網交換機，交換機配置雙光口雙電口。各個PLC控制器通過位于CPU上的10M／100M以太網接口與交換機電口相聯。各個交換機之間采用雙環光纜組成100Mbps速率的光纖冗余環網。中央控制器室設備同樣通過以太網交換機接入光纖冗余環網。利用PLC網絡技術來實現分布式采樣，即在被控點附近設置采樣單元，就近完成被控點的狀態采樣和控制輸出，完成該采樣單元內部各控制信號的聯鎖，在各采樣單元之間，通過工業控制以太網絡進行通訊，實現相互協調、相互控制的功能，實現對隧道內設備、交通狀況的監控。 

    （三）視頻檢測功能 

    對隧道內視頻車輛檢測器所采集的視頻信號，進行數字化處理和數學模型運算，過濾出事故報警；實現對隧道內交通的實時監控、事后分析、檢測報警（如擁堵、逆行、棄物及停止等）、交通測量（流量、占有率、平均速度等）。視頻車輛檢測器具有檢測視頻圖像中每一車道和同一行駛方向上所通過的車流量、瞬時速度、車頭時距、道路占有率、車輛長度識別、檢測區域寬度等功能。

    （四）閉路電視監控系統 

    在隧道出入口、隧道中間設全方位可控彩色攝像機�，F場視頻圖像采用多路視頻復用光端機和光纜向控制中心傳輸視頻圖像和控制信息，并在控制中心電視墻上實現監控圖像的實時顯示。在控制中心可以對彩色攝像機實現遠程遙控，控制包括對全方位云臺和可變鏡頭等，使控制中心的值班員能實時監視隧道內的交通情況，輔助值班員指揮行車。在發生災情時，及時了解現場的災害和乘客疏散情況。 

    （五）緊急電話系統 

    隧道設緊急電話，為駕駛員提供一個直接呼救求援的專用通信系統，對火災、交通事故，采用熱線方式，直通計算機主機，并進行聲光報警，與110、120聯動。 

    （六）有線廣播系統 

    系統可對隧道內來往車輛駕駛員播放各種交通信息等；在發生緊急情況時進行緊急情況的通知，同時，當收到火災報警信號時，能自動進入火災緊急廣播狀態，與火災自動報警系統實現聯動。     

    （七）隧道通風控制子系統 

    通風控制子系統主要由風機PLC控制器、隧道內區域控制器、CO/VI檢測器、風速風向檢測器等組成。根據隧道的通風方式，分別在隧洞中間、進口及通風豎井附近設置CO/VI檢測器及風速風向檢測器，根據CO/VI和風速風向檢測器的檢測參數。對洞內射流風機采用“PLC風機控制器→PLC區域控制器→監控中心”的三級控制。 

    公路隧道發生火災時，及時啟動軸流風機，保證隧道內的最低風速不得低于2.5m/s，使煙霧迅速向同一方向排出，確保車輛有序疏散。 

    （八）隧道照明控制 

    照明控制子系統主要由洞內外亮度檢測器和區域控制器完成，根據檢測到的洞內外亮度數據、交通量變化以及白天、黑夜等情況，按照預計的照明控方案控制隧道的照明，調節出入口以及洞內照明燈具的亮度，防止黑洞和白洞效應，保證行車的安全暢通，同時，在滿足照明要求的情況下達到節能運行的目的。 

    （九）電力監控 

    電力監控系統對隧道變電所及箱式變電站的運行狀態進行監視，主要監測高、低壓開關柜的工作狀態、各斷路器的開關狀態、故障、電流、電壓、頻率、有功功率、功率因素、變壓器溫度等參數，對供配電系統設備及通風、照明回路進行監控，實現顯示、報警、統計、維護等功能。 

    （十）隧道<