基于易控組態(tài)軟件的高速隧道監控系統
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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(guò)在接線(xiàn)道路區、引道區、隧道及其出入口區的信號指示，達到分流、啟閉車(chē)道、脅迫車(chē)輛改道等作用。
本系統由交通監控計算機、隧道工業(yè)以太網(wǎng)交換機、隧道本地控制器、外場(chǎng)設備以及傳輸通道等組成。本地控制器系統通過(guò)檢測交通及隧道環(huán)境參數收集、存儲和管理外場(chǎng)設備數據，監視外場(chǎng)設備工作狀態(tài)，報告給監控室，并且接受監控室命令對外場(chǎng)設備進(jìn)行控制；另外它還具有本地自動(dòng)控制的功能，在維修或測試等需要時(shí)可由隧道內的本地主控制器作為中心進(jìn)行控制。
交通信息除傳送至隧道管理所外，還將通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳送至平浪監控分中心，并接受來(lái)自監控中心的控制指令。
交通子系統可實(shí)時(shí)監控交通信號燈、車(chē)道指示器、車(chē)輛檢測器、可變情報板等外場(chǎng)設備?？杀O視或控制交通信號燈紅燈、黃燈、綠燈、轉向燈四種狀態(tài)；車(chē)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)(根據現場(chǎng)車(chē)道設計，系統中已禁止使用正面綠箭反面綠箭此狀態(tài)，禁止出現雙面通行的交通誤導)；可實(shí)時(shí)獲取任意車(chē)輛檢測器的各項交通數據(車(chē)流量、平均車(chē)速、占有率等等)，同時(shí)可自行根據各項數據計算出此路段的交通擁堵情況，并在監控畫(huà)面中以紅(擁堵)、淡紅(緩慢)、無(wú)色(正常)三種狀態(tài)反饋給監控人員；可實(shí)時(shí)動(dòng)畫(huà)模擬現場(chǎng)所有情報板所發(fā)布的文字、圖片等信息，同時(shí)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(jìn)行交通信息誘導。
交通子系統亦結合預案系統，當隧道出現任意事故時(shí)，調動(dòng)各外場(chǎng)設備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，保障隧道交通正常運行。
4.2 消防子系統
消防子系統為獨立子系統。設計采用光纖光柵感溫探測系統，光纖光柵傳感是通過(guò)對光纖內部寫(xiě)入的光柵反射或者折射光譜的檢測實(shí)現對火災的檢測。本子系統由隧道管理所火災報警工作站、隧道火災報警控制器、隧道內手動(dòng)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(shí)、準確的反映出隧道內火災發(fā)生的地點(diǎn)。
消防子系統，在隧道出現火災事故時(shí)，及時(shí)結合預案管理系統，由管理所監控人員人工執行火災預案，控制隧道內的射流風(fēng)機的啟停、各卷簾門(mén)相應的開(kāi)啟或關(guān)閉，同時(shí)，結合現場(chǎng)情況，及時(shí)關(guān)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(chē)道指示器，結合可變情報板，誘導隧道內事故路段或其他路段的所有車(chē)輛安全駛離事發(fā)路段，保證現場(chǎng)所有車(chē)輛的行車(chē)安全。本子系統同時(shí)控制照明系統，將隧道內所有照明設備開(kāi)啟到最大范圍和強度的照明，并控制cctv系統捕獲火災事發(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(dòng)切換至監控主機中，供管理所內監控人員及時(shí)處理現場(chǎng)事故。
4.3 電話(huà)子系統
緊急電話(huà)在長(cháng)隧道出入口和隧道內每200米設置一套，用于司機在緊急情況時(shí)進(jìn)行呼救求援；指令電話(huà)設在隧道口變電所以及隧道管理所內，利用程控交換機的熱線(xiàn)和會(huì )議電話(huà)功能實(shí)現本路的指令電話(huà)系統，指令電話(huà)子系統主要用于隧道內防災、電力以及交通管理方面的集中服務(wù)通信。本子系統可實(shí)時(shí)檢測隧道內任意一部電話(huà)的呼叫狀態(tài)，如有電話(huà)呼叫求救時(shí)，管理所的監控畫(huà)面上將自動(dòng)切換出電話(huà)呼叫位置，并用相應的動(dòng)畫(huà)閃爍來(lái)描述報警類(lèi)型，同時(shí)，系統會(huì )控制cctv系統，將報警點(diǎn)處的三路實(shí)時(shí)視頻信號以及當前隧道入口處的一路視頻信號自動(dòng)切換至監控主機中，供管理所內監控人員及時(shí)了解現場(chǎng)的情況。
4.4 通風(fēng)子系統
由于隧道內汽車(chē)排放的廢氣、行駛時(shí)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(chē)安全，因此隧道內保持良好的空氣是行車(chē)安全的必要條件。通風(fēng)控制子系統可以根據檢測到的環(huán)境數據、交通量信息控制風(fēng)機的運行臺數、風(fēng)向、運行時(shí)間，并且能實(shí)現節能運行和保持風(fēng)機較佳壽命的控制運行，并在發(fā)生火災時(shí)根據不同地點(diǎn)，進(jìn)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。
由于消防系統為一獨立系統并且具有一定的優(yōu)先性，當發(fā)生火災時(shí)，隧道通風(fēng)系統將由消防系統予以控制。
4.5 照明子系統
由于隧道內、外的亮度差別較大，因此司機在進(jìn)出隧道時(shí)會(huì )產(chǎn)生種種特殊的視覺(jué)問(wèn)題，因此如何使駕駛員適應隧道內外的亮度差，以保證行車(chē)安全，節約用電，是隧道照明控制子系統的重要目的。
在茶子腳隧道入口洞內/外設置光強檢測器共4套，其檢測數據作為對隧道的照明回路實(shí)施控制的依據，對于出口段的照明可參照入口進(jìn)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(gè)隧道均設置照明回路設施，包括每個(gè)單洞設置4路加強燈、2路全日燈、1路洞口路燈等。
照明子系統提供根據光強檢測值來(lái)控制照明和通過(guò)時(shí)間/季節變換來(lái)控制照明，以保證省電、有效的控制照明系統。
4.6 電力子系統
電力監控子系統，通過(guò)變電站內的各個(gè)電力設備監控單元對電力設備進(jìn)行數據的采集和監控，以保證各個(gè)電力設備可靠穩定運行(除ups設備監控集成于本系統中，其余電力設備監控均由電力監控工作站獨立完成，不在本次設計范圍之內)。
本系統實(shí)現對茶子腳隧道中的2套u(yù)ps設備以及蘇屋隧道群中的6套u(yù)ps設備的各項數據進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，在隧道管理所中的監控畫(huà)面中，可實(shí)時(shí)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(lèi)型、ups故障等等設備具體信息。
4.7 cctv子系統
本子系統是由隧道管理所視頻以太網(wǎng)交換機、網(wǎng)絡(luò )視頻服務(wù)器、監控主機等設備組成。任意一路圖像均可在監控主機上實(shí)時(shí)顯示，隧道管理所可對隧道外場(chǎng)遙控攝像機進(jìn)行控制，并對隧道視頻圖像進(jìn)行循環(huán)編碼存儲，當有事件時(shí)，有觸發(fā)信號保存事件前后的錄像。
閉路電視系統為獨立系統，采用獨立的視頻網(wǎng)絡(luò )傳送視頻圖像數據。在平浪監控分中心和隧道管理所內，工作站可以通過(guò)視頻編碼器獲取實(shí)時(shí)視頻圖像信號，并使用監控系統工作站中的模擬云臺控制臺對矩陣cpu卡下發(fā)命令來(lái)控制帶云臺攝像頭的上/下/左/右、放大/縮小、變焦等操作。本子系統可同時(shí)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(gè)攝像頭的視頻信號。
4.8 網(wǎng)絡(luò )子系統
本子系統可實(shí)時(shí)監測茶子腳隧道管理所局域網(wǎng)中19部網(wǎng)絡(luò )光交換機和蘇屋隧道管理所局域網(wǎng)中的17部網(wǎng)絡(luò )光交換機的通信狀態(tài)以及報警狀態(tài)，實(shí)時(shí)監測各個(gè)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
本子系統可在系統中結合實(shí)際需要，輔助操作員錄入各種類(lèi)型的事故信息，并配合報表、曲線(xiàn)查詢(xún)統計出各種類(lèi)型的事故信息。
系統在事故發(fā)生后可記錄事故的發(fā)生時(shí)間、事故類(lèi)型、發(fā)生點(diǎn)起始樁號、事故描述、事故解除時(shí)間等等信息，并存入數據服務(wù)器的數據庫中，以便以后事故的歷史記錄查詢(xún)。同時(shí)，用戶(hù)可由事件錄入子系統來(lái)觸發(fā)預案管理子系統，當隧道內發(fā)生緊急交通事故時(shí)，由監控員通過(guò)視頻圖像確認現場(chǎng)事故后，通過(guò)事件錄入子系統確認緊急事故，激活預案管理子系統，預案子系統會(huì )根據事故點(diǎn)的位置和類(lèi)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)并執行，以在最快的時(shí)間內有效處理隧道內的緊急事故。
4.10 案管理子系統
預案管理子系統為本監控系統的一套輔助子系統，分為預案管理器和預案執行器兩大模塊。
預案管理器，為外部應用程序，可放置局域網(wǎng)內的任意工作站上，由隧道管理所系統管理員進(jìn)行監控系統預案的編制、編輯和刪除操作。管理員可根據監控系統中提供的報警點(diǎn)，針對每一個(gè)獨立的報警點(diǎn)，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行步驟和執行動(dòng)作，具體到指定預案中按指定順序對監控系統中的指定數據庫變量進(jìn)行預控制值的設定，便于預案執行器的相關(guān)預案動(dòng)作的執行。
預案執行器，為本監控系統的內部嵌入組件，根據預案的相應的條件判斷，來(lái)觸發(fā)預案執行器。當隧道內發(fā)生緊急事故時(shí)，本監控系統可自動(dòng)檢測出事故發(fā)生地點(diǎn)、事故類(lèi)型等信息，同時(shí)在監控畫(huà)面的相應事故點(diǎn)以動(dòng)畫(huà)閃爍方式向操作員告警，如果事故點(diǎn)并不在當前監控畫(huà)面中，則系統自動(dòng)切換當前事故點(diǎn)畫(huà)面為當前畫(huà)面，將事故點(diǎn)最為明顯的反饋給操作員；與此同時(shí)，系統觸發(fā)預案執行器，根據系統預先制定好的預案，列舉出當前此事故點(diǎn)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(guān)步驟和執行動(dòng)作后，選擇一種預案進(jìn)行下發(fā)執行；操作員可進(jìn)行人工單步預案執行，亦可交給本系統進(jìn)行全預案自動(dòng)執行。
本系統中的預案子系統為重要部分，當隧道事故時(shí)，它將調動(dòng)所集成的所有子系統進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，包括控制交通信號燈的紅黃綠掉頭燈、車(chē)道指示器的正/反面的綠箭/紅叉、射流風(fēng)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(huà)事故報警單元的動(dòng)畫(huà)報警、照明的控制、監控畫(huà)面的自動(dòng)切換、事故點(diǎn)的自動(dòng)定位、cctv子系統各個(gè)攝像頭視頻信號的自動(dòng)切換等等。
5系統特色
5.1 大畫(huà)面漫游
如圖4監控主界面布局所示，在下部“漫游引導區”中，為隧道整體縮略圖，用戶(hù)可點(diǎn)擊其上任意位置，“顯示區域”的主監控界面即會(huì )自動(dòng)定位至相應監控區域，方便了用戶(hù)對于大畫(huà)面定位的需求，同時(shí)，用戶(hù)還可以使用鼠標在“顯示區域”的主監控區域中手工拖動(dòng)畫(huà)面，以瀏覽整個(gè)隧道內的任意位置。
圖4監控主界面布局圖
“漫游引導區”中包含有道路交通狀況插件，其通過(guò)外場(chǎng)設備的車(chē)輛檢測器實(shí)時(shí)采集的交通流量、平均速度、密度等數據，根據用戶(hù)自定義的擁堵、擁擠閾值，時(shí)刻判斷出相應路段的道路狀況是否擁堵，在漫游區中，通過(guò)淡紅色來(lái)表示道路擁擠緩慢狀態(tài)，通過(guò)紅色來(lái)表示道路擁堵?tīng)顟B(tài)，便于監控人員方便明了的監控隧道內的交通狀況，如圖5所示。
圖5隧道內的交通狀監控圖
5.2 情報板操作控制
可變情報板屬于獨立開(kāi)發(fā)的控件，直接嵌入工程中，可根據現場(chǎng)設備實(shí)際文本、動(dòng)畫(huà)顯示效果，在上位監控工作站中實(shí)時(shí)模擬反饋給監控人員，包括顯示文本/圖片的內容、顏色等，以及立顯、左移、右移等入屏方式的動(dòng)畫(huà)模擬效果?？勺兦閳蟀宀寮粌H可實(shí)時(shí)反饋下位設備的內容以及動(dòng)畫(huà)外，可提供用戶(hù)進(jìn)行實(shí)時(shí)下發(fā)信息的編輯工作。
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