詳細解讀我國公路隧道監控系統解決方案

　　近二十年來(lái)，隨著(zhù)我國公路交通事業(yè)飛速發(fā)展，公路的等級不斷提高，通車(chē)里程逐年攀升，公路建設已成為拉動(dòng)國民經(jīng)濟增長(cháng)的支柱產(chǎn)業(yè)和帶動(dòng)地方經(jīng)濟發(fā)展的龍頭。在山嶺和丘陵地區乃至越江過(guò)河的公路建設中，隧道方案以能縮短行車(chē)里程，提高線(xiàn)型標準、保障運營(yíng)安全，保護生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，得到普遍應用，并且越修越長(cháng)，規模越來(lái)越大。許多特長(cháng)隧道、大跨度扁平隧道、雙層隧道、沉管隧道、盾構隧道、高海拔隧道、寒區隧道相繼建成。在堅持可持續發(fā)展，切實(shí)保護生態(tài)環(huán)境和有限的土地資源的戰略指導下，長(cháng)大隧道的建設必然任務(wù)越來(lái)越重，技術(shù)要求越來(lái)越高。

　　公路隧道是公路上的特殊路段，空間環(huán)境狹窄、光線(xiàn)變化大、視野不清，存在潛在的交通事故危險。特別是發(fā)生火災等緊急事件時(shí)，交通輸導和救援工作與普通路段大不一樣，而且二次事故產(chǎn)生的后果遠比原發(fā)性事故嚴重得多，因此長(cháng)隧道內的安全保障是公路隧道建設和運營(yíng)要特別關(guān)注的問(wèn)題。公路隧道在使用過(guò)程中，會(huì )因為汽車(chē)尾氣排放并且不易散發(fā)而導致隧道內空氣質(zhì)量惡化。公路隧道運營(yíng)過(guò)程中的能耗（照明和通風(fēng)）遠高于一般道路的運營(yíng)能耗。

　　為了使隧道能安全、環(huán)保、高效、經(jīng)濟運行。隧道監控系統是長(cháng)隧道的安全保障必不可少的，也是保證隧道交通暢通與環(huán)保必須的工程設施。

　　公路長(cháng)隧道監控系統的建設一般包括隧道監控室、隧道變電所、隧道內現場(chǎng)設備、將這些設備和中控室聯(lián)系起來(lái)的信息傳輸網(wǎng)絡(luò )、以及使這些設備和諧準確運轉的控制軟件。按功能區分，隧道監控系統可分為以下部分，具體的工程實(shí)施可能根據具體情況有些小變動(dòng)：

　　1.隧道火災報警子系統

　　火災報警子系統用于隧道內發(fā)生火災時(shí)，發(fā)出緊急信號，迅速通告隧道監控站，請求滅火、救援等活動(dòng)。

　　報警方式有：手動(dòng)報警按鈕和火災自動(dòng)探測器兩種。手動(dòng)報警按鈕方面，在隧道內一般按每50米一套設置手動(dòng)報警按鈕?；馂淖詣?dòng)探測器方面，可選擇雙波長(cháng)火災自動(dòng)探測器或分布式光纖感溫自動(dòng)探測器，若采用前者，則在隧道內按每50米一套設置，與手動(dòng)報警按鈕設在一個(gè)綜合盤(pán)內；若選用后者，則在隧道內頂部敷設感溫火災探測光纜。另外，在隧道變電所內設置手動(dòng)報警按鈕和感煙式火災自動(dòng)探測器。當發(fā)生火災有人工報警或自動(dòng)檢測出火災時(shí)，在隧道監控站相應工作站上有聲音和告警信號，并且顯示出火災報警的地點(diǎn)位置，同時(shí)經(jīng)過(guò)閉路電視監視子系統自動(dòng)將故障地點(diǎn)處的攝像機監視畫(huà)面顯示在相應的彩色監視器、大屏幕投影屏或工作站顯示器上，并提供控制方案，待值班員經(jīng)其它手段確認后再進(jìn)行發(fā)布。

　　系統結構：本子系統由隧道監控站火災報警工作站、隧道火災報警主機、隧道內手動(dòng)火災報警按鈕、雙波長(cháng)火焰探測器或光纖感溫火災自動(dòng)探測器、隧道變電所的感煙火災探測器、手動(dòng)報警按鈕以及傳輸通道等構成。

　　本子系統為獨立子系統，采用專(zhuān)線(xiàn)方式。本子系統可進(jìn)行設備自檢，并將自檢后的信息上傳隧道監控站，包括設備工作狀態(tài)和故障信息。

　　2.隧道通風(fēng)控制子系統

　　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。

　　在隧道內設置環(huán)境檢測器：一氧化碳（CO）/透過(guò)率（能見(jiàn)度）檢測器和風(fēng)速風(fēng)向檢測器。由隧道監控站工作站根據檢測到的CO濃度和隧道內的能見(jiàn)度情況及風(fēng)速風(fēng)向調節風(fēng)機的運轉，實(shí)現節能和保持風(fēng)機較佳壽命的運行。

　　系統結構：通風(fēng)控制子系統由隧道監控站計算機系統、隧道風(fēng)機控制柜、風(fēng)機、一氧化碳/透過(guò)率檢測器、風(fēng)速風(fēng)向檢測器以及傳輸通道等組成。

　　通過(guò)隧道內一氧化碳濃度和能見(jiàn)度高低、風(fēng)速風(fēng)向、交通量數據對風(fēng)機進(jìn)行自動(dòng)控制和實(shí)現節能。通風(fēng)控制分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。系統中帶有火災發(fā)生后排煙控制方案提示，經(jīng)人工修正后可以對風(fēng)機實(shí)行控制，也可以進(jìn)行人工控制。

　　通風(fēng)控制子系統對通風(fēng)的控制原則遵照國家或國際有關(guān)標準和規定，保持隧道內環(huán)境指標在標準范圍內。系統可反饋一氧化碳/透過(guò)率檢測器、風(fēng)速風(fēng)向檢測器、風(fēng)機設備的工作狀態(tài)并提供環(huán)境檢測器的故障信息。

　　3.隧道照明控制子系統

　　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，因此如何減少這種亮度差別帶來(lái)的影響是隧道照明控制子系統的一個(gè)重要目的。

　　在隧道入口設置光強檢測器，其檢測數據作為對隧道的照明回路實(shí)施控制的依據，另外隧道出口段的照明可參照入口進(jìn)行控制。

　　隧道照明有人工、自動(dòng)（本地）、遠程控制（人工/自動(dòng)）三種方式，其中人工（本地）方式由照明系統自行完成，自動(dòng)（本地）及遠控方式由監控系統與照明系統配合完成。

　　系統結構：隧道照明控制子系統由隧道監控站計算機系統、隧道控制柜、照明燈具、洞內外光強檢測器以及傳輸通道等組成。根據光強檢測器檢測到的洞內外照度來(lái)控制隧道入口段、出口段及基本段的照明，以保證行車(chē)安全并實(shí)現節能。

　　4.電力監控子系統

　　電力監控系統對隧道變電所及箱式變電站的運行狀態(tài)進(jìn)行監視，并可對供配電系統設備及通風(fēng)、照明回路進(jìn)行控制。

　　另外變電所無(wú)人值守功能要求配備相應的圖像監視設備和火災自動(dòng)檢測及手動(dòng)報警設備，分別納入閉路電視監視子系統和火災報警子系統。

　　5.交通監控子系統

　?。?）交通檢測部分

　　在隧道內設置固定攝像機，通過(guò)對部分固定攝像機圖像的處理（視頻事件檢測設備），可得到交通量、平均車(chē)速、占有率等交通參數，根據交通參數的運算，可判斷隧道內的交通運行狀況，也是通風(fēng)控制子系統的基本數據。

　　同時(shí)，通過(guò)攝像機視頻圖像的處理，還可直接得到隧道內交通異常信息，如事故、擁堵、違章行車(chē)、煙霧等信息，并在發(fā)生異常事件時(shí)自動(dòng)報警。

　?。?）交通信號控制部分

　　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，以保證道路暢通。

　　在隧道兩端入口前設置交通信號燈，用于表示此時(shí)隧道內的交通情況。交通信號燈可顯示紅、黃、綠三色及一個(gè)轉彎標志。綠色表示隧道內正常；黃色表示隧道內交通異常，應注意行駛；紅色表示此時(shí)隧道關(guān)閉，禁行；轉彎標志表示需要從隧道口的換向車(chē)道駛入對向隧道或者調頭從對向車(chē)道駛回。

　　在隧道入口、出口和隧道內設置車(chē)道指示標志，指示每條車(chē)道的狀況。設備采用LED顯示方式，包括兩個(gè)顯示板，每個(gè)顯示板上可顯示紅色“X”或綠色“↓”，分別表示本車(chē)道處于關(guān)閉或通行狀態(tài)。由于在事故情況下需要使用反向隧道，因此車(chē)道指示標志采用雙面式。

　　在隧道每個(gè)人行橫洞和車(chē)行橫洞處設置橫洞指示標志，用于緊急情況下指示道路。本標志平時(shí)不亮，僅在緊急情況下疏散人員和車(chē)輛時(shí)顯示。光源采用專(zhuān)用白熾燈，信息的顯示是通過(guò)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)相應燈箱的光源來(lái)顯示信息。

　　在隧道兩端入口設置小型可變信息標志，用于簡(jiǎn)單信息提示和速度限制。

　　在隧道內或隧道口設置可變信息標志和可變限速標志，用于在異常情況下發(fā)布隧道內交通提示信息和速度控制信息。

　?。?）系統結構

　　系統結構：本系統由隧道監控站計算機系統、隧道交通監控本地控制器、外場(chǎng)設備以及傳輸通道等組成。隧道交通監控本地控制器系統是隧道監控站與隧道外場(chǎng)設備的聯(lián)系紐帶。隧道（群）的本地控制器目前流行通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)全部相連，形成一個(gè)冗余環(huán)網(wǎng)系統，并通過(guò)該工業(yè)以太網(wǎng)與隧道監控站相連；本地控制器向下則以一對多的方式與隧道內分散的外場(chǎng)設備相連。本地控制器系統收集、存儲和管理外場(chǎng)設備數據，監控外場(chǎng)設備工作狀態(tài)，報告給隧道監控站，并且接收隧道監控站命令對外場(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)可由隧道內的本地控制器進(jìn)行控制。

　　系統運行：通過(guò)檢測交通參數及隧道環(huán)境參數，根據軟件運算可得出交通和環(huán)境狀況，即可采用相應的控制方案。

　　6.閉路電視子系統

　　閉路電視子系統用于直觀(guān)地、及時(shí)地觀(guān)測隧道內外交通運行情況和事故現場(chǎng)，為救災排險提供第一手信息。在隧道內一般按每150米左右安裝一臺定焦距彩色攝像機，順車(chē)輛行駛方向設置。在隧道的兩端及隧道之間均安裝彩色遙控攝像機。在車(chē)行橫洞洞口對面側壁上安裝彩色遙控攝像機，可實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地監視緊急停車(chē)帶及橫洞附近的交通狀況。

　　另外變電所無(wú)人值守功能要求配備相應的圖像監視設備，納入閉路電視監視子系統。在隧道的變電所內設置室內型彩色遙控攝像機。

　　系統結構：本子系統由隧道監控站閉路電視監視控制設備、外場(chǎng)攝像機以及傳輸系統等構成。

　　7.緊急電話(huà)子系統

　　緊急電話(huà)系統為邵陽(yáng)至懷化高速公路上駕駛員提供一個(gè)直接呼救求援的專(zhuān)用通信系統。

　　在隧道監控站設緊急電話(huà)控制臺，控制臺控制所轄隧道區域內的緊急電話(huà)。

　　在隧道內一般按每200米設置1個(gè)緊急電話(huà)，部分隧道的隧道口也設置了緊急電話(huà)。

　　8．有線(xiàn)廣播子系統

　　根據管理的需要，在超過(guò)1000米的隧道內設置有線(xiàn)廣播子系統，用于在發(fā)生緊急情況時(shí)，進(jìn)行緊急情況的通知。

　　有線(xiàn)廣播信號是和緊急電話(huà)信號一起通過(guò)光纖傳輸到各個(gè)隧道，在隧道內設置有線(xiàn)廣播終端設備。