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转载:高速公路隧道监控系统全解

时间:2019-01-08 15:20:18     点击量:359

高速公路与一般公路相比,具有线型好、交通流量大、行车速度快等特点,高速公路隧道又是高速公路路网的咽喉地段,如不采用先进的监控管理措施,在交通量大、气候恶劣的情况下,极易发生交通事故和交通阻塞。对于高速公路隧道的监控方案主要要考虑隧道的进口、中间段、出口处的实时图像状况、隧道内车流量和流速检测、通风设备工作状态检测、电力设备参数检测和交通监视、控制和诱导等环节;监控系统大致可分为:照明、通风、闭路电视、火灾报警、紧急电话、计算机控制、环境监测、交通控制和可变情报板等九个子系统。

其中高速公路隧道网络视频监控系统的建立可实施高速公路咽喉地段交通流量和交通运行监视,对关键路段实施交通适时控制,及时发现各种异常情况并采取应急措施,以确保高速公路高速、安全、舒适、经济地运营。在道路的视频信息给交通管理部门提供了及时的、关键的、可靠的信息,帮助交管部门做出突发事件应急处理等关键性决策的同时,作为交通决策支持系统的关键信息源——视频信息还必须在各决策部门中共享。

系统设计

整个网络采用光传输系统,稳定可靠、抗干扰能力强。并且指定使用单路光端机实现传输功能,从而保证了图像传输的质量,避免光纤色散和光纤回波干扰的问题和背靠背造成的视频衰减。

1)设计思路

a.

在隧道的进口、中间段、出口处分别布设两组车辆检测器和遥控摄像机;

b.

在隧道入口处设置一个可变限速标志和一个可变情报板, 用于控制进入隧道的车流量,以避免或排除隧道内交通阻塞,引导车辆运行,并当突发事件发生时关闭隧道;

c.

为防止发生隧道内一氧化碳中毒现象,需设置检测隧道通风和照明情况的相关设备,用于定期检测通风设备和电力设备工作状态和故障情况,并将检测情况反馈给隧道控制机。;

d.

在隧道内部安装能见度检测器,检测隧道的光亮度,一旦能见度达不到最低通行标准,就采取强制措施,并闭隧道;

e.

在隧道入口处安装隧道控制器,它接受来自于车辆检测器、通风设备和电力设备工作状态检测到的数据,并将这些数据进行综合处理后上传监控分中心,由监控分中心作出控制方案后,驱动可变情报板和可变限速标志,进行交通控制和诱导;

2)详细设计

a.可变情报板显示系统:

中控室内设有24小时值班人员,可根据当时的情况编辑和发送交通信息、运营指令、路面情况和气象资料,同时可将多幅信息缓存、循环播放,每幅信息的显示顺序及停留时间均可由监控人员决定,另外还可根据环境光亮自动选择三档发光亮度。

b.行车调度指挥子系统

为控制和引导隧道的过往客货列车,保证隧道中的行车安全与畅通,在隧道设置行车调度指挥系统。由一套行车调度指挥系统同时对两个单线隧道实行监控,以节约系统的建设与运营成本。当检测出隧道内发生事故或火灾时,自动开启隧道内区域控制机,信号指示灯显示禁行信号。同时两隧道洞入口信号机显示禁行信号,阻止后续列车进入隧道。

c.通风及照明检测控制子系统

在隧道内,由于其结构相对封闭,加之行驶经过的车辆排放出大量含有有害物质的粉尘,因此环境污染较为严重,尤其对于长大隧道而言更是如此,为此必须采取措施,保证隧道内的环境状况能够长期维持在安全水平之上。故隧道设置通风设备及相应控制系统。

通风照明检测控制系统的控制对象为隧道内设置的风机及照明装置,即控制风机、隧道照明灯具及应急照明灯等。鉴于风机和照明设施能耗较高,应尽量减少风机和照明灯具的开启组数与时间,以节省设备投资与运营费用,在发生火灾时,应控制洞内空气流通,以便于压制火势,尽快扑灭火灾,减少损失。

通风照明检测控制系统提供手动和自动两种控制方式,但因其中的通风控制计算较为复杂,故应以自动方式为主。

通风控制计算机设置于隧道监控中心,作为主控系统的一个组成部分。当灾害发生时,结合火情和车辆运行状况,依据相应模型,生成通风控制方案,自动或手动地控制隧道内的各组风机开启方向。灾害发生时,照明应急系统协助引导人员疏散。

从主控机上可控制和观察到洞口灯的开关情况

工作原理:主控计算机和OMM网络型环境监控机能采集来自能见度VI/CO检测仪、环行线圈检测器(车辆检测计)或火灾报警系统的数据,决定打开或关闭风机。操作员可根据情况通过主控计算机打开风机,出于对设备的保护,设置的风机应启动延时,同组两个风机之间应延时20秒,两组风机之间转换延时为5分钟。但出于对设备的保护和对人身安全的保障,风机的控制模式一般在自动模式下,因为自动状况下系统会启动运行时间最短的一组,使所有风机的总运行时间基本相同。

d.消防子系统

隧道内消防系统考虑自动消防,消防总管自隧道外消防池分别引入两个单线隧道,隧道内消防管采用钢管,沿隧道两侧布置。自喷系统在左、右线隧道内各设立4个定点消防点,每隔3.5公里设置一处,每处设置消防长度为600米,每50米为一个消防单元,每个定点消防点由1个电磁阀控制,发生灾害时,根据火灾情况开启相应消防单元内的电磁阀喷淋灭火。

e.闭路电视系统

高速公路视频监控系统的功能,主要体现在以下几个方面:

1) 通过网络实现远程视频图像实时浏览;

2) 通过图像监控结合远程和本地人员操作经验的优势,避免误操作;

3) 通过图像监控报警联动功能,对突发事件及时预警和及时处理;

4) 配合其他系统(如其他高速公路监控系统等)的工作;

f.系统组网方式

根据高速公路的具体网络建设状况,网络视频监控系统选择以下传输方式:

以太网传输方式要求各监控点的光纤设备提供以太网接口,以便于监控点的图像经视频服务器通过以太网接口上传至监控中心。或者要求监控点或分控中心已经和监控中心通过广域网相连。监控点的图像经视频服务器通过以太网经过各级路由器、交换机或HUB上传至监控中心。

此系统包括洞口两个带云台、可变焦及洞内固定焦的六个摄像机,它们一一对应中控室八个监视器。视频矩阵连接主监控器,可任意切换画面。当有火灾发生时,其自动切换至火灾区段,画面自动录像,整个系统用梅兰日兰公司20KVA的彗星UPS供电。

图像监控系统前端及分控中心组成描述:

视频服务器对前端监控点摄像机采集的由矩阵回路输出的视频信号进行编码压缩处理后,将各类数据信号上传到分控中心局域网,再经交换机通过广域网上传至监控中心安装有监控服务器端软件的主监控系统服务器。分控中心设置一台监控主机,安装客户端监控软件,监控管理员,由系统管理员授权,通过软件对前端监控摄像机、云台进行监视浏览及遥控操作。

监控中心组网:

g.火灾报警系统

由OMM火灾监控与报警控测器、铜管、塑料管、火灾自动语音报警机和火灾手动报警按钮组成。

全隧道共分若干个火灾区段。

每区包括两个OMM,四个手动按钮。

此系统供电亦用UPS。

h.紧急电话系统

采取热线形式,即拿起话机直通中控室控制计算机,洞内每隔150米一个,电话是特制的抗震、防潮的军工用品,包括控制中心楼内的内线电话,均使用一个小型程控电话交换机支持。

i.计算机控制系统

这是中控室人员观察、分析、控制操作的主要系统。系统包括:中央管理控制计算机网络、各系统控制设备、ups电源及其它辅助控制设施。

主控系统的功能为接收各种相关机电设备采集、反馈的信息,进行分析、处理,并在需要时进行存储、统计和打印。

在本项项目中,接受主控系统监测控制的子系统有:行车调度指挥子系统、通风及照明检测控制子系统、CCTV子系统、紧急电话子系统、火灾报警子系统、消防子系统等,主控系统包括两部分内容:即连接监控中心内各设备的局域网和与隧道内各设备之间的远程网络连接。

主控机、分控机和现场(OMM)通过标准TCP/IP与现场的系列OMM测控设备通信。另外主控机、分控机与现场CCTV摄像系统也通过标准TCP/IP建立通信和数据转换。

对于监控中心局域网,本方案拟采用100M交换式集线器和安装于各设备内的100M网卡,建立一个快速交换式以太网,连接位于监控中心内的各子系统设备。局域网设备包括:网络服务器、监控计算机、通讯计算机、管理终端等。

局域网与各分区控制器、火灾报警集中控制器、闭路电视视频控制器、紧急电话总机以及用于控制隧道通风照明控制器之间的连接通过通讯计算机以环形网型式构成。

为保证系统的可靠运转,在中控室内配各一主一备两台服务器构成双机热各冗余系统。主服务器负责接收各区域控制器及火灾报警集中控制器、紧急电话总机、CCTV视频控制器采集到的数据、火灾警报以及各设备的状态等信息,并转送给管理控制计算机。同时,主服务器还负责接收各管理控制计算机传送来的用户操作信息,并据此形成控制指令,通过通讯计算机下传至相应控制器驱动执行,此外,主服务器还应对上述过程中收到或产生的各种数据、信息进行记录,存储于本机硬盘中并可通过刻录机备份至光盘,或进行相反的数据恢复。

通讯计算机主要实现在主控系统各管理控制设备与隧道内或监控中心内的各系统控制器之间逆行连接,进行数据的交换、传输。通讯计算机一主一备,内置有太网卡和多串口卡。以大网卡用于与监控中心局域网相连,多串口卡用于提供多个RS232/RS422端口,DEM或直接与各控制器相连。

本系统中设置有两台PC作为监控工作站,分别用于列车管理控制和通风照明控制,同时,兼顾实现其他子系统 (紧急电话、火灾报警等)所需的人机交互功能。


j.环境监测及交通控制系统

由车辆检测器(环形线圈)和CO/VI检测器(一氧化碳和能见度)两个部分构成,但由于与交通控制是联动的,所以一起介绍。交通控制系统是由洞口外龙门架上三组交通灯(即红绿灯)和隧道内七组车道信号灯组成的。车道信号灯分为两种,一种是开道,绿↓,一种是关道,红×。洞口灯及洞内灯在一道车道上总保持一致。

中央控制计算机上可随时看到:车道、流量、占有率、车道使用情况分析(通畅、拥挤、塞车)及现场CO值。

系统在自动状态下,实时分析处理数据。计算出哪条车道拥挤,于是便会关闭哪条车道。由于八达岭是一条三条车道的隧道,所以万联公司提供了十一种交通程序:

(1)全部车道打开→不开灯或全绿灯摗龜。

(2)开其中一道车道→有三种程序。

a、左边车道为绿灯↓,中间车道和右边车道为红灯×;

b、中间车道为绿灯↓,左边车道和右边车道为红灯×;

c、右边车道为绿灯↓,中间车道和左边车道为红灯×。

(3)关其中一道车道→有三种程序:

a、左边车道为红灯×,中间车道和右边车道为绿灯↓;

b、中间车道为红灯×,左边车道和右边车道为绿灯↓;

c、右边车道为红灯×,中间车道和左边车道为绿灯↓。

(4)注意慢行,洞口黄灯闪烁,洞内无灯。

(5)火灾→关闭隧道,洞口红灯,洞内无灯。

(6)CO/ VI值过高→关闭隧道,洞口、洞内均无灯。

另外当有火灾发生时,CO和VI值会放大的显示在主控计算机画面上。且当在一段时间内CO/ VI值上升过快值班人员会用手动打开风机,保证过往车辆的行车安全。

k.防雷及接地系统

根据各类电缆均布置于室内及隧道电缆槽内的特点,防雷以防感为主,只有在室外高架上安装的电气设备采用防直击雷措施。在各类电源线路终端的设备并联电源避雷器;在各类信号及通信电缆的两端串接信号避雷器;此外,由于隧道内土质多为石质,电阻率较高,考虑在隧道贯穿两条铜线 (洞外设地极),将隧道内各机电设备接于此铜线上,以降低交流电气化铁路对电缆及机电设备的电气干扰。监控中心弱电接地系统单独设置,接地电阻小于1Ω。

TUNNEL SAFETY SYSTEM

隧道安全系统

按系统作用分类

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