易控组态软件在广西马梧高速公路隧道监控系统中的应用———易控组态软件在广西马梧高速公路隧道监控系统中的应用

一、引言 公路隧道不同于铁路隧道，需要安全的交通诱导、人性化的照明、通风设施，更需要一整套合理、周密的紧急事件救助方案。随着我国经济的持续快速发展，近年来交通运输量更是迅猛增加，行经隧道的车辆如果较为密集或者行驶缓慢时，会造成污染物(如CO)的增加，能见度的下降。公路隧道在整个路段属于特殊构造段，因为隧道空间小，密闭性强，一旦发生火灾、事故、交通拥堵，隧道内的环境会发生急剧恶化，直接影响到司乘人员的健康和生命安全，因此，对隧道监控系统提出了更高的要求。   二、背景 广西桂林至梧州公路马江至梧州段是国家规划西部开发阿荣旗至北海公路中南宁—梧州—桂林支线的重要组成路段，是广西公路网主骨架的重要组成部分。全线设有武岭互通、倒水互通、梧州互通、苍梧互通以及平浪等5处互通立交，设有茶子脚隧道、朝塘隧道、河尾冲隧道、方埇隧道、叶板埇隧道、大柚埇隧道以及飞田等7处隧道。 本路开通5年后茶子脚隧道监控等级为A级、朝塘监控等级为C级，其余隧道均为B级。按照隧道划分标准，其中茶子脚隧道为特长隧道，朝塘隧道为短隧道，其他隧道为中隧道。方埇隧道、叶板埇隧道、大柚隧道构成隧道群。 隧道监控系统采用易控(INSPEC)2009上位组态软件开发，分为《马梧隧道茶子脚监控系统》和《马梧隧道苏屋监控系统》两套上位集成监控系统，分别对马梧隧道中的茶子脚隧道以及苏屋隧道进行上位集成监控。 该项目上位监控系统由北京九思易自动化软件有限公司设计开发。   三、监控系统简介 广西马梧隧道监控系统采用分层多级控制，控制界别包括局监控总中心-平浪监控分中心-隧道管理所-本地控制器。其中局监控总中心不在本次设计范围内。系统架构图如下： 现场采集数据经外场设备采集至本地控制器，然后经由工业以太网传送至隧道管理所，再由隧道管理所经以太网传送至平浪监控分中心，最终传送至局监控总中心。在隧道入口变电所、隧道管理所和平浪监控分中心分别具有对其所管辖范围内设备的本地监测和控制功能。 隧道监控系统由九个子系统构成：交通监控子系统、闭路电视监视子系统、火灾自动报警子系统、隧道通风控制子系统、隧道照明控制子系统、电力监控子系统、紧急电话子系统、指令电话子系统、有线广播子系统。其中交通监控、闭路电视监视、火灾自动报警、紧急电话、指令电话、有线广播子系统为独立的子系统，通风控制、电力监控、隧道照明控制在逻辑上相对独立，在系统构成上则合成一体。九个子系统之间既避免由于某个子系统出故障而影响其它子系统的运行，又可保证整个系统的联动运行；当隧道监控室设备出现故障时，通过本地控制器可完成现场控制，每座隧道的所有本地控制器相连，其中有一个本地主控制器，可控制整个隧道的正常运行。 1.系统总体框架 本监控系统采用C/S网络架构模型，由数据服务器、客户端工作站构成,通过光纤环网进行数据交互。服务器工程实时采集隧道外场所有设备数据信息，自行进行数据分析和存储，并为客户端工程提供所有实时数据和历史数据；客户端工程提供人机交互界面，操作员通过客户端工程向服务器工程发送请求监视和控制隧道内的所有设备。 监控系统总体框架示意图如下： 系统中，包含数据服务器、视频服务器、工作站以及其他各独立子系统(消防子系统、电话子系统、CCTV子系统、网络子系统、电力子系统等)，实现对隧道内所有外场设备的实时数据采集和命令下发。 2.系统运行模型 本系统具体运行模型如下图： 3.各集成监控子系统 1>交通子系统 交通监控子系统主要由交通检测与交通信号控制两部分组成。 在茶子脚隧道、方埇隧道-叶板埇隧道-大柚埇隧道群、飞田隧道出入口设置车辆检测器，主要用于交通流量、平均车速、占有率等交通参数的检测，并判断隧道内的堵塞情况，也是通风和隧道照明控制子系统的基本数据。检测参数包括交通流量、平均车速、占有率、车头时距。 交通信号控制主要是用于协助疏导交通、给司机提供信息，以保证道路安全畅通，提高路网整体通行能力,通过在接线道路区、引道区、隧道及其出入口区的信号指示，达到分流、启闭车道、胁迫车辆改道等作用。 本系统由交通监控计算机、隧道工业以太网交换机、隧道本地控制器、外场设备以及传输通道等组成。本地控制器系统通过检测交通及隧道环境参数收集、存储和管理外场设备数据，监视外场设备工作状态，报告给监控室，并且接受监控室命令对外场设备进行控制；另外它还具有本地自动控制的功能，在维修或测试等需要时可由隧道内的本地主控制器作为中心进行控制。 交通信息除传送至隧道管理所外，还将通过网络传送至平浪监控分中心，并接受来自监控中心的控制指令。 交通子系统可实时监控交通信号灯、车道指示器、车辆检测器、可变情报板等外场设备。可监视或控制交通信号灯红灯、黄灯、绿灯、转向灯四种状态；车道指示器正面绿箭反面绿箭、正面绿箭反面红叉、正面红叉反面绿箭、正面红叉反面红叉四种状态(根据现场车道设计，系统中已禁止使用正面绿箭反面绿箭此状态，禁止出现双面通行的交通误导)；可实时获取任意车辆检测器的各项交通数据(车流量、平均车速、占有率等等)，同时可自行根据各项数据计算出此路段的交通拥堵情况，并在监控画面中以红(拥堵)、黄(缓慢)、无色(正常)三种状态反馈给监控人员；可实时动画模拟现场所有情报板所发布的文字、图片等信息，同时可下发指令给情报板控制器，下发任意文字、图片信息进行交通信息诱导。 交通子系统亦结合预案系统，当隧道出现任意事故时，调动各外场设备进行联动控制，保障隧道交通正常运行。 2>消防子系统 茶子脚隧道、河尾冲隧道、方埇隧道-叶板埇隧道-大柚埇隧道群、飞田隧道洞内均设置手动报警按钮。手动报警按钮设在消防洞附近的预留洞室内，约每50米一个，通过总线与火灾报警控制器连接。在紧急情况下人工按动报警按钮，即可将信号传到隧道管理所，再配合闭路电视监视子系统确认事件性质。 消防子系统为独立子系统。本次设计采用光纤光栅感温探测系统，光纤光栅传感是通过对光纤内部写入的光栅反射或者折射光谱的检测实现对火灾的检测。本子系统由隧道管理所火灾报警工作站、隧道火灾报警控制器、隧道内手动报警按钮、光纤光栅火灾探测器、光纤光栅感温火灾探测信号处理器以及传输通道等组成，可及时、准确的反映出隧道内火灾发生的地点。 消防子系统，在隧道出现火灾事故时，及时结合预案管理系统，由管理所监控人员人工执行火灾预案，控制隧道内的射流风机的启停、各卷帘门相应的开启或关闭，同时，结合现场情况，及时关闭事故路段入口的交通信号灯，相应的更改本路段上的所有车道指示器，结合可变情报板，诱导隧道内事故路段或其他路段的所有车辆安全驶离事发路段，保证现场所有车辆的行车安全。本子系统同时控制照明系统，将隧道内所有照明设备开启到最大范围和强度的照明，并控制CCTV系统捕获火灾事发地三路视频信号以及本隧道入口处的一路视频信号自动切换至监控主机中，供管理所内监控人员及时处理现场事故。