基于易控組態(tài)軟件的高速隧道監(jiān)控系統(tǒng)
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交通信號控制主要是用于協(xié)助疏導(dǎo)交通、給司機(jī)提供信息，以保證道路安全暢通，提高路網(wǎng)整體通行能力,通過在接線道路區(qū)、引道區(qū)、隧道及其出入口區(qū)的信號指示，達(dá)到分流、啟閉車道、脅迫車輛改道等作用。
本系統(tǒng)由交通監(jiān)控計算機(jī)、隧道工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、隧道本地控制器、外場設(shè)備以及傳輸通道等組成。本地控制器系統(tǒng)通過檢測交通及隧道環(huán)境參數(shù)收集、存儲和管理外場設(shè)備數(shù)據(jù)，監(jiān)視外場設(shè)備工作狀態(tài)，報告給監(jiān)控室，并且接受監(jiān)控室命令對外場設(shè)備進(jìn)行控制；另外它還具有本地自動控制的功能，在維修或測試等需要時可由隧道內(nèi)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，還將通過網(wǎng)絡(luò)傳送至平浪監(jiān)控分中心，并接受來自監(jiān)控中心的控制指令。
交通子系統(tǒng)可實(shí)時監(jiān)控交通信號燈、車道指示器、車輛檢測器、可變情報板等外場設(shè)備。可監(jiān)視或控制交通信號燈紅燈、黃燈、綠燈、轉(zhuǎn)向燈四種狀態(tài)；車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(jù)現(xiàn)場車道設(shè)計，系統(tǒng)中已禁止使用正面綠箭反面綠箭此狀態(tài)，禁止出現(xiàn)雙面通行的交通誤導(dǎo))；可實(shí)時獲取任意車輛檢測器的各項(xiàng)交通數(shù)據(jù)(車流量、平均車速、占有率等等)，同時可自行根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)計算出此路段的交通擁堵情況，并在監(jiān)控畫面中以紅(擁堵)、淡紅(緩慢)、無色(正常)三種狀態(tài)反饋給監(jiān)控人員；可實(shí)時動畫模擬現(xiàn)場所有情報板所發(fā)布的文字、圖片等信息，同時可下發(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(dǎo)。
交通子系統(tǒng)亦結(jié)合預(yù)案系統(tǒng)，當(dāng)隧道出現(xiàn)任意事故時，調(diào)動各外場設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動控制，保障隧道交通正常運(yùn)行。
4.2 消防子系統(tǒng)
消防子系統(tǒng)為獨(dú)立子系統(tǒng)。設(shè)計采用光纖光柵感溫探測系統(tǒng)，光纖光柵傳感是通過對光纖內(nèi)部寫入的光柵反射或者折射光譜的檢測實(shí)現(xiàn)對火災(zāi)的檢測。本子系統(tǒng)由隧道管理所火災(zāi)報警工作站、隧道火災(zāi)報警控制器、隧道內(nèi)手動報警按鈕、光纖光柵火災(zāi)探測器、光纖光柵感溫火災(zāi)探測信號處理器以及傳輸通道等組成，可及時、準(zhǔn)確的反映出隧道內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的地點(diǎn)。
消防子系統(tǒng)，在隧道出現(xiàn)火災(zāi)事故時，及時結(jié)合預(yù)案管理系統(tǒng)，由管理所監(jiān)控人員人工執(zhí)行火災(zāi)預(yù)案，控制隧道內(nèi)的射流風(fēng)機(jī)的啟停、各卷簾門相應(yīng)的開啟或關(guān)閉，同時，結(jié)合現(xiàn)場情況，及時關(guān)閉事故路段入口的交通信號燈，相應(yīng)的更改本路段上的所有車道指示器，結(jié)合可變情報板，誘導(dǎo)隧道內(nèi)事故路段或其他路段的所有車輛安全駛離事發(fā)路段，保證現(xiàn)場所有車輛的行車安全。本子系統(tǒng)同時控制照明系統(tǒng)，將隧道內(nèi)所有照明設(shè)備開啟到最大范圍和強(qiáng)度的照明，并控制cctv系統(tǒng)捕獲火災(zāi)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切換至監(jiān)控主機(jī)中，供管理所內(nèi)監(jiān)控人員及時處理現(xiàn)場事故。
4.3 電話子系統(tǒng)
緊急電話在長隧道出入口和隧道內(nèi)每200米設(shè)置一套，用于司機(jī)在緊急情況時進(jìn)行呼救求援；指令電話設(shè)在隧道口變電所以及隧道管理所內(nèi)，利用程控交換機(jī)的熱線和會議電話功能實(shí)現(xiàn)本路的指令電話系統(tǒng)，指令電話子系統(tǒng)主要用于隧道內(nèi)防災(zāi)、電力以及交通管理方面的集中服務(wù)通信。本子系統(tǒng)可實(shí)時檢測隧道內(nèi)任意一部電話的呼叫狀態(tài)，如有電話呼叫求救時，管理所的監(jiān)控畫面上將自動切換出電話呼叫位置，并用相應(yīng)的動畫閃爍來描述報警類型，同時，系統(tǒng)會控制cctv系統(tǒng)，將報警點(diǎn)處的三路實(shí)時視頻信號以及當(dāng)前隧道入口處的一路視頻信號自動切換至監(jiān)控主機(jī)中，供管理所內(nèi)監(jiān)控人員及時了解現(xiàn)場的情況。
4.4 通風(fēng)子系統(tǒng)
由于隧道內(nèi)汽車排放的廢氣、行駛時帶起路面上的煙氣和粉塵不易擴(kuò)散，對人體非常有害，也影響行車安全，因此隧道內(nèi)保持良好的空氣是行車安全的必要條件。通風(fēng)控制子系統(tǒng)可以根據(jù)檢測到的環(huán)境數(shù)據(jù)、交通量信息控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺數(shù)、風(fēng)向、運(yùn)行時間，并且能實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行和保持風(fēng)機(jī)較佳壽命的控制運(yùn)行，并在發(fā)生火災(zāi)時根據(jù)不同地點(diǎn)，進(jìn)行相應(yīng)的火災(zāi)排煙處理，以保證隧道的安全及運(yùn)行環(huán)境的舒適性。
由于消防系統(tǒng)為一獨(dú)立系統(tǒng)并且具有一定的優(yōu)先性，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，隧道通風(fēng)系統(tǒng)將由消防系統(tǒng)予以控制。
4.5 照明子系統(tǒng)
由于隧道內(nèi)、外的亮度差別較大，因此司機(jī)在進(jìn)出隧道時會產(chǎn)生種種特殊的視覺問題，因此如何使駕駛員適應(yīng)隧道內(nèi)外的亮度差，以保證行車安全，節(jié)約用電，是隧道照明控制子系統(tǒng)的重要目的。
在茶子腳隧道入口洞內(nèi)/外設(shè)置光強(qiáng)檢測器共4套，其檢測數(shù)據(jù)作為對隧道的照明回路實(shí)施控制的依據(jù)，對于出口段的照明可參照入口進(jìn)行控制，不再設(shè)置光強(qiáng)檢測器。除朝塘隧道外，茶子腳隧道、河尾沖隧道等六個隧道均設(shè)置照明回路設(shè)施，包括每個單洞設(shè)置4路加強(qiáng)燈、2路全日燈、1路洞口路燈等。
照明子系統(tǒng)提供根據(jù)光強(qiáng)檢測值來控制照明和通過時間/季節(jié)變換來控制照明，以保證省電、有效的控制照明系統(tǒng)。
4.6 電力子系統(tǒng)
電力監(jiān)控子系統(tǒng)，通過變電站內(nèi)的各個電力設(shè)備監(jiān)控單元對電力設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，以保證各個電力設(shè)備可靠穩(wěn)定運(yùn)行(除ups設(shè)備監(jiān)控集成于本系統(tǒng)中，其余電力設(shè)備監(jiān)控均由電力監(jiān)控工作站獨(dú)立完成，不在本次設(shè)計范圍之內(nèi))。
本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對茶子腳隧道中的2套u(yù)ps設(shè)備以及蘇屋隧道群中的6套u(yù)ps設(shè)備的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，在隧道管理所中的監(jiān)控畫面中，可實(shí)時查看任意ups設(shè)備的運(yùn)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類型、ups故障等等設(shè)備具體信息。
4.7 cctv子系統(tǒng)
本子系統(tǒng)是由隧道管理所視頻以太網(wǎng)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器、監(jiān)控主機(jī)等設(shè)備組成。任意一路圖像均可在監(jiān)控主機(jī)上實(shí)時顯示，隧道管理所可對隧道外場遙控攝像機(jī)進(jìn)行控制，并對隧道視頻圖像進(jìn)行循環(huán)編碼存儲，當(dāng)有事件時，有觸發(fā)信號保存事件前后的錄像。
閉路電視系統(tǒng)為獨(dú)立系統(tǒng)，采用獨(dú)立的視頻網(wǎng)絡(luò)傳送視頻圖像數(shù)據(jù)。在平浪監(jiān)控分中心和隧道管理所內(nèi)，工作站可以通過視頻編碼器獲取實(shí)時視頻圖像信號，并使用監(jiān)控系統(tǒng)工作站中的模擬云臺控制臺對矩陣cpu卡下發(fā)命令來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(tǒng)可同時切換一路、兩路、四路三種模式視頻信號，保證可隨意查看隧道各個攝像頭的視頻信號。
4.8 網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)
本子系統(tǒng)可實(shí)時監(jiān)測茶子腳隧道管理所局域網(wǎng)中19部網(wǎng)絡(luò)光交換機(jī)和蘇屋隧道管理所局域網(wǎng)中的17部網(wǎng)絡(luò)光交換機(jī)的通信狀態(tài)以及報警狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測各個光交換機(jī)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(tǒng)
本子系統(tǒng)可在系統(tǒng)中結(jié)合實(shí)際需要，輔助操作員錄入各種類型的事故信息，并配合報表、曲線查詢統(tǒng)計出各種類型的事故信息。
系統(tǒng)在事故發(fā)生后可記錄事故的發(fā)生時間、事故類型、發(fā)生點(diǎn)起始樁號、事故描述、事故解除時間等等信息，并存入數(shù)據(jù)服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，以便以后事故的歷史記錄查詢。同時，用戶可由事件錄入子系統(tǒng)來觸發(fā)預(yù)案管理子系統(tǒng)，當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生緊急交通事故時，由監(jiān)控員通過視頻圖像確認(rèn)現(xiàn)場事故后，通過事件錄入子系統(tǒng)確認(rèn)緊急事故，激活預(yù)案管理子系統(tǒng)，預(yù)案子系統(tǒng)會根據(jù)事故點(diǎn)的位置和類型提供給操作員可使用的緊急預(yù)案，由操作員確認(rèn)預(yù)案可操作性后選擇下發(fā)并執(zhí)行，以在最快的時間內(nèi)有效處理隧道內(nèi)的緊急事故。
4.10 案管理子系統(tǒng)
預(yù)案管理子系統(tǒng)為本監(jiān)控系統(tǒng)的一套輔助子系統(tǒng)，分為預(yù)案管理器和預(yù)案執(zhí)行器兩大模塊。
預(yù)案管理器，為外部應(yīng)用程序，可放置局域網(wǎng)內(nèi)的任意工作站上，由隧道管理所系統(tǒng)管理員進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)案的編制、編輯和刪除操作。管理員可根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中提供的報警點(diǎn)，針對每一個獨(dú)立的報警點(diǎn)，制定一系列緊急事故處理預(yù)案；在預(yù)案中，管理員可編制各種執(zhí)行步驟和執(zhí)行動作，具體到指定預(yù)案中按指定順序?qū)ΡO(jiān)控系統(tǒng)中的指定數(shù)據(jù)庫變量進(jìn)行預(yù)控制值的設(shè)定，便于預(yù)案執(zhí)行器的相關(guān)預(yù)案動作的執(zhí)行。
預(yù)案執(zhí)行器，為本監(jiān)控系統(tǒng)的內(nèi)部嵌入組件，根據(jù)預(yù)案的相應(yīng)的條件判斷，來觸發(fā)預(yù)案執(zhí)行器。當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生緊急事故時，本監(jiān)控系統(tǒng)可自動檢測出事故發(fā)生地點(diǎn)、事故類型等信息，同時在監(jiān)控畫面的相應(yīng)事故點(diǎn)以動畫閃爍方式向操作員告警，如果事故點(diǎn)并不在當(dāng)前監(jiān)控畫面中，則系統(tǒng)自動切換當(dāng)前事故點(diǎn)畫面為當(dāng)前畫面，將事故點(diǎn)最為明顯的反饋給操作員；與此同時，系統(tǒng)觸發(fā)預(yù)案執(zhí)行器，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先制定好的預(yù)案，列舉出當(dāng)前此事故點(diǎn)可用的有效預(yù)案反饋給操作員，操作員瀏覽各種預(yù)案以及預(yù)案中的相關(guān)步驟和執(zhí)行動作后，選擇一種預(yù)案進(jìn)行下發(fā)執(zhí)行；操作員可進(jìn)行人工單步預(yù)案執(zhí)行，亦可交給本系統(tǒng)進(jìn)行全預(yù)案自動執(zhí)行。
本系統(tǒng)中的預(yù)案子系統(tǒng)為重要部分，當(dāng)隧道事故時，它將調(diào)動所集成的所有子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動控制，包括控制交通信號燈的紅黃綠掉頭燈、車道指示器的正/反面的綠箭/紅叉、射流風(fēng)機(jī)的正/反轉(zhuǎn)啟停、情報板的文字/圖片的命令下發(fā)、交通/火災(zāi)/電話事故報警單元的動畫報警、照明的控制、監(jiān)控畫面的自動切換、事故點(diǎn)的自動定位、cctv子系統(tǒng)各個攝像頭視頻信號的自動切換等等。
5系統(tǒng)特色
5.1 大畫面漫游
如圖4監(jiān)控主界面布局所示，在下部“漫游引導(dǎo)區(qū)”中，為隧道整體縮略圖，用戶可點(diǎn)擊其上任意位置，“顯示區(qū)域”的主監(jiān)控界面即會自動定位至相應(yīng)監(jiān)控區(qū)域，方便了用戶對于大畫面定位的需求，同時，用戶還可以使用鼠標(biāo)在“顯示區(qū)域”的主監(jiān)控區(qū)域中手工拖動畫面，以瀏覽整個隧道內(nèi)的任意位置。
圖4監(jiān)控主界面布局圖
“漫游引導(dǎo)區(qū)”中包含有道路交通狀況插件，其通過外場設(shè)備的車輛檢測器實(shí)時采集的交通流量、平均速度、密度等數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶自定義的擁堵、擁擠閾值，時刻判斷出相應(yīng)路段的道路狀況是否擁堵，在漫游區(qū)中，通過淡紅色來表示道路擁擠緩慢狀態(tài)，通過紅色來表示道路擁堵狀態(tài)，便于監(jiān)控人員方便明了的監(jiān)控隧道內(nèi)的交通狀況，如圖5所示。
圖5隧道內(nèi)的交通狀監(jiān)控圖
5.2 情報板操作控制
可變情報板屬于獨(dú)立開發(fā)的控件，直接嵌入工程中，可根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備實(shí)際文本、動畫顯示效果，在上位監(jiān)控工作站中實(shí)時模擬反饋給監(jiān)控人員，包括顯示文本/圖片的內(nèi)容、顏色等，以及立顯、左移、右移等入屏方式的動畫模擬效果?？勺兦閳蟀宀寮粌H可實(shí)時反饋下位設(shè)備的內(nèi)容以及動畫外，可提供用戶進(jìn)行實(shí)時下發(fā)信息的編輯工作。
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