浅谈城市隧道安防监控现状及发展趋势

浅谈城市隧道安防监控现状及发展趋势

葛思思1沈陈皎2

(1上海市政工程设计研究总院上海市200092;2上海电力安装第二工程公司200235)

摘要：隧道内的火灾检测、信息发布、视频检测基本上都是使用厂家提供的监控软件，与隧道的交通、通风、照明控制系统相互独立，不能实现系统的集成，先进的控制理论和控制策略无法应用到隧道监控系统中。所以，对城市隧道安防监控进行探讨具有重要意义。

关键词：城市隧道；安防监控；现状及发展

引言

目前国内隧道的建设水平已经相对较高，但隧道的监控管理技术却相对落后，许多前所未有的问题逐次出现，隧道运营中的安全问题也经常发生。由于缺少统一的隧道监控系统设计规范和标准，使隧道监控系统的建设水平参差不齐，而且己经建成的隧道监控系统在功能上只能实现对隧道相关数据的检测，对隧道的交通、通风、照明只能手动控制或简单的自动控制。

一、城市隧道安防监控现状

从上世纪六十年代起，美国、日本和欧洲的一些国家相继开始了对先进隧道监控系统的研究。随着计算机技术、图像处理技术和自动化控制技术的发展，总线技术和以太网技术的进步，以及先进控制算法的应用，隧道监控系统开发提高到了一个新的水平。我国自二十世纪八十年代开始自主研发并设计隧道交通机电工程以来，在隧道机电系统的设计方面也积累了一些经验，在系统的研究方面也取得了一定的进步，但是由于起步较晚，我国的隧道的监控管理仍然处于初级发展阶段。

我国隧道监控系统的现状是：监控系统的设备复杂多样、控制方案的功能利用率低、系统的维护成本高、监控系统应用效果不能达到设计要求；隧道的机电系统己经相对完善，具备了智能化监控的硬件基础，但各个控制子系统单独运作，从而造成信息分析处理的弱化和联动控制功能的丧失，使监控系统难以发挥整体控制优势。

鉴于目前国内隧道监控系统的现状，需要积极运用科技手段加强对隧道的监控力度。此中，采用合理的控制策略以及先进的自动化技术是对隧道进行有效监控的根本手段。

二、隧道监控系统的功能分析

1、数据采集功能

隧道监控系统的数据采集功能主要是对隧道内的交通、环境、火灾状况以及隧道内机电设备的运行情况进行检测，通过传感器采集隧道内的交通数据、环境质量、火灾和突发事件的报警信息等。

隧道交通数据的采集是隧道监控系统控制的一个重要组成部分，对隧道交通的检测主要由车辆检测器、摄像机、超高检测器等设备完成。在隧道内一般采用环形线圈车辆检测器，实时检测隧道不同路段的车流量、车辆类型、车流密度、平均车速等。通过设置在隧道内外的摄像机，可以对隧道的入口和出口及隧道内部的交通状况进行可视性监视，使隧道监控人员可以及时、直观地了解隧道内的交通阻塞及事故报警信号等。

隧道内的环境主要指照度亮度、CO浓度、能见度、风速风向等。通过CO/VI检测仪可以检测隧道内的CO浓度和能见度，结合风速风向的检测数据，经过分析处理后给出合理的通风控制措施，为隧道通行人员和维修人员创造良好的隧道通行环境和健康的工作场所。

2、控制策略和方案制定功能

对隧道内的数据采集后，由监控软件进行分析运算，根据运算结果，制定对应的控制策略和方案。隧道监控系统的控制策略和控制方案主要针对隧道内的交通诱导、通风控制、照明控制及隧道突发事件的处理。

在正常情况下对隧道内交通的控制策略是为通行车辆提供合理的车道指示、限速标识及信息提示；在隧道发生阻塞时，根据检测的交通数据，预测交通流的发展方向，计算出合理的行车速度，结合情报板和限速标志进行信息发布；在发生交通事故或火灾时，根据事故的类型和规模采取暂时禁止通行或关闭隧道措施，并采取交通诱导措施，及时疏散阻塞车辆。

对隧道内照明的控制主要采取自动控制方式和手动控制方式。自动控制方式根据不同时间段的设定，结合隧道内外的亮度和照度来开启不同的照明回路。手动控制主要针对在特殊的天气条件，由隧道监控人员手动开启照明回路。

隧道通风主要根据《隧道通风照明设计规范》对隧道环境的要求，结合隧道实际运营状况，通过控制风机运转，既能达到规定的隧道环境要求，又要实现对风机的合理控制，节省能源，延长风机的使用寿命。改善隧道内的空气质量是隧道通风的主要目标。

隧道突发事件指隧道内的交通事故和火灾，对突发事件的处理主要牵涉隧道监控系统的应急报警处理、控制预案编制、紧急救援方案生成、事故的信息存储等。

3、执行控制功能

隧道监控系统的最终目的就是控制隧道内的执行设备，保证隧道的正常运行。隧道内的主要执行设备包括交通控制设备、照明控制设备和通风控制设备等，隧道监控系统通过隧道区域控制器来控制这些设备的运行。

三、隧道监控系统的发展趋势

1、隧道监控系统的通信网络

隧道监控系统的通信网络包括隧道监控现场的通信网络和隧道本地控制系统的通信网络。现场总线技术和以太网通信技术可通过不断发展，实现隧道监控中不同网络层次的互联，在提高了监控系统可靠性控中心与隧和可维护性的同时，保证了高速的信息传输，避免以往隧道中通信信号差，影响救援造成堵塞等现象的出现。

2、监控系统的集成

隧道监控系统是一个复杂的控制系统，牵涉多种检测和控制设备，以及多种控制网络。如何实现系统的集成，是目前隧道监控系统迫切需要解决的问题。

3、软硬件接口技术

软硬件接口的统一对隧道监控系统的集成起着关键性的作用。在隧道监控系统中使用统一标准的软硬件接口规范，不但有利于系统的集成，而且降低了监控软件的开发成本，便于系统的维护和扩展。

4、控制策略的智能化

通信技术的发展，使隧道监控系统的数据通信的可靠性得到了保证，鉴于系统的集成和接口技术的统一，使隧道监控软件可以实现隧道设备的直接控制：例如北京暴雨事件，如能将水位信号通过交通警示牌显示，甚至对隧道口进行联动封闭，将避免许多不必要的灾祸。这样一来隧道本地控制器的控制功能就可以转移到监控计算机上，一些先进的复杂的控制策略可以用计算机软件实现后直接作用于隧道的执行设备，实现隧道监控系统的智能化控制。

结语

随着自动化控制技术的发展和OPC技术的应用，隧道监控系统数据通信的可靠性将得到很大的提高，从主要基于PLC控制的传统隧道监控系统发展到基于计算机控制的智能隧道监控系统。智能化的自动化检测和控制设备的应用，以及现场控制技术的进步，使隧道监控系统系统将会建成一个集成的、智能的、综合控制系统和高度信息共享的管理平台。

参考文献

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