3D可视化智能监控平台在隧道工程中的应用——日照市海曲路隧道工程案例分析

3D可视化智能监控平台在隧道工程中的应用——日照市海曲路隧道工程案例分析

张韶阳,李强,赵峰,牛珍珍,王树民

中建八局第四建设有限公司  山东青岛  266000

【摘要】本文以日照综合客运站配套工程海曲路隧道项目为例，详细讲解综合监控系统在公路隧道中的应用，详细阐述了系统架构组成、软件功能、运行环境和软件操作，为公路隧道提供一套详细的综合监控系统应用参考。

【关键词】公路隧道、综合监控平台、3D可视化软件实操介绍

一 前言

随着国家经济的持续快速发展,以交通运输为代表的城市基础设施提升项目大量增加，公路隧道作为新型城市交通方式，已出现在我国很多的大中型城市当中。隧道的修建在改善公路技术状态、缩短运行距离、提高运输能力、减少事故等方面起到重要的作用。城市公路隧道主要特点为占地面积小，不用绕开地面障碍物，不会破坏陆地景观，且可以缩短出行的里程等。

因为城市公路隧道存在空间小、密闭性强属性，一旦发生火灾、事故、交通拥堵等意外情况，隧道内的环境会发生急剧变化。如不采用先进、综合的监控管理措施，在交通流量大、气候恶劣的情况下，极易发生更严重的交通事故和交通阻塞，间接影响到司乘人员的健康和生命安全。因此，对隧道综合监控提出了更高的要求。

二 日照海曲路隧道项目背景概述

海曲路地下通道工程是日照市东西快速通道的重要组成部分，全长约2.45公里（其中暗埋段长度约2.1公里）建筑面积约8.07万平方米，设置匝道1.5公里、地下人行过街通道1处。该工程与日照综合客运站构成立体交通枢纽，保证了主要车流方向的行车速度，是日照市构建立体化城市道路的重要一步。

三 工程案例分析

海曲路隧道智能化监控平台，采用工业测控执行器为基础，以以太网进行数据传输，基于B/S架构模式，遵循互联网以及组件化设计思路，采用“虚拟现实、物联网、大数据、工控技术、人工智能、边缘计算”等多种技术手段相结合，3D可视化真实还原隧道现场场景，对隧道内通风、照明、交通、视频等各种机电设备实现综合管控和统一协调管理。

3.1系统架构

系统架构主要由业务操作层、业务逻辑层、通讯层组成，在用户端和现场设备端传递指令信息。

3.2软件功能

3.2.1软件目标

1）、为监控人员提供准确简洁的操作界面，用以日常综合监控；

2）、为运营管理方提供数据统计分析，用以支撑管理决策；

3）、配合监控系统其他设备和应急预案，辅助相关人员对突发事件进行应急处理。

3.2.2系统运行环境

需要管理工作站、web应用软件服务器、数据库服务器。

本系统主要考虑到以下几个性能：操作系统Windows 7及以上，浏览器IE8以上，Chrome 51以上, Microsoft Edge内核版本51以上；数据库服务器操作系统采用Ubuntu Server 20.04 LTS,安装Nginx、MySQL数据库。管理工作站要求CPU:i5 2.2GHz以上，高分显卡，内存不低于4G；服务器要求CPU:主频不低于1.8GHz，核心数：8核及以上，内存8G以上，硬盘1T以上。

3.3综合监控系统软件介绍

3D可视化隧道综合监控平台包括底层数据获取与存储系统和监控中心上层综合应用软件，底层数据获取与存储系统是监控系统运转的基础，监控中心上层综合应用软件反映了系统的主要功能。此处以介绍监控中心上层综合应用软件的组成为主。

3.3.1监控中心上层综合应用软件

监控中心上层综合应用软件系统是一个综合性平台，监控中心上层综合应用软件能对整个隧道进行集中监控，对隧道的历史信息进行集中查询，实现总揽全局的功能；并且能够根据隧道的运行情况，及时发现事件，快速进行交通组织和协调工作；隧道监控工程设置的工作站能同时操控隧道的所有系统，实现全面管理和监控。

3.3.2数据获取与存储管理系统

系统根据不同通讯协议对接获取后存入数据库进行管理。数据库存储在单独的服务器设备上，与监控中心上层综合应用软件系统不在同一台设备上，并对数据库服务器进行了硬盘冗余备份处理，既保证数据传输的快捷性，又保证了数据的存储安全性。

3.4监控软件操作

3.4.1系统登录

系统通过对照用户名和密码，检查是否有登录的权限。系统进入主界面时，系统将根据该用户的各项权限，对系统的功能进行相应的调整。

3.4.2主界面

登录成功之后，进入隧道监控主界面。主界面包括导航栏、数据面板和隧道3D模型三大部分。

3.4.2.1导航栏

导航栏包括首页、操作管理、告警管理、运维管理、设置管理以及退出登录等导航操作。点击操作管理，会进入操作管理界面。其它导航操作功能类似，退出登录会回到登录页面。

3.4.2.2数据面板

数据面板共有五块：设备信息、车流量统计图、设备告警、事件告警、实时监控。

3.4.2.3隧道3D模型

隧道3D模型依照隧道真实场景根据《综合监控系统图》CAD图纸等比例进行3D建模而成，真实还原隧道的设计样貌。首页的3D模型的右上角有设备搜索功能，可以根据编号快速搜索并到达3D模型里的设备面前。

3.4.3操作管理界面

在操作界面，可以一览隧道中所有道路设备的状态，并且可以点击对应的设备进行查看和发送控制命令。操作管理界面最下边，可以根据设备分类点击进行查看操控，并且可以对某一类设备进行批量处理操作。

3.4.3.1车道指示器

鼠标左键点击选中某一个车道指示器图标，会弹出此车道指示器的相关信息，如名称、设备ID等，设备ID包含桩号位置信息。左键选中某一个设备后，按鼠标右键，会弹出控制命令相关的弹框，如正向、反向、停止、关闭。

3.4.3.2射流风机

鼠标左键点击选中某一个风机的图标，会弹出此风机的相关信息，左键选中某一个设备后，按鼠标右键会弹出控制命令相关的弹框，如正转、反转、停止。风机的正转和反转命令之间切换需要有15秒的时间延迟。

3.4.3.3摄像头

鼠标左键点击选中某一个摄像头的图标，会弹出此摄像头的相关信息。左键选中某一个设备后，按鼠标右键，会弹出该摄像头的实时预览图像。

其它被控对象设备的操作方法基本相同，在此不再赘述。

3.4.4告警管理界面

在该界面可以查看告警信息，点击告警信息进行处理并记录。告警信息类型主要包括：道路设备告警、控制器告警、事件告警、环境告警。

3.4.5预案管理界面

在该界面可以添加不同的预案，如火灾、照明、交通等预案，还可以查看各预案的运行情况及历史预案的停止记录。

3.4.6运维管理界面

在该界面可以添加不同的用户并分配对应的权限，还可以查看登录日志和操作日志等日志信息。

3.4.7设置管理界面

在该界面可以增删和查看不同的隧道和现场终端设备，并对设备进行各种配置和管理。界面内的页面分类主要有：隧道、控制器设备、道路设备、视频设备、微波车检器、LED情报板、广播电话。

四 结束语

海曲路隧道智能化综合监控平台，采用工业测控执行器为基础，以以太网进行数据传输，基于B/S架构模式，遵循互联网以及组件化设计思路，采用“虚拟现实、物联网、大数据、工控技术、人工智能、边缘计算”等多种技术手段相结合，3D可视化真实还原隧道现场场景，对隧道内通风、照明、交通、视频等各种机电设备实现综合管控和统一协调管理，加强了路网资源的整合管理能力，增强了对整体隧道内各种事件快速处理的能力，可从整体上提升隧道整体的管控力度及服务水平。