CN113296460A - 一种用于高速公路的智慧隧道综合管控*** - Google Patents

一种用于高速公路的智慧隧道综合管控*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***，既能够应用先进的信息处理机制完成隧道内设备状态的实时采集、处理和分析，实现对隧道内部所有设备的状态监控和管理；又能够准确完成应急情况的远程智能预警、引导处理。***包括车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施、PLC可编程控制器、隧道交换机和监控分中心服务器。车道指示灯等设施通过网线与隧道内所属PLC可编程控制器连接，各组PLC可编程控制器通过网线与所属隧道的交换机进行连接，隧道交换机通过光纤与监控分中心的服务器进行连接。对于不同隧道，其隧道所属交换机通过光纤与监控分中心的服务器进行连接。智慧隧道综合管控***的人机交互软件运行在监控分中心服务器。

Description

一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***
技术领域
本发明涉及一种智慧隧道综合管控***，尤其是一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***。
背景技术
随着我国经济的飞速发展，现今高速公路隧道已达17738处，累计长度约为1723.61万米，近十年来更是以每年1100公里以上的速度不断增长。由于陕西省地理位置特殊，省内公路的隧道较多，如终南山公路特长隧道、宝家山特长隧道、秦岭山脉等，其包含的隧道数目较多，仅特长隧道就有60条左右。以高速、安全和通行能力为核心要素的高速公路是承担陕西省经济发展的重要载体，其纵横交错的发展趋势推动了以高速公路为轴线的城市群发展，推进了综合经济能力基础建设。为保障行车安全，及时处理突发情况，在高速公路建设中应用了很多现代化信息处理技术和高科技监测技术。精密科技设施设备的引入，可对隧道内部状态进行实时监控和调整，结合人机联动的应用和保障，有力推动了信息化隧道管控与建设，并取得了一定的成绩。
随着先进科学技术的发展，综合管理将是交通管控的主要发展趋势，高速公路隧道实现智能综合管控，不仅可以实现高速公路运营信息***联动，及时为高速公路使用者提供相应路段隧道的通行状况、通行环境与应急状况等相关信息，还可以实时、远程、智能地引导完成突发事件的解决。
以上方法虽然经过实际应用证明了一定的可行性，但存在以下问题：
现今我国已经从公路隧道大国一跃成为隧道强国，但隧道运营管理任务依然艰巨，且安全问题日益突出，故对高速公路隧道监控***的构建要求也日趋严格。隧道路段的特殊结构决定了其是整条高速公路的“咽喉部位”，由于隧道内部空间狭小，密闭性强，一旦发生火灾、意外事故、交通堵塞等事件，隧道内的环境会急剧恶化。如果不能及时采取有效管控措施，短时间内会迅速发展为严重的交通事故和堵塞。
现有隧道管控***的信息化水平难以匹配、满足当下社会发展的信息综合管控需求，隧道内的照明、监控、供电、通风、消防等***是各自独立控制的，功能单一，互无交联，各***亟需实现联动互通、统一管控。另一方面，隧道监管主要依靠监控分中心的工作人员浏览从隧道内的视频采集设备传回的画面信息，从而对隧道内的车辆通行状况、隧道路况等进行状态监控。这种运营方式存在较多弊端，诸如监测到的相关数据没有有效吸收利用；在隧道内发生事故时，远程监控分中心与现场救援人员无法充分协调合作，且发生事故时监控分中心的工作人员不一定能第一时间看到事发隧道的监控画面；对于突发状况，工作人员的应急反应能力不同，心理承受能力参差不齐，不利于隧道安全事故的及时救援。综上，数字化程度低、人工排查依赖度强、设备自动化检测水平低、突发事件应急处理能力差等问题已经成为当下遏制高速公路隧道管控能力提升的重要瓶颈。
因此，需深入研究适应未来、能实现高速公路隧道智能管控的可靠、有效的综合管理控制***。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***，既能够应用先进的信息处理机制完成隧道内设备状态的实时采集、处理和分析，实现对隧道内部所有设备的状态监控和管理；又能够准确完成应急情况的远程智能预警、引导处理。本***可有效提高隧道内部通行能力，保障隧道交通运行情况，提高隧道运营管理能力，降低隧道监控设施运营成本。本***的推广应用可有效提高***对所辖所控隧道的实时管控程度，减少人为操作对***判定隧道状态的影响，为出行人员提供更为安全、可靠的交通保障。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***，所述***包括车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施、PLC可编程控制器、隧道交换机和监控分中心服务器。
进一步地，所述车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施通过网线与隧道内所属PLC可编程控制器连接，各组PLC可编程控制器通过网线与所属隧道的交换机进行连接，隧道交换机通过光纤与监控分中心的服务器进行连接。对于不同隧道，其隧道所属交换机通过光纤与监控分中心的服务器进行连接。
进一步地，所述车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施为隧道内部设备，根据隧道的监控和保障需要进行布设与互联，不限数量；所述PLC可编程控制器为隧道内部设备，根据内部设施的管控需要进行布设与互联，不限数量；所述交换机为隧道内部设备，根据隧道内部设施的互联需要进行布设与互联，1～3组即可；即***以监控分中心服务器为顶层，向下对隧道内部设备逐级实施实时管控和状态采集，保障隧道运行状态，提供安全、可靠的交通保障。
进一步地，车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施等按照功用在隧道内部进行布设。各设备按照正常工作流程，定周期地通过所属PLC可编程控制器和所属隧道的交换机向监控分中心的服务器提供实时状态数据，并可由所属PLC可编程控制器控制，依据监控分中心的服务器的控制指令完成工作状态调整。
进一步地，各条隧道内部设备均为同样的工作机制，即通过所属PLC可编程控制器和所属隧道的交换机向监控分中心的服务器提供实时数据，并可由所属PLC可编程控制器控制，依据监控分中心的服务器的控制指令完成工作状态调整，使智慧隧道综合管控***能够对其所管辖的各条下级隧道实施全面、综合的管理控制。
常态时，隧道内部车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门等各设备按照正常流程进行工作。除上述设备以外，每条隧道内部还布设有多组PLC可编程控制器和一组(最多三组)交换机，按照设备种类不同进行分组，每一类设备受控于一组PLC可编程控制器，比如各车道指示灯受控于一组PLC可编程控制器，各风机受控于一组PLC可编程控制器、各照明灯受控于一组PLC可编程控制器、各车道横洞门受控于一组PLC可编程控制器、各其他设施受控于一组PLC可编程控制器。
各隧道内的各组PLC可编程控制器按照一定周期对所属隧道内各设备进行实时的状态信息采集，经所属隧道的交换机发送至所属监控分中心的服务器。如果各设备的监测数据、状态信息均在正常范围内，则所属监控分中心的服务器仅完成数据存储及日志记录；如果所属监控分中心的服务器接收并判断各设备的监测数据、状态信息出现异常情况，则在所属监控分中心的服务器的人机交互界面上进行告警或提示，由工作人员实施人工干预，向对应隧道的对应PLC可编程控制器下发控制指令，由其依据所接收到的控制指令完成对目标设备的状态调整或控制，如改变灯光强度、更改风机转速、改变信号灯状态、调整卷帘门状态等，直至各设备工作状态正常，从而保证隧道内部车辆安全、可靠运行。同样的，也可依据环境需要，对正常工作的设备实施常态调整。
智慧隧道综合管控***的人机交互软件运行在监控分中心服务器，具体可分为***监控、***数据分析、协同预警救援与其他四组功能。***监控功能模块包括监测控制子模块、状态控制子模块、***管理子模块、运维管理子模块；***数据分析功能模块包括设备实时分析子模块和设备运行统计子模块；协同预警救援功能模块包括检测已知事件处理子模块和检测未知事件处理子模块；其它功能模块包括除***监控功能模块、***数据分析功能模块和协同预警救援功能模块之外的功能。
隧道所属监控分中心的工作人员可在监控分中心服务器的人机交互界面上，随机调取隧道的监控信息，查询隧道内部设备的运行情况，并可依据告警信息实施人工干预，完成状态异常设备的控制，或对正常设备实施常态调整。具体可完成如下功能：
(1)***监控功能：包括对隧道的监控和对隧道监管者操作的监控。对隧道内的监控主要可分为对车道指示灯、信号灯、照明、风机、卷帘门、水泵等设备的监测控制；对隧道内外光照强度、隧道内的风速风向、CO含量以及空气质量的状态监测；对隧道内部各项设施设备定期自动巡检，生成巡检报告并对异常状态发出警报；对监管者的监控主要体现在隧道管理、设备管理以及日志管理等，可将工作人员的操作记录生成日志，全面***地监控隧道的运行；
(2)***数据分析功能：包括设备实时分析和设备运行统计。设备实时分析是将隧道内各项设施设备的动态数据进行实时比对，从而实现对异常状况的及时预警。设备运行统计是将隧道内各设施设备产生的数据归纳整理、储存后，按照一定周期进行统一的数据分析，掌握隧道内部不同事件的发生规律、设备运行规律等，为隧道管理提供一定的技术支撑；
(3)协同预警救援功能：包括对未检测到的事件和已检测到的事件进行预警和救援。智慧隧道综合管控***会对已检测到的事件发出警报，工作人员可以根据事件类型采取不同的应对措施，诸如打开/关闭卷帘门、改变车道指示灯、改变信号灯标识、调整隧道内光照强度等，实现隧道远程协助、预警救援等。针对未检测到的事件，诸如隧道内发生车辆碰撞事件、发生侧翻事件等，现场处理的交警***可以联系智慧隧道综合管控***的工作人员，由***为救援提供详细的事件现场画面，达到协助应急救援的目的；
(4)其他功能：完成除***监控功能、***数据分析功能和协同预警救援功能之外的功能。
本发明所述智慧隧道综合管控***既能够准确、可靠的完成对所辖区域所有隧道内部设备的全局状态监测和控制，实现对全省高速公路隧道运行状态的预警和管控；又能够有效保证***全局控制的准确性和实时性。本发明的技术方案与现有技术相比有益效果为：
(1)在***设计上，采用前后端分布式控制方式，PLC可编程控制器和隧道内部设备是任务的“执行者”，监控分中心服务器为任务的“决策者”，充分运用网络服务器的存储及通讯优势，高效、可靠地完成隧道内部各设施设备状态信息的实时采集、发送，发出相关告警或提示，并依据来自监控分中心服务器的综合管控指令，控制对应隧道的相关设备进行状态调整，也可依据环境需要，对正常工作的设备实施常态调整，大幅提高了对高速公路隧道进行运行状态实时管控的能力，有效扩展了对隧道应急事件处理的方式、方法；
(2)可实现多种类设备的状态监控。***不仅可对隧道的交通状况进行监控，还可以对隧道内的车道指示灯、光照、风速、CO浓度，以及隧道内工作人员的操作记录等进行监控，使隧道远程管控更加科学化，应对事件处理有章可循，有据可查；
(3)***能够根据隧道内部设备运行情况，结合外部实时环境条件，以最有效的比例进行设备状态调整，不仅大大提高了隧道内部机电设施资源的利用率，减少了能源的浪费，还有效提高了隧道内行车的安全性，降低了隧道运行管控的人力资源投入；
(4)***将隧道内各项基础设施状态数据化，从而通过人机智能管控隧道各设施设备的状态调整，并可对各设施设备定周期维护检测，确保各设施设备的完好性，有效提高了隧道管理的主动性、实时性；
(5)***通过对隧道内相关设施设备的状态采集、实时交互以及远程控制等，实现了对驾驶人员远程预警与疏导，降低了交通事故发生率，减少了二次事故的发生几率，降低了人员伤亡概率，为驾驶人员提供更加安全、舒适的出行环境。
附图说明
图1为实施例中所述一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***的组成示意图。图2为实施例中所述一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***的人机交互软件组成示意图。图3为实施例中所述一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***的人机交互软件应用示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
实施例1
一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***，包括车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施、PLC可编程控制器、隧道交换机和监控分中心服务器。
车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施通过网线与隧道内所属PLC可编程控制器连接，各组PLC可编程控制器通过网线与所属隧道的交换机进行连接，隧道交换机通过光纤与监控分中心的服务器进行连接。
车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施通过网线与隧道内所属PLC可编程控制器连接，各组PLC可编程控制器通过网线与所属隧道的交换机进行连接，隧道交换机通过光纤与监控分中心的服务器进行连接。
车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施为隧道内部设备，根据隧道的监控和保障需要进行布设与互联，不限数量；PLC可编程控制器为隧道内部设备，根据内部设施的管控需要进行布设与互联，不限数量；交换机为隧道内部设备，根据隧道内部设施的互联需要进行布设与互联，1～3组即可。
隧道内部各设备按需布设，车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门等设备按照正常工作流程，定周期地通过所属PLC可编程控制器和所属隧道的交换机向监控分中心的服务器提供实时状态数据，并可由所属PLC可编程控制器控制，依据监控分中心的服务器的控制指令完成工作状态调整。
本实施例所述智慧隧道综合管控***的工作原理：
常态时，隧道内部车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门等各设备按照正常流程进行工作。除上述设备以外，每条隧道内部还布设有多组PLC可编程控制器和一组交换机，按照设备种类不同进行分组，每一类设备受控于一组PLC可编程控制器，比如各车道指示灯受控于一组PLC可编程控制器，各风机受控于一组PLC可编程控制器、各照明灯受控于一组PLC可编程控制器、各车道横洞门受控于一组PLC可编程控制器、各其他设施受控于一组PLC可编程控制器。
隧道内的各组PLC可编程控制器按照一定周期对所属隧道内各设备进行实时的状态信息采集，经所属隧道的交换机发送至所属监控分中心的服务器。如果各设备的监测数据、状态信息均在正常范围内，则所属监控分中心的服务器仅完成数据存储及日志记录；如果所属监控分中心的服务器接收并判断各设备的监测数据、状态信息出现异常情况，则在所属监控分中心的服务器的人机交互界面上进行告警或提示，由工作人员实施人工干预，向对应隧道的对应PLC可编程控制器下发控制指令，由其依据所接收到的控制指令完成对目标设备的状态调整或控制，如改变灯光强度、更改风机转速、改变信号灯状态、调整卷帘门状态等，直至各设备工作状态正常，从而保证隧道内部车辆安全、可靠运行。同样的，也可依据环境需要，对正常工作的设备实施常态调整。
智慧隧道综合管控***的人机交互软件运行在监控分中心服务器，具体可分为***监控、***数据分析、协同预警救援与其他四组功能。***监控功能模块包括监测控制子模块、状态控制子模块、***管理子模块、运维管理子模块；***数据分析功能模块包括设备实时分析子模块和设备运行统计子模块；协同预警救援功能模块包括检测已知事件处理子模块和检测未知事件处理子模块；其它功能模块包括除***监控功能模块、***数据分析功能模块和协同预警救援功能模块之外的功能。
隧道所属监控分中心的工作人员可在监控分中心服务器的人机交互界面上，随机调取隧道的监控信息，查询隧道内部设备的运行情况，并可依据告警信息实施人工干预，完成状态异常设备的控制，或对正常设备实施常态调整。具体可完成如下功能：
(1)***监控功能：包括对隧道的监控和对隧道监管者操作的监控。对隧道内的监控主要可分为对车道指示灯、信号灯、照明、风机、卷帘门、水泵等设备的监测控制；对隧道内外光照强度、隧道内的风速风向、CO含量以及空气质量的状态监测；对隧道内部各项设施设备定期自动巡检，生成巡检报告并对异常状态发出警报；对监管者的监控主要体现在隧道管理、设备管理以及日志管理等，可将工作人员的操作记录生成日志，全面***地监控隧道的运行；
(2)***数据分析功能：包括设备实时分析和设备运行统计。设备实时分析是将隧道内各项设施设备的动态数据进行实时比对，从而实现对异常状况的及时预警。设备运行统计是将隧道内各设施设备产生的数据归纳整理、储存后，按照一定周期进行统一的数据分析，掌握隧道内部不同事件的发生规律、设备运行规律等，为隧道管理提供一定的技术支撑；
(3)协同预警救援功能：包括对未检测到的事件和已检测到的事件进行预警和救援。智慧隧道综合管控***会对已检测到的事件发出警报，工作人员可以根据事件类型采取不同的应对措施，诸如打开/关闭卷帘门、改变车道指示灯、改变信号灯标识、调整隧道内光照强度等，实现隧道远程协助、预警救援等。针对未检测到的事件，诸如隧道内发生车辆碰撞事件、发生侧翻事件等，现场处理的交警***可以联系智慧隧道综合管控***的工作人员，由***为救援提供详细的事件现场画面，达到协助应急救援的目的；
(4)其他功能：完成除***监控功能、***数据分析功能和协同预警救援功能之外的功能。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***，其特征在于，所述***包括车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施、PLC可编程控制器、隧道交换机和监控分中心服务器。所述车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施通过网线与隧道内所属PLC可编程控制器连接，各组PLC可编程控制器通过网线与所属隧道的交换机进行连接，隧道交换机通过光纤与监控分中心的服务器进行连接。对于不同隧道，其隧道所属交换机通过光纤与监控分中心的服务器进行连接。所述智慧隧道综合管控***的人机交互软件运行在监控分中心服务器，具体可分为***监控、***数据分析、协同预警救援与其它四组功能。
2.如权利要求1所述的一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***，其特征在于，所述车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施为隧道内部设备，根据隧道的监控和保障需要进行布设与互联，不限数量；所述PLC可编程控制器为隧道内部设备，根据内部设施的管控需要进行布设与互联，不限数量；所述交换机为隧道内部设备，根据隧道内部设施的互联需要进行布设与互联，1～3组即可；即***以监控分中心服务器为顶层，向下对隧道内部设备逐级实施实时管控和状态采集，保障隧道运行状态，提供安全、可靠的交通保障。
3.如权利要求1或者2所述的一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***，其特征在于，所述***中，车道指示灯、风机、照明灯、车道横洞门、其他设施等按照功用在隧道内部进行布设。各设备按照正常工作流程，定周期地通过所属PLC可编程控制器和所属隧道的交换机向监控分中心的服务器提供实时状态数据，并可由所属PLC可编程控制器控制，依据监控分中心的服务器的控制指令完成工作状态调整。
4.如权利要求3所述的一种用于高速公路的智慧隧道综合管控***，其特征在于，所述***中，各条隧道内部设备均为同样的工作机制，即通过所属PLC可编程控制器和所属隧道的交换机向监控分中心的服务器提供实时数据，并可由所属PLC可编程控制器控制，依据监控分中心的服务器的控制指令完成工作状态调整，使智慧隧道综合管控***能够对其所管辖的各条下级隧道实施全面、综合的管理控制。
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