详细解读我国公路隧道监控系统解决方案

    近二十年来，随着我国公路交通事业飞速发展，公路的等级不断提高，通车里程逐年攀升，公路建设已成为拉动国民经济增长的支柱产业和带动地方经济发展的龙头。在山岭和丘陵地区乃至越江过河的公路建设中，隧道方案以能缩短行车里程，提高线型标准、保障运营安全，保护生态环境等优点，得到普遍应用，并且越修越长，规模越来越大。许多特长隧道、大跨度扁平隧道、双层隧道、沉管隧道、盾构隧道、高海拔隧道、寒区隧道相继建成。在坚持可持续发展，切实保护生态环境和有限的土地资源的战略指导下，长大隧道的建设必然任务越来越重，技术要求越来越高。

    公路隧道是公路上的特殊路段，空间环境狭窄、光线变化大、视野不清，存在潜在的交通事故危险。特别是发生火灾等紧急事件时，交通输导和救援工作与普通路段大不一样，而且二次事故产生的后果远比原发性事故严重得多，因此长隧道内的安全保障是公路隧道建设和运营要特别关注的问题。公路隧道在使用过程中，会因为汽车尾气排放并且不易散发而导致隧道内空气质量恶化。公路隧道运营过程中的能耗（照明和通风）远高于一般道路的运营能耗。

    为了使隧道能安全、环保、高效、经济运行。隧道监控系统是长隧道的安全保障必不可少的，也是保证隧道交通畅通与环保必须的工程设施。

    公路长隧道监控系统的建设一般包括隧道监控室、隧道变电所、隧道内现场设备、将这些设备和中控室联系起来的信息传输网络、以及使这些设备和谐准确运转的控制软件。按功能区分，隧道监控系统可分为以下部分，具体的工程实施可能根据具体情况有些小变动：

    1.隧道火灾报警子系统

    火灾报警子系统用于隧道内发生火灾时，发出紧急信号，迅速通告隧道监控站，请求灭火、救援等活动。

    报警方式有：手动报警按钮和火灾自动探测器两种。手动报警按钮方面，在隧道内一般按每50米一套设置手动报警按钮。火灾自动探测器方面，可选择双波长火灾自动探测器或分布式光纤感温自动探测器，若采用前者，则在隧道内按每50米一套设置，与手动报警按钮设在一个综合盘内；若选用后者，则在隧道内顶部敷设感温火灾探测光缆。另外，在隧道变电所内设置手动报警按钮和感烟式火灾自动探测器。当发生火灾有人工报警或自动检测出火灾时，在隧道监控站相应工作站上有声音和告警信号，并且显示出火灾报警的地点位置，同时经过闭路电视监视子系统自动将故障地点处的摄像机监视画面显示在相应的彩色监视器、大屏幕投影屏或工作站显示器上，并提供控制方案，待值班员经其它手段确认后再进行发布。

    系统结构：本子系统由隧道监控站火灾报警工作站、隧道火灾报警主机、隧道内手动火灾报警按钮、双波长火焰探测器或光纤感温火灾自动探测器、隧道变电所的感烟火灾探测器、手动报警按钮以及传输通道等构成。

    本子系统为独立子系统，采用专线方式。本子系统可进行设备自检，并将自检后的信息上传隧道监控站，包括设备工作状态和故障信息。

    2.隧道通风控制子系统

    由于隧道内汽车排放的废气、行驶时带起路面上的烟气和粉尘不易扩散，对人体非常有害，也影响行车安全，因此隧道内保持良好的空气是行车安全的必要条件。

    在隧道内设置环境检测器：一氧化碳（CO）/透过率（能见度）检测器和风速风向检测器。由隧道监控站工作站根据检测到的CO浓度和隧道内的能见度情况及风速风向调节风机的运转，实现节能和保持风机较佳寿命的运行。

    系统结构：通风控制子系统由隧道监控站计算机系统、隧道风机控制柜、风机、一氧化碳/透过率检测器、风速风向检测器以及传输通道等组成。

    通过隧道内一氧化碳浓度和能见度高低、风速风向、交通量数据对风机进行自动控制和实现节能。通风控制分为自动控制和手动控制两种方式。系统中带有火灾发生后排烟控制方案提示，经人工修正后可以对风机实行控制，也可以进行人工控制。

    通风控制子系统对通风的控制原则遵照国家或国际有关标准和规定，保持隧道内环境指标在标准范围内。系统可反馈一氧化碳/透过率检测器、风速风向检测器、风机设备的工作状态并提供环境检测器的故障信息。

    3.隧道照明控制子系统

    由于隧道内、外的亮度差别较大，因此司机在进出隧道时会产生种种特殊的视觉问题，因此如何减少这种亮度差别带来的影响是隧道照明控制子系统的一个重要目的。

    在隧道入口设置光强检测器，其检测数据作为对隧道的照明回路实施控制的依据，另外隧道出口段的照明可参照入口进行控制。

    隧道照明有人工、自动（本地）、远程控制（人工/自动）三种方式，其中人工（本地）方式由照明系统自行完成，自动（本地）及远控方式由监控系统与照明系统配合完成。

    系统结构：隧道照明控制子系统由隧道监控站计算机系统、隧道控制柜、照明灯具、洞内外光强检测器以及传输通道等组成。根据光强检测器检测到的洞内外照度来控制隧道入口段、出口段及基本段的照明，以保证行车安全并实现节能。

    4.电力监控子系统

    电力监控系统对隧道变电所及箱式变电站的运行状态进行监视，并可对供配电系统设备及通风、照明回路进行控制。

    另外变电所无人值守功能要求配备相应的图像监视设备和火灾自动检测及手动报警设备，分别纳入闭路电视监视子系统和火灾报警子系统。

    5.交通监控子系统

    （1）交通检测部分

    在隧道内设置固定摄像机，通过对部分固定摄像机图像的处理（视频事件检测设备），可得到交通量、平均车速、占有率等交通参数，根据交通参数的运算，可判断隧道内的交通运行状况，也是通风控制子系统的基本数据。

    同时，通过摄像机视频图像的处理，还可直接得到隧道内交通异常信息，如事故、拥堵、违章行车、烟雾等信息，并在发生异常事件时自动报警。

    （2）交通信号控制部分

    交通信号控制主要是用于协助疏导交通、给司机提供信息，以保证道路畅通。

    在隧道两端入口前设置交通信号灯，用于表示此时隧道内的交通情况。交通信号灯可显示红、黄、绿三色及一个转弯标志。绿色表示隧道内正常；黄色表示隧道内交通异常，应注意行驶；红色表示此时隧道关闭，禁行；转弯标志表示需要从隧道口的换向车道驶入对向隧道或者调头从对向车道驶回。

    在隧道入口、出口和隧道内设置车道指示标志，指示每条车道的状况。设备采用LED显示方式，包括两个显示板，每个显示板上可显示红色“X”或绿色“↓”，分别表示本车道处于关闭或通行状态。由于在事故情况下需要使用反向隧道，因此车道指示标志采用双面式。

    在隧道每个人行横洞和车行横洞处设置横洞指示标志，用于紧急情况下指示道路。本标志平时不亮，仅在紧急情况下疏散人员和车辆时显示。光源采用专用白炽灯，信息的显示是通过开关启动相应灯箱的光源来显示信息。

    在隧道两端入口设置小型可变信息标志，用于简单信息提示和速度限制。

    在隧道内或隧道口设置可变信息标志和可变限速标志，用于在异常情况下发布隧道内交通提示信息和速度控制信息。

    （3）系统结构

    系统结构：本系统由隧道监控站计算机系统、隧道交通监控本地控制器、外场设备以及传输通道等组成。隧道交通监控本地控制器系统是隧道监控站与隧道外场设备的联系纽带。隧道（群）的本地控制器目前流行通过工业以太网全部相连，形成一个冗余环网系统，并通过该工业以太网与隧道监控站相连；本地控制器向下则以一对多的方式与隧道内分散的外场设备相连。本地控制器系统收集、存储和管理外场设备数据，监控外场设备工作状态，报告给隧道监控站，并且接收隧道监控站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控制器进行控制。

    系统运行：通过检测交通参数及隧道环境参数，根据软件运算可得出交通和环境状况，即可采用相应的控制方案。

    6.闭路电视子系统

    闭路电视子系统用于直观地、及时地观测隧道内外交通运行情况和事故现场，为救灾排险提供第一手信息。在隧道内一般按每150米左右安装一台定焦距彩色摄像机，顺车辆行驶方向设置。在隧道的两端及隧道之间均安装彩色遥控摄像机。在车行横洞洞口对面侧壁上安装彩色遥控摄像机，可实时动态地监视紧急停车带及横洞附近的交通状况。

    另外变电所无人值守功能要求配备相应的图像监视设备，纳入闭路电视监视子系统。在隧道的变电所内设置室内型彩色遥控摄像机。

    系统结构：本子系统由隧道监控站闭路电视监视控制设备、外场摄像机以及传输系统等构成。

    7.紧急电话子系统

    紧急电话系统为邵阳至怀化高速公路上驾驶员提供一个直接呼救求援的专用通信系统。

    在隧道监控站设紧急电话控制台，控制台控制所辖隧道区域内的紧急电话。

    在隧道内一般按每200米设置1个紧急电话，部分隧道的隧道口也设置了紧急电话。

    8．有线广播子系统

    根据管理的需要，在超过1000米的隧道内设置有线广播子系统，用于在发生紧急情况时，进行紧急情况的通知。

    有线广播信号是和紧急电话信号一起通过光纤传输到各个隧道，在隧道内设置有线广播终端设备。