智能化集成技术在上海大连路越江隧道监控系统中的应用.docx

智能化集成技术在上海大连路越江隧道监控系统中的应用

　　摘要　　上海大连路越江隧道工程监控系统集成项目，采用先进的自主考分的监控系统一体化平台，充分利用和挖掘信息资源，形成高度集中监控系统和实现各子系统密切连锁关系，解决以往隧道监控系统自动化孤岛问题。采取必要的措施，保证系统运行的安全性和稳固性，正常运行近半年以来表现出系统的坚固性和耐久性，成为上海市乃至该行业技术领域令人瞩目的一项工程

关键词智能化集成技 越江隧道 监控系统
工程概况

　　人们普遍认为十九世纪是大桥发展世纪，二十世纪是高层建筑世纪，二十一世纪是向地下开挖世纪。我国“十五”期间，隧道建设长度将达到3000公里，除铁路隧道500公里外，其它主要为公路、地铁等用途的隧道。随着水底隧道建造技术的发展和国家经济实力的增强，我国将会建造

2．1总包管理的特点
　　由一家技术实力强的集成商实行总承管理，总承范围包括系统集成结构设计、软件设计、接口设计、设备采购、物流管理、施工管理、调试与开工管理等。业主仅对口一家，集中精力监管技术指标、质量、进度，这种做法符合国际工程管理惯例。集成商从系统集成设计阶段开始，直到调试开工为止负总责，因此必须始终把握弱电工程每一环节的特殊要求，使专业技术在设备采购、施工安装、综合调试等过程中发挥作用，采用规范的项目管理体制，使弱电工程整体品质得到有效地控制。
2．2系统集成管理的特点
　　隧道监控系统共有14个子系统(见图1监控系统构成)，面对系统集成管理存在两个问题需要解决：
(1)统一的人机界面管理
　　在设备采购技术交流过程中了解到，各主要子系统都可以配置独立的操作站，并有独立的人机界面和操作系统。面对设置众多不同类型的子系统操作站，给隧道运行操作和维护将带来诸多不便。因此有必要建立一个统一的人机界面。
(2)统一的信息管理
　　隧道监控系统中，存在许多跨子系统之间的连锁关系，如火灾报警系统与广播、视频、大屏、设备监控等系统需要实现联动功能，可变情报板和广播系统存在着许多的文字显示和广播预案，这些预案的触发信息来自不同的子系统等等。考虑实现这些复杂的联动功能，有必要建立一个监控一体化平台软件，统一处理和存储相关数据。
2．3解决方案
　　监控一体化软件平台 (iCentroView)就上述两个问题提出解决方案，该软件在交通监控领
域经多年使用和不断完善，已成为成熟的智能化软件产品，是基于CMM4软件开发体系，集TCPAP网络协议、微软操作系统、数据库、C++、Java和其它软件产品于一体，采用模块组合式架构，形成具有与多种单体监控设备连接能力的实时监控软件平台。实时数据库随时收集和存储各种人机界面所需的数据，同时通过特定功能模块的处理，向各有关子系统发送控制指令，使视频、音频、无线频道、控制数据在一体化软件平台上实现综合监控，有效地解决隧道监控系统自动化孤岛问题。
　　在系统集成设计过程中，子系统设备本身的性能与品质固然重要，但在此基础上还要强调该子系统连网能力是否满足系统集成统一接口要求。作为系统集成商必须考虑提高系统集中度、降低通信接口处理成本、提供可靠而成熟的通信关系、满足系统响应度等要求，并作为设备选型和衡量系统总体品质的标准。在此先决条件下，中央监控系统与各子系统才能有效地进行双向数据交换，柔韧有余地进行复杂的综合控制，实现跨子系统之间的各种联动控制功能。

隧道监控系统结构和特点

3．1监控系统结构
　　实现集中管理、分散控制系统的三层结构(见图2大连路隧道监控系统结构总图)。
(1)上层采用基于NT平台和交换式快速以太网的管理信息网；
(2)中层采用基于双光环网的设备控制网；
(3)下层采用基于现场总线方式的现场设备网。
　　3．2监控系统特点
　　为了保证系统长期运行的稳定性采取如下措施：
(1)监控系统最重要的设备监控系统采用冗余的带有自愈功能的双环光纤网；
(2)主服务器和中央交换机采用冗余结构；
(3)由于人机界面数据采集来源与中央数据库，所以中央操作室的5台操作站形成互为冗余关系，即4台操作站停机，另一台操作站仍能完成所有监控功能；
(4)中央和远距离控制站使用的UPS设备与监控系统保持实时通信，对电源旁路、断电、故障、电池充电容量(％)等中央随时掌握情况；
(5)监控系统的供电电源装置采用三级防雷措施，确保供电系统安全可靠；
(6)中央控制室和弱电间均考虑防静电措施，连油漆、装饰布、操作台、窗帘也考虑选用防静电材料。采用精密空调和电动锁玻璃门，有效地控制室内温度、湿度和尘埃。
　　监控系统的主要品质

(1)在局域网内CRT画面数据刷新和设定数据响应时间均小于1秒，满足隧道监控需求；
(2)整体监控系统运行近半年各项技术指标和功能均保持稳定。
4监控系统的功能概略描述
根据监控系统数据结构的特点，形成充分利用和挖掘信息资源的条件，建成高度集中的监控系统和实现各子系统之间密切联动关系，进一步提高监控水平。
(1)隧道两端人口处设置的大型可变情报板和隧道内江中段的可变情报板根据触发条件和预案，可自动显示动态文字。其中触发条件有手动和自动2种方式，自动方式主要用于紧急状态处理，如火灾报警预案等；
(2)消防联动功能经现场多次随机实际点火测试，根据火灾报警信息实现多项跨子系统联动功能，如：1)中央软件选择距火灾现场最近的摄像机镜头，并将火灾现场视频画面自动切换到中央操作室大屏幕上，供操作人员判断发生火灾的严重情况，可快速、准确地选择不同类别的紧急处理预案；2)同时广播系统也自动切换到火灾区域，反复进行警告性自动广播；3)在隧道人口处的可变情报板自动显示火灾报警动态文字； 4)隧道通风用的射流风机和集中排风机有选择性停止；5)安全逃生通道的正压风机自动启动；6)交通禁闭灯有选择性地点亮。连同消防处理系统的动作，如喷淋装置在火灾位置进行喷淋动作等共实现15项联动处理功能。通过信息综合利用，大大提高了对灾害发生的反应速度和灾害处理能力。
(3)隧道内设置许多紧急电话，一旦紧急报警电话操作时，中央操作站CRT综合监视画面上立即准确地显示报警位置，使操作人员在报警的第一反映时间内确认发生事故地点，因为在隧道内发生交通事故时，司机往往说不清自己当前的具体位置。
(4)隧道内采用全隧道无死角视频监视系统(CCTV)，视频图像显示到可选择的监视器和大屏幕或操作站CRT画面上。CRT画面配置了遥控云台操作控件通过鼠标控制快球的焦距和视角，监视隧道出入口不同方位的交通情况。视频信号通过光纤远距离传送到当地交警部门和市政快速交通管理部门，同样具有云台操作功能。
(5)同时隧道内也使用了交通视频检测系统，综合利用CCTV系统动态视频信号，分析和检测隧道内车辆违章变道、逆行、低速或停止行使、车流量、可视度等10多项动态数据，为交通管理提供了实时数据和报警信息，提高了交通管控水平。
(6)中央控制室大屏幕根据需要随时显示路况视频画面或系统运行综合监视画面，综合监视画面中除监视风机、水泵、交通灯、照明回路工作状态外，还能显示现场紧急电话、区域广播、火灾地点，以及一氧化碳浓度、能见度、照度、水位值、电机电流值等模拟量参数，使操作人员一目了然地掌握隧道监控系统全局状况。
(7)利用照度仪信号和控制模型，自动调节隧道出入口照明灯具的照度，防止黑洞和白洞效应。通过分析仪测量一氧化碳浓度信号和控制程序，自动确定射流风机启动的台数，即改善隧道环境条件又达到节能的目的。
(8)雨排水泵除可以进行机旁手动和中央手动操作外，还能根据液位自动启动和停止，CRT画面显示蓄水池液位动态状况，操作人员随时掌握积水高度。
(9)电源监视画面，可以看到整个变电所供电系统的状况，主开关开闭状态、母线电流、电压值，有功、无功、视在功率值等动态数据都显示在画面中。通过CRT画面对变电所高低压盘进线回路和母联开关进行操作，实现供配电系统远距离分合闸操作。
结束语

　　在工业控制领域，采用类似大连路隧道监控系统计算机和网络结构的应用实例很多，尤其在中大型连续化生产控制领域，可以说是比较成熟可靠的系统结构。人们不必担心主服务器宕机后监控系统是否会瘫痪，通过冗余化处理一般能够满足连续化运行要求，对特别重要监控对象可以考虑灾备处理方案。随着计算机制造技术的不断发展和可靠性不断增强，如何最大程度发挥信息的作用是摆在我们面前的重要任务。在城市基础设施建设项目中，运用智能化系统现代技术，将语音、图像、数据等有机地结合在一起，形成更加人性化、省人化和自动化的监控系统。1