國省道公路隧道管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

時間:2022-01-14 10:06:03

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國省道公路隧道管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

隨著我國對地方國、省道各等級公路交通工程的不斷改建,交通環(huán)境得到了大大改善。然而,公路隧道在國、省道各等級公路建設中的占有比重越來越大,隧道大都分布在群山群嶺地帶,分布地域廣。公路隧道機電系統(tǒng)的設備配置也越來越齊全、越來越先進。在一個行政縣、一個行政市內的國、省道各等級公路隧道都有十幾座,甚至幾十座。由于隧道分布地域廣,將各隧道機電系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)集中運行管理,需要鋪設幾十公里,甚至幾百公里的光纖通信線路,且需要專業(yè)維護管理人員,造價高。因此,地方國省道公路隧道機電系統(tǒng)大都是單個隧道獨立運行。然而,公路隧道運行管理都是移交給當?shù)毓饭芾砭?。地方公路管理局沒有設置專業(yè)的機電運行管理的機構和專業(yè)人員,管理力量薄弱,運行管理手段簡單、不科學,全靠管理人員平時開車巡邏查看。隧道機電設備運行狀況,如照明燈具是否開啟、通風風機是否正常運轉等情況,不能及時反映給管理者。從而造成設備檢修、維護滯后,影響隧道安全運行。如何對國省道公路隧道機電系統(tǒng)進行有效的管理,提高管理機構的效率,健全管理機制、提高管理技術水平、降低管理成本。設計一種基于國省道公路隧道遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)顯得尤為重要。系統(tǒng)能對所有公路隧道進行集中遠程管理,及時反映隧道機電系統(tǒng)的運行狀況,能及時提供設備維護保養(yǎng)的技術數(shù)據(jù),可以降低管理人員的勞動強度,可以降低管理成本,保證隧道內行車、行人的安全。

1系統(tǒng)架構

公路隧道遠程監(jiān)控系統(tǒng)架構主要包括現(xiàn)場控制器、無線通信網(wǎng)絡、遠程監(jiān)控管理終端三部分,圖1為系統(tǒng)架構圖,圖2為系統(tǒng)功能結構圖?,F(xiàn)場控制部分,主要包括通風控制器、照明控制器、配電綜合管理器、交通監(jiān)控控制器四部分。風機現(xiàn)場控制器對隧道風機進行變頻控制,采集風機運行狀況數(shù)據(jù)、設備故障數(shù)據(jù)等信息。照明現(xiàn)場控制器對隧道的各照明回路進行關停、調光控制,采集洞外亮度數(shù)據(jù)、洞內照度數(shù)據(jù)、車輛通行等數(shù)據(jù)。配電綜合控制器對隧道供配電系統(tǒng)進行控制,采集變壓器、工作電流、工作電壓、用電功率、用電量等數(shù)據(jù)。交通監(jiān)控器對隧道內交通信號燈、車道指示器、可變信息標志等進行控制,并采集設備的工作狀況數(shù)據(jù)。無線通信網(wǎng)絡,現(xiàn)場控制器采用RS485總線與通信管理器進行通信。通信管理器接收到現(xiàn)場設備運行數(shù)據(jù),然后將數(shù)據(jù)打成IP包,通過GPRS無線通信模塊接入GPRS網(wǎng)絡,再通過各種網(wǎng)關和路由將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠程監(jiān)控管理終端進行數(shù)據(jù)處理。遠程監(jiān)控管理終端通過GPRS無線通信模塊與現(xiàn)場通信管理器進行通信實現(xiàn)對各控制對象的遠程控制與管理。遠程監(jiān)控管理終端采用B/S網(wǎng)絡架構,設置數(shù)據(jù)服務器、Web服務器、通信服務器以及視頻服務器。數(shù)據(jù)服務器存儲系統(tǒng)的基本配置信息和隧道機電系統(tǒng)運行的歷史記錄信息,如亮度、工作電流、電壓、用電功率、車流量、設備工作狀態(tài)、設備故障信息等。同時,承擔自現(xiàn)場控制器發(fā)送的控制對象實時狀態(tài)信息的解析任務;Web服務器提供平臺的瀏覽、數(shù)據(jù)顯示及對對象監(jiān)控操作;通信服務器通過GPRS和TCP/IP通信,連接遠程服務器和現(xiàn)場控制器。視頻服務器為用戶提供視頻調用和監(jiān)控服務。在瀏覽器端,用戶通過IE等瀏覽器即可進行實時數(shù)據(jù)監(jiān)控。

2系統(tǒng)實現(xiàn)

2.1隧道通風控制

系統(tǒng)對隧道風機實現(xiàn)需風量變頻節(jié)能控制,通過采集隧道內煙霧、有害氣體濃度數(shù)據(jù),如二氧化碳、一氧化碳、一氧化氮等,通風控制器將數(shù)據(jù)與預先軟件設定的規(guī)范值進行比較分析,做出風機啟動控制指令,并傳輸至遠程監(jiān)控管理終端。本地通風控制器根據(jù)有害氣體濃度數(shù)據(jù),通過變頻器控制風機的轉速和風量,從而實現(xiàn)按需開啟風機,并能及時排除隧道內的有害氣體。這樣可以實現(xiàn)隧道風機轉速的動態(tài)變化,達到節(jié)能效果,其控制框圖如圖3所示。

2.2交通監(jiān)控

國省道公路隧道交通監(jiān)控設備主要包括車輛檢測器、車道指示器、交通信號燈、可變信息標志等。根據(jù)隧道交通實際運行情況,通過車輛檢測器采集隧道內車流量信息,計算隧道的車輛通行率,并判斷隧道通行擁堵情況。從而通過交通監(jiān)控控制器自動(或遠程操作)對車道指示器、交通信號燈、可變信息標志等設備進行控制,起到交通疏通與誘導的作用。保證車輛安全通行??刂平煌ㄐ盘栄b置的狀態(tài),實現(xiàn)隧道內的安全、高效行車,其控制框圖如圖4所示。

2.3隧道照明控制

照明控制總的原則是:“安全行車,按需照明”。采用智能雙控式照明節(jié)能控制,系統(tǒng)采集和分析洞外光照強度參數(shù),設定隧道內照明亮度折減系數(shù),調節(jié)隧道照明燈具的輸出光通量;采集隧道內車輛通行參數(shù),判斷隧道內是否有車通行,調節(jié)照明燈具的輸出光通量。無車時以低功率、低光通量維持隧道內行人通行的低照度要求的照明即可;有車時,根據(jù)采集到的洞外環(huán)境光強,實時匹配隧道內的照明亮度,調節(jié)照明燈具的光通量。其控制框圖如圖5所示,圖6為照明控制軟件流程。圖6中,依據(jù)有車、無車,晴天、陰天,白天、夜間等具體情況,進行本地和遠程監(jiān)控,輸出PWM脈寬調制信號,控制燈具輸出功率和輸出光通量。

2.4配電管理

系統(tǒng)在配電設備中增設一種電力綜合控制儀表,將配電系統(tǒng)工作的電壓、電流、功率、設備工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)采集,并通過本地配電綜合控制器傳輸至遠程監(jiān)控管理終端。管理終端通過無線通信管理系統(tǒng)可以實時反映隧道配電系統(tǒng)的運行狀態(tài),可以遠程操作控制配電設備。其控制框圖如圖7。

3總結

通過無線遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)在麗水市國省道公路隧道公路中的應用,實現(xiàn)了隧道管理的信息化、集成化、智能化以及遠程操控管理等。遠程監(jiān)控系統(tǒng)能及時發(fā)現(xiàn)隧道機電系統(tǒng)運行情況,能提高管理響應時間,能及時正確判斷隧道內突發(fā)事件,能大大減少管理成本,提高公路隧道的管理技術水平。通過加強對大規(guī)模國省道公路隧道通風、照明節(jié)能和安全行車的集中管控,能大大節(jié)約隧道能耗和管養(yǎng)成本,提高隧道行車安全指數(shù)和隧道通行率。無線遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)在國省道公路隧道應用后,在節(jié)能、降耗和提高管理技術水平、降低管理成本方面效果顯著,如更廣泛推廣后將具有更大的經(jīng)濟和社會價值。

作者:陳志軍 李承廣 傅長榮 諸葛申 單位: 麗水市海威光控科技有限公司 麗水市公路管理局

參考文獻:

[1]張洋,田志學.高速公路隧道交通監(jiān)視與控制系統(tǒng)[J].交通與計算機,2001,19(3):15-17.

[2]謝路鋒.特長公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)本地控制系統(tǒng)設計[J].中國交通信息產(chǎn)業(yè),2009,02:95-96.

[3]李祖文,胡紅波.高速公路隧道照明PLC控制系統(tǒng)研究[J].西部交通科技,2013,07:89-92.

[4]胡儉.公路隧道交通誘導與控制仿真系統(tǒng)的開發(fā)設計[J].河南科技,2011,02:41-42.