近年來，我國(guó)交通道路在迅猛發(fā)展中，其重要的組成部分隧道數(shù)量也在不斷上升。由于我國(guó)地理環(huán)境比較復(fù)雜，隧道集中監(jiān)控系統(tǒng)在公路的運(yùn)營(yíng)和管理以及緊急預(yù)案處理中發(fā)揮著極其重要的作用。因此，隧道監(jiān)控系統(tǒng)成為工程單位和公路營(yíng)運(yùn)管理單位共同關(guān)心的問題，建設(shè)穩(wěn)定、先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)以及擴(kuò)展性強(qiáng)的監(jiān)控系統(tǒng)成為當(dāng)前道路監(jiān)控的首要目標(biāo)。

        一、系統(tǒng)組成

        隧道按長(zhǎng)度分為短、中、長(zhǎng)隧道，一般中長(zhǎng)隧道（>250m及>1km）需要考慮的監(jiān)控設(shè)施會(huì)較多，集中監(jiān)控點(diǎn)也較多。中長(zhǎng)隧道按國(guó)家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求必須要配套監(jiān)控系統(tǒng)以保證隧道內(nèi)行車的安全和通暢。

        隧道的子系統(tǒng)主要包括：照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、CCTV電視監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、消防控制系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)等。主要涉及到的控制與檢測(cè)硬件有PLC控制器（監(jiān)控通風(fēng)、照明、消防水泵、車道/交通指示燈等）、車輛檢測(cè)器、亮度/照度檢測(cè)儀、風(fēng)速/風(fēng)向檢測(cè)儀、一氧化碳/能見度檢測(cè)儀、火災(zāi)報(bào)警主機(jī)、LED顯示屏、緊急電話、CCTV系統(tǒng)。

        從計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)采集方式上主要分為:PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、CCTV電視監(jiān)控系統(tǒng)、緊急電話/消防報(bào)警/廣播系統(tǒng)、LED顯示屏系統(tǒng)及緊急預(yù)案系統(tǒng)，做為計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件平臺(tái)是可以將五個(gè)子系統(tǒng)都集成在一個(gè)平臺(tái)上的，但就目前的實(shí)際情況來看，上位軟件與PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的接口最為成熟，其它子系統(tǒng)的通訊接口方式都有其獨(dú)立性的特點(diǎn)，需要進(jìn)行一些定制的接口開發(fā),實(shí)際的數(shù)據(jù)交換是必然的，這樣對(duì)組態(tài)軟件平臺(tái)就要有良好的開放性、兼容器及可擴(kuò)展性要求。

        二、解決方案

        目前的隧道監(jiān)控系統(tǒng)最重要的指標(biāo)是必須支持良好的C/S架構(gòu)、支持ODBC快速接口、支持OLE接口訪問、SDK開發(fā)包及WEB發(fā)布，力控ForceControl6.1組態(tài)軟件平臺(tái)是完全滿足以上幾項(xiàng)指標(biāo)的，上述指標(biāo)在隧道行業(yè)的功能特點(diǎn)十分明顯，也是解決數(shù)據(jù)通訊及采集的最有效方式。

        1）所有PLC設(shè)備的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)可以單獨(dú)與上位機(jī)通訊，當(dāng)然也可由主PLC集合所有從PLC的數(shù)據(jù)單獨(dú)與上位機(jī)通訊，上位機(jī)通訊采用單獨(dú)的服務(wù)器與PLC設(shè)備通訊，首先體現(xiàn)的是組態(tài)軟件的特點(diǎn)，建立IO設(shè)備組態(tài)和變量標(biāo)簽，將實(shí)際的IO設(shè)備通道值與變量標(biāo)簽對(duì)應(yīng)，這樣現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的數(shù)據(jù)就采集至監(jiān)控中心，然后組態(tài)軟件在服務(wù)器端下一步要做的步驟不是建立組態(tài)工藝畫面，而是進(jìn)行數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)后以網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器并占用內(nèi)存/CPU使用率最小的方式在后臺(tái)運(yùn)行，實(shí)時(shí)刷新與存儲(chǔ)需要的歷史數(shù)據(jù)，所有的畫面都不需要打開,依然保持服務(wù)器系統(tǒng)的運(yùn)行。數(shù)據(jù)流是通過局域（廣域）網(wǎng)與客戶端同步方式將數(shù)據(jù)體現(xiàn)于操作員站仿真的工藝畫面中，這樣不同的操作員站可定制不同的工藝畫面，在客戶端有圖形化的自主開發(fā)性能，這樣的C/S架構(gòu)既保證了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性也減少了交叉控制的沖突率。

        2）ForceControl6.1的ODBCROUTER組件適合于交通緊急預(yù)案分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合,將實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)以時(shí)間間隔方式或以變化率方式存儲(chǔ)至預(yù)案系統(tǒng)所需要的關(guān)系數(shù)據(jù)庫中,主要以模擬量值與故障報(bào)警值為主,向?qū)Х绞皆O(shè)置的過程省去了很多SQL腳本語句的編寫,簡(jiǎn)單、方便、快捷的為緊急預(yù)案分析系統(tǒng)提供了原始數(shù)據(jù)。

        3）OLE接口(DBCOM)訪問適合于目前絕大多數(shù)的高級(jí)編程環(huán)境（DELPHI、VB、VC++、.net等）中，直接加載已注冊(cè)至系統(tǒng)中的DBCOMOCX控件就能訪問到本地或遠(yuǎn)程的力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫（DB）中的數(shù)據(jù)，在預(yù)案分析系統(tǒng)中絕大多數(shù)開關(guān)量數(shù)據(jù)是不需要存儲(chǔ)的，因此直接訪問DB變量的方式來監(jiān)控，效率極高,減少了總是用ODBC來做數(shù)據(jù)通道的繁瑣性，以“ODBC+OLE接口”兩者相結(jié)合的方式優(yōu)化了監(jiān)控系統(tǒng)與緊急預(yù)案分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合。

        4）具有自身的軟件及通訊協(xié)議的LED顯示系統(tǒng)、車檢系統(tǒng)、緊急電話、消防、CCTV系統(tǒng)，目前所有組態(tài)軟件在交通隧道行業(yè)所包函的此類硬件驅(qū)動(dòng)都是屈指可數(shù)的，相當(dāng)少，在針對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)集成方案具體實(shí)施時(shí)就必須考慮以上幾個(gè)子系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)接口開發(fā)問題，力控SDK包制定了驅(qū)動(dòng)接口開發(fā)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，可由高級(jí)語言(VB/VC++)開發(fā)人員定制開發(fā)也可由力控驅(qū)動(dòng)部定制開發(fā)，硬件接口驅(qū)動(dòng)解析較為靈活。

        5）監(jiān)控系統(tǒng)WEB發(fā)布目前在隧道監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用較少，但信息化手段解決交通道路的管理問題終究是交通領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢(shì)，軟件的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)必須要先行。

        三、網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)

        由上圖可看出硬件通訊結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)集成方案都是全以太網(wǎng)的通訊結(jié)構(gòu)，由上位軟件通過定制的驅(qū)動(dòng)接口程序直接對(duì)車檢器及LED進(jìn)行訪問，PLC硬件的邏輯編寫與調(diào)試也全都在中控室直接下載或上傳，CCTV由矩陣的通訊接口與上位軟件通訊，緊急電話與消防系統(tǒng)可用API、ODBC等數(shù)據(jù)訪問方式獲取數(shù)據(jù)，這樣由客戶端操控的就是所有的隧道監(jiān)控子系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的整合較為完美。

        四、典型應(yīng)用案例

        1、陜西小康隧道高速公路監(jiān)控系統(tǒng)

        小康高速監(jiān)控系統(tǒng)是多種混合監(jiān)控系統(tǒng)的典型項(xiàng)目，其中王家臺(tái)隧道群和大棕坡隧道群是群控隧道的典型，而包家山特長(zhǎng)隧道又是長(zhǎng)隧道的典型。

        全線隧道監(jiān)控系統(tǒng)，不僅實(shí)現(xiàn)了交通監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控以及信息發(fā)布等監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際道路運(yùn)營(yíng)情況實(shí)現(xiàn)了多種預(yù)案方式，包含時(shí)序、時(shí)間段、分層分段控制，用戶可通過靈活多樣“一鍵監(jiān)控”為隧道的安全運(yùn)營(yíng)提供有效保障；實(shí)現(xiàn)了“路隧結(jié)合”的三級(jí)控制模式，意義重大；在報(bào)表模塊中，為用戶提供了“下鉆”功能，使用戶可以多角度多維度對(duì)隧道相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為隧道運(yùn)營(yíng)管理提供必要的參考和決策支持。

        2、寧波灣長(zhǎng)溪嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)

        長(zhǎng)溪嶺隧道總投資6300多萬元，分左右兩條隧道，右線隧道為上海至寧波方向，進(jìn)口位于慈溪掌起鎮(zhèn)長(zhǎng)溪村，出口位于江北南聯(lián)村，長(zhǎng)765米；左線隧道為反方向，長(zhǎng)775米，左右隧道凈寬各14.75米，高度7.5米，按三車道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，時(shí)速為120公里。據(jù)悉，長(zhǎng)溪嶺隧道是杭州灣跨海大橋南岸連接線工程首條隧道。

        3、廈門翔安海底隧道監(jiān)控系統(tǒng)

        北京三維力控科技憑借自身軟件的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和在隧道監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的豐富經(jīng)驗(yàn)，2009年11月5日，伴隨著我國(guó)內(nèi)地首條海底隧道——廈門翔安海底隧道的全面貫通，力控監(jiān)控組態(tài)軟件在國(guó)家重大工程項(xiàng)目中再次獲得成功應(yīng)用。

        翔安隧道是國(guó)內(nèi)第一條大斷面海底隧道，也是廈門有史以來規(guī)模最大的一個(gè)交通基礎(chǔ)設(shè)施工程。隧道起自廈門島五通，接廈門島內(nèi)仙岳路和環(huán)島公路，工程規(guī)模宏大，工程全長(zhǎng)8.695km，其中海底隧道長(zhǎng)6.05km，跨越海域?qū)捈s4200m，其規(guī)模與難度都堪稱世界級(jí)海底隧道工程。貫通后，廈門島與翔安區(qū)的車程將由1個(gè)半小時(shí)，縮短至8分鐘，大大推動(dòng)了海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)的開發(fā)建設(shè)。

        力控組態(tài)軟件在該項(xiàng)目的隧道監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮了巨大作用。該系統(tǒng)主要包括：隧道多級(jí)控制、聯(lián)動(dòng)控制、通風(fēng)控制、信息采集、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析及報(bào)表打印等多種功能，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隧道內(nèi)的一氧化碳濃度及能見度（CO/VI）等信息，結(jié)合氣象監(jiān)測(cè)、路況信息、火災(zāi)報(bào)警等，構(gòu)建成一個(gè)智能的、強(qiáng)大的軌道交通指揮系統(tǒng)。

        底層的PLC通過以太網(wǎng)與力控的IO服務(wù)器上傳到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)共享，充分發(fā)揮了力控監(jiān)控組態(tài)軟件通訊穩(wěn)定、傳輸效率高的特點(diǎn)。

        六、結(jié)束語

        交通隧道監(jiān)控系統(tǒng)引入組態(tài)軟件已經(jīng)是以后交通隧道管理的必然趨勢(shì)，目前大部分隧道系統(tǒng)都利用組態(tài)軟件預(yù)留了數(shù)據(jù)接口供管理層對(duì)未來實(shí)施信息化的全方位管理奠定基礎(chǔ)，以力控組態(tài)軟件為核心的信息化平臺(tái)也將發(fā)揮其重要的作用。