智能化集成技術(shù)在上海大連路越江隧道監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、    摘要：上海大連路越江隧道工程監(jiān)控系統(tǒng)集成項(xiàng)目，采用先進(jìn)的自主考分的監(jiān)控系統(tǒng)一體化平臺（iCentro View），充分利用和挖掘信息資源，形成高度集中監(jiān)控系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)密切連鎖關(guān)系，解決以往隧道監(jiān)控系統(tǒng)自動化孤島問題。采取必要的措施，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)固性，正常運(yùn)行近半年以來表現(xiàn)出系統(tǒng)的堅(jiān)固性和耐久性，成為上海市乃至該行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域令人矚目的一項(xiàng)工程 關(guān)鍵詞：智能化集成技 越江隧道 監(jiān)控系統(tǒng)  工程概況人們普遍認(rèn)為十九世紀(jì)是大橋發(fā)展世紀(jì)，二十世紀(jì)是高層建筑世紀(jì)，二十一世紀(jì)是向地下開挖世紀(jì)。我國“十五”期間，隧道建設(shè)長度將達(dá)到30

2、00公里，除鐵路隧道500公里外，其它主要為公路、地鐵等用途的隧道。隨著水底隧道建造技術(shù)的發(fā)展和國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，我國將會建造更多的越江跨海隧道，其中提高機(jī)動車輛隧道監(jiān)控系統(tǒng)集成水平也顯得越來越重要。下面以上海市大連路隧道監(jiān)控系統(tǒng)集成項(xiàng)目為例，闡述如何提高城市機(jī)動車輛隧道監(jiān)控系統(tǒng)集成的集中度、響應(yīng)度、可靠度基本思路。上海市大連路隧道全長2526m，是連接黃浦江兩岸機(jī)動車輛往來的交通樞紐。隧道結(jié)構(gòu)為雙孔雙向四車道盾構(gòu)式，每條車道寬375m、高45m，設(shè)計(jì)車速為40kmh。01年5月動工，03年9月正式通車。隧道監(jiān)控系統(tǒng)集成項(xiàng)目實(shí)施中兩個重要特點(diǎn)21總包管理的特點(diǎn)由一家技術(shù)實(shí)力強(qiáng)的集成商實(shí)行總承

3、管理，總承范圍包括系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)、設(shè)備采購、物流管理、施工管理、調(diào)試與開工管理等。業(yè)主僅對口一家，集中精力監(jiān)管技術(shù)指標(biāo)、質(zhì)量、進(jìn)度，這種做法符合國際工程管理慣例。集成商從系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)階段開始，直到調(diào)試開工為止負(fù)總責(zé)，因此必須始終把握弱電工程每一環(huán)節(jié)的特殊要求，使專業(yè)技術(shù)在設(shè)備采購、施工安裝、綜合調(diào)試等過程中發(fā)揮作用，采用規(guī)范的項(xiàng)目管理體制，使弱電工程整體品質(zhì)得到有效地控制。22系統(tǒng)集成管理的特點(diǎn)隧道監(jiān)控系統(tǒng)共有14個子系統(tǒng)(見圖1監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成)，面對系統(tǒng)集成管理存在兩個問題需要解決：(1)統(tǒng)一的人機(jī)界面管理在設(shè)備采購技術(shù)交流過程中了解到，各主要子系統(tǒng)都可以配置獨(dú)立的操作站

4、，并有獨(dú)立的人機(jī)界面和操作系統(tǒng)。面對設(shè)置眾多不同類型的子系統(tǒng)操作站，給隧道運(yùn)行操作和維護(hù)將帶來諸多不便。因此有必要建立一個統(tǒng)一的人機(jī)界面。(2)統(tǒng)一的信息管理隧道監(jiān)控系統(tǒng)中，存在許多跨子系統(tǒng)之間的連鎖關(guān)系，如火災(zāi)報警系統(tǒng)與廣播、視頻、大屏、設(shè)備監(jiān)控等系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)聯(lián)動功能，可變情報板和廣播系統(tǒng)存在著許多的文字顯示和廣播預(yù)案，這些預(yù)案的觸發(fā)信息來自不同的子系統(tǒng)等等?？紤]實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜的聯(lián)動功能，有必要建立一個監(jiān)控一體化平臺軟件，統(tǒng)一處理和存儲相關(guān)數(shù)據(jù)。23解決方案監(jiān)控一體化軟件平臺 (iCentroView)就上述兩個問題提出解決方案，該軟件在交通監(jiān)控領(lǐng)域經(jīng)多年使用和不斷完善，已成為成熟的智能化軟件

5、產(chǎn)品，是基于CMM4軟件開發(fā)體系，集TCPAP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、微軟操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、C+、Java和其它軟件產(chǎn)品于一體，采用模塊組合式架構(gòu)，形成具有與多種單體監(jiān)控設(shè)備連接能力的實(shí)時監(jiān)控軟件平臺。實(shí)時數(shù)據(jù)庫隨時收集和存儲各種人機(jī)界面所需的數(shù)據(jù)，同時通過特定功能模塊的處理，向各有關(guān)子系統(tǒng)發(fā)送控制指令，使視頻、音頻、無線頻道、控制數(shù)據(jù)在一體化軟件平臺上實(shí)現(xiàn)綜合監(jiān)控，有效地解決隧道監(jiān)控系統(tǒng)自動化孤島問題。在系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)過程中，子系統(tǒng)設(shè)備本身的性能與品質(zhì)固然重要，但在此基礎(chǔ)上還要強(qiáng)調(diào)該子系統(tǒng)連網(wǎng)能力是否滿足系統(tǒng)集成統(tǒng)一接口要求。作為系統(tǒng)集成商必須考慮提高系統(tǒng)集中度、降低通信接口處理成本、提供可靠而成熟的通信關(guān)

6、系、滿足系統(tǒng)響應(yīng)度等要求，并作為設(shè)備選型和衡量系統(tǒng)總體品質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。在此先決條件下，中央監(jiān)控系統(tǒng)與各子系統(tǒng)才能有效地進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，柔韌有余地進(jìn)行復(fù)雜的綜合控制，實(shí)現(xiàn)跨子系統(tǒng)之間的各種聯(lián)動控制功能。隧道監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)31監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)集中管理、分散控制系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)(見圖2大連路隧道監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖)。(1)上層采用基于NT平臺和交換式快速以太網(wǎng)的管理信息網(wǎng)；(2)中層采用基于雙光環(huán)網(wǎng)的設(shè)備控制網(wǎng)；(3)下層采用基于現(xiàn)場總線方式的現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)。32監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)為了保證系統(tǒng)長期運(yùn)行的穩(wěn)定性采取如下措施：(1)監(jiān)控系統(tǒng)最重要的設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)采用冗余的帶有自愈功能的雙環(huán)光纖網(wǎng)；(2)主服務(wù)器和中央

7、交換機(jī)采用冗余結(jié)構(gòu)；(3)由于人機(jī)界面數(shù)據(jù)采集來源與中央數(shù)據(jù)庫，所以中央操作室的5臺操作站形成互為冗余關(guān)系，即4臺操作站停機(jī)，另一臺操作站仍能完成所有監(jiān)控功能；(4)中央和遠(yuǎn)距離控制站使用的UPS設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)保持實(shí)時通信，對電源旁路、斷電、故障、電池充電容量()等中央隨時掌握情況；(5)監(jiān)控系統(tǒng)的供電電源裝置采用三級防雷措施，確保供電系統(tǒng)安全可靠；(6)中央控制室和弱電間均考慮防靜電措施，連油漆、裝飾布、操作臺、窗簾也考慮選用防靜電材料。采用精密空調(diào)和電動鎖玻璃門，有效地控制室內(nèi)溫度、濕度和塵埃。監(jiān)控系統(tǒng)的主要品質(zhì) (1)在局域網(wǎng)內(nèi)CRT畫面數(shù)據(jù)刷新和設(shè)定數(shù)據(jù)響應(yīng)時間均小于1秒，滿足隧道監(jiān)控

8、需求；(2)整體監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行近半年各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和功能均保持穩(wěn)定。4監(jiān)控系統(tǒng)的功能概略描述根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，形成充分利用和挖掘信息資源的條件，建成高度集中的監(jiān)控系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)之間密切聯(lián)動關(guān)系，進(jìn)一步提高監(jiān)控水平。(1)隧道兩端人口處設(shè)置的大型可變情報板和隧道內(nèi)江中段的可變情報板根據(jù)觸發(fā)條件和預(yù)案，可自動顯示動態(tài)文字。其中觸發(fā)條件有手動和自動2種方式，自動方式主要用于緊急狀態(tài)處理，如火災(zāi)報警預(yù)案等；(2)消防聯(lián)動功能經(jīng)現(xiàn)場多次隨機(jī)實(shí)際點(diǎn)火測試，根據(jù)火災(zāi)報警信息實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)跨子系統(tǒng)聯(lián)動功能，如：1)中央軟件選擇距火災(zāi)現(xiàn)場最近的攝像機(jī)鏡頭，并將火災(zāi)現(xiàn)場視頻畫面自動切換到中央操作室大屏幕上，供

9、操作人員判斷發(fā)生火災(zāi)的嚴(yán)重情況，可快速、準(zhǔn)確地選擇不同類別的緊急處理預(yù)案；2)同時廣播系統(tǒng)也自動切換到火災(zāi)區(qū)域，反復(fù)進(jìn)行警告性自動廣播；3)在隧道人口處的可變情報板自動顯示火災(zāi)報警動態(tài)文字； 4)隧道通風(fēng)用的射流風(fēng)機(jī)和集中排風(fēng)機(jī)有選擇性停止；5)安全逃生通道的正壓風(fēng)機(jī)自動啟動；6)交通禁閉燈有選擇性地點(diǎn)亮。連同消防處理系統(tǒng)的動作，如噴淋裝置在火災(zāi)位置進(jìn)行噴淋動作等共實(shí)現(xiàn)15項(xiàng)聯(lián)動處理功能。通過信息綜合利用，大大提高了對災(zāi)害發(fā)生的反應(yīng)速度和災(zāi)害處理能力。(3)隧道內(nèi)設(shè)置許多緊急電話，一旦緊急報警電話操作時，中央操作站CRT綜合監(jiān)視畫面上立即準(zhǔn)確地顯示報警位置，使操作人員在報警的第一反映時間內(nèi)確認(rèn)

10、發(fā)生事故地點(diǎn)，因?yàn)樵谒淼纼?nèi)發(fā)生交通事故時，司機(jī)往往說不清自己當(dāng)前的具體位置。(4)隧道內(nèi)采用全隧道無死角視頻監(jiān)視系統(tǒng)(CCTV)，視頻圖像顯示到可選擇的監(jiān)視器和大屏幕或操作站CRT畫面上。CRT畫面配置了遙控云臺操作控件，通過鼠標(biāo)控制快球的焦距和視角，監(jiān)視隧道出入口不同方位的交通情況。視頻信號通過光纖遠(yuǎn)距離傳送到當(dāng)?shù)亟痪块T和市政快速交通管理部門，同樣具有云臺操作功能。(5)同時隧道內(nèi)也使用了交通視頻檢測系統(tǒng)，綜合利用CCTV系統(tǒng)動態(tài)視頻信號，分析和檢測隧道內(nèi)車輛違章變道、逆行、低速或停止行使、車流量、可視度等10多項(xiàng)動態(tài)數(shù)據(jù)，為交通管理提供了實(shí)時數(shù)據(jù)和報警信息，提高了交通管控水平。(6)中央

11、控制室大屏幕根據(jù)需要隨時顯示路況視頻畫面或系統(tǒng)運(yùn)行綜合監(jiān)視畫面，綜合監(jiān)視畫面中除監(jiān)視風(fēng)機(jī)、水泵、交通燈、照明回路工作狀態(tài)外，還能顯示現(xiàn)場緊急電話、區(qū)域廣播、火災(zāi)地點(diǎn)，以及一氧化碳濃度、能見度、照度、水位值、電機(jī)電流值等模擬量參數(shù)，使操作人員一目了然地掌握隧道監(jiān)控系統(tǒng)全局狀況。(7)利用照度儀信號和控制模型，自動調(diào)節(jié)隧道出入口照明燈具的照度，防止黑洞和白洞效應(yīng)。通過分析儀測量一氧化碳濃度信號和控制程序，自動確定射流風(fēng)機(jī)啟動的臺數(shù)，即改善隧道環(huán)境條件又達(dá)到節(jié)能的目的。(8)雨排水泵除可以進(jìn)行機(jī)旁手動和中央手動操作外，還能根據(jù)液位自動啟動和停止，CRT畫面顯示蓄水池液位動態(tài)狀況，操作人員隨時掌握積水高度。(9)電源監(jiān)視畫面，可以看到整個變電所供電系統(tǒng)的狀況，主開關(guān)開閉狀態(tài)、母線電流、電壓值，有功、無功、視在功率值等動態(tài)數(shù)據(jù)都顯示在畫面中。通過CRT畫面對變電所高低壓盤進(jìn)線回路和母聯(lián)開關(guān)進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)遠(yuǎn)距離分合閘操作。結(jié)束語在工業(yè)控制領(lǐng)域，采用類似大連路隧道監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例很多，尤其在中大型連續(xù)化生產(chǎn)控制領(lǐng)域，可以說是比較成熟可靠的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。人們不必?fù)?dān)心主服務(wù)器宕機(jī)后監(jiān)控系統(tǒng)是