CN108038812A - 一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统，其包括子系统：通风系统、照明系统、交通监控系统、紧急电话系统、火灾报警系统、视频监控系统、有线广播系统、消防灭火系统、中央控制系统及综合联动系统，各子系统独立显示于各子分屏上；本发明的优点是，全面、系统解决隧道内发生的交通问题，具有实时性、可靠性、安全性、高效性的特点。

Description

一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统

技术领域

本发明涉及隧道管理系统，具体涉及一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统。

背景技术

近年来，随着我国市政快速公路隧道建设的不断发展，隧道监控系统无论建设规模、管理水平等都发生了较大变化；而且考虑到隧道形式的多样化，规模的大型化，监控系统的复杂化、智能化等发展趋势,传统的隧道监控模型已经不能满足日益发展的技术和管理需求。因此，有必要在现有管理模式下研究开发新的适应新管理模式和满足隧道监控技术要求的以节能为特点的新型业务平台集中的隧道监控软件以替代传统条件下的分立式、浅层集成的隧道监控软件系统。

城市路隧道内一般处于城市交通主干道，隧道内车流量大、空气流动性差，由于空间限制，一旦隧道内发生车祸、火灾等紧急事故，会造成交通中断时间较长，甚至引发安全事故，造成的社会影响巨大。对政府、投资单位、建设单位等造成大的影响。我国传统型公路隧道监控系统，因为多方面原因，存在诸多问题，在当今生活质量及出行安全要求下，已经不能够满足人们日常生活生产的需要。

本发明要解决的问题为：

1)城市公路隧道数据之间互联互通不畅，且数据格式不一；

2)浅层集成监控模式已无法满足管理需求，该模式只能初步的实现关联子系统的数据交互，但是无法做到业务统一标准的整合；

3)独立、分散式管理无法满足整体管理的要求，业务监控人员无法及时掌握整体业务平台的整体情况；

4)设备报警缺乏统一的集中管理机制，严重制约了业务管理的整体性和管理性，也无法做到智能化判断告警后应自动联动的系统。

现有中国专利文件CN107483889A公布了一种智慧工地管控平台的隧道监控系统，其主要是对施工现场情况进行实时监控，保护现场资料及设备安全完整，并在必要时进行紧急处理。与本发明解决的问题及产生的效果均不同。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统，其集通风系统、照明系统、交通监控系统、紧急电话系统、火灾报警系统、视频监控系统、有线广播系统、消防灭火系统、中央控制系统及综合联动系统于一体，全面、系统解决隧道内发生的交通问题，具有实时性、可靠性、安全性、高效性的特点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统，其包括子系统：通风系统、照明系统、交通监控系统、紧急电话系统、火灾报警系统、视频监控系统、有线广播系统、消防灭火系统、中央控制系统及综合联动系统，各子系统独立显示于各子分屏上。

所述通风系统设有区域控制器、CO/VI检测器、风速风向检测器、中间继电器、风机通风控制系统设备。

所述照明系统由隧道变电站集中供电并对其进行控制，其包括控制台、地图板、计算机网络、测光仪、照明灯具、变电所的综合控制柜及照明监控系统。

所述交通监控系统包括远程监控中心计算机、外场车道控制检测柜、车辆检测器、可变情报板、可变限速标志、交通信号灯、环形线圈、车道指示器，所述车辆检测器、可变情报板、可变限速标志、交通信号灯及车道指示器通过现场PLC控制终端进行控制。

所述紧急电话系统包括隧道洞内及洞外紧急电话及紧急电话控制台。

所述有线广播系统包括广播呼叫站、电源控制器、语音合成模块、双路前级放大器模块、音频矩阵切换模块、控制模块、通讯扩展模块、监听模块、功率放大器、功放检测模块、扬声器。

所述火灾报警系统包括集中火灾报警控制器、光电感烟探测器、感温火灾探测器、手动报警按钮。

所述视频监控系统包括于隧道内、洞口、变电所水泵房及配电间设置的若干摄像机。

所述消防灭火系统包括消火栓灭火系统、泡沫灭火系统及手提式干粉灭火器，所述消防灭火系统设有手动启动按钮。

所述中央控制系统设置于隧道监控中心，采用计算机进行隧道集中监控。

所述综合联动系统包括预案管理器及预案执行器两大模块。

进一步的，本发明采用分屏显示及控制技术、集中告警自动化技术及控制、业务平台深度集成技术、智能预案自动匹配技术、多任务多进程控制技术及动态故障树分析法进行系统整体控制。

进一步的，本发明采用及统一的协议标准接入各子系统数据。

进一步的，所述有线广播系统的控制模块包括中央控制模块、应急广播控制模块及输出控制模块，其扬声器包括强指向性号角扬声器及壁挂式扬声器。

进一步的，所述视频监控系统包括隧道设置的固定式摄像机34台，隧道两侧洞口各设置的1台室外型彩色遥控摄像机，变电所水泵房及配电间各设置的1套室内摄像机。

作为本发明的优选技术方案，所述交通信号灯为三显示或四显示信号灯

本发明的有益效果在于：

1)集成化

采用基于深层集中的模式，将通风系统、照明系统、交通监控系统、环境监控、视频监控、火灾报警等子系统的业务信息数据经过整合、集成后，达到查询一个综合信息，不必再到各个业务系统进行分别查询和人工处理，只要通过该平台就可以直接访问到，整合、集成后的数据是各异构业务数据的有机集成和关联存储，该模式形成一个整体式接口平台，避免了因各系统数据通讯格式不一致造成重复开发的问题；同时也简化了子系统接入。该系统，可作为今后城市公路隧道智能监控综合管控指挥的开发标准模版。

2)智能化

中心控制系统具有一定智能，提供有效的隧道通风智能控制、照明自动控制方案，首次应用动态故障树分析法，建立可靠性分析模型，设计实现了机电设备监控策略及联动模式，可根据采集到的隧道交通流量、环境参数、光照参数、风速等自动决定交通模式，然后再根据现场反馈的参数不断调整运营模式，根据预先设置的设备联动预案模式表对系统进行联动控制，使机电设备管控更加智能化、自动化、人性化，从而达到隧道最佳的运营方式。

3)组态化

隧道监控系统可方便地扩展，如扩展工作站，增加运营模式等，而这些均不需通过修改程序完成，只须用户通过计算机导行修改数据库及监控流程即可完成，极大地满足了用户现场工作需要。具有实时性、可靠性、安全性、高效性的特点。

4)综合化

隧道监控系统能综合隧道内所有机电设备、各串口设备及电力设备、各子系统监控计算机等，提供全方位综合化联动控制。隧道监控系统不仅能提供对有关机电设备的监控，也能提供其运营资料信息，形成报表及记录，供有关管理者决策使用，隧道监控系统综合管理各个子系统，使其联合运作，充分发挥了机电设备的性能，在发生灾害情况下联合运作，启动迅速，可有效地帮助运营人员抢险救灾。

多分屏显示及控制技术使得不同显示器可以显示不同的子系统，可以细致地监控各个子系统，更具有全面性；同时操作方便，可以像操作单台计算机一样操作任何子系统的界面，提高工作效率。

集中告警自动化技术及控制能够减少管理成本、提高维护效率，进一步提高管理总体水平。

业务平台深度集成技术，通过结构化的综合布线和各种信息、网络技术，将各个分离的设备、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统中，使资源达到充分共享，实现业务集中、高效、便利的管理。通过控制中心集成和现场结合的方式解决了现场设备分散、子系统联动实时性不高、软件开发难度大、周期长的顽疾，达到快速开发、稳定可靠、联动实时、成本低廉的目的。

智能预案自动匹配技术为隧道监控的各个子系统提供相应的联动服务，包括：火灾子系统、紧急电话子系统、CCTV子系统、事件检测子系统、广播子系统等，提供安全、可靠、不间断的一体化工作通信平台。结合新的道路运营管理体制，能可靠、统一、集中、高效地对各路段进行运营和管理，并当紧急情况发生时能提供相应的联动预案，做出一体化联动。当发生火灾、交通事故、交通阻塞、隧道养护维修、紧急停电等异常情况时，能迅速定位事故位置，提供各个分阶段的各种联动预案和智能人性化提示，帮助操作员了解隧道内事故状态和实际情况，确认实际情况后，及时向上级领导汇报隧道内情况，并做出联动控制处理，并最终在监控系统的全方位控制下解决事故。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统整体架构图；

图2为本发明业务集成框架图；

图3为本发明通风系统框图；

图4为本发明照明系统框图；

图5为本发明火灾报警系统框图；

图6为本发明实施例中火灾联动控制方案流程图；

图7为本发明基于动态故障树分析法的监控系统结构图；

图8为本发明多分屏显示及控制示意图；

图9为本发明集中告警网络拓扑图；

图10为本发明隧道监控系统的异常情况处理流程图。

具体实施方式

如图1所示的一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统，其包括子系统：通风系统、照明系统、交通监控系统、紧急电话系统、火灾报警系统、视频监控系统、有线广播系统、消防灭火系统、中央控制系统及综合联动系统，各子系统独立显示于各子分屏上。

各系统如何协作，合理配置更好的保障隧道内安全运行，需要将各系统集成化，而基于深层集成模式的市政隧道监控系统的业务集成基本架构如图2所示。

一、各子系统介绍

1、如图3所示的通风系统：

车辆通过隧道时汽车排放的尾气在隧道内会不断累加，使隧道内空气质量下降，废气中的有害气体主要成分为CO和NO，隧道越长，依靠车行速度产生的自然风力越不能及时有效的排除隧道内的废气，当气体浓度达到一定值时，就会使人感到恶心，头痛，甚至呼吸困难，因此必须增设通风设备。

所述通风系统设有区域控制器、CO/VI检测器、风速风向检测器、中间继电器、风机通风控制系统设备。区域控制器通过DI/DO接口连接风机启动柜的继电器触点，并根据系统指令直接控制风机启、停、正转和反转，并采集风机的工作状态和故障信息。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进行控制，也可以直接人工控制。

本发明隧道采用全射流通风方式，隧道全长为一个通风分段。根据规范要求，在隧道的单洞内各配置2台CO/VI检测器和1台风速风向检测器。隧道通风控制子系统具备正常工况条件下和火灾工况条件下的通风控制功能。正常工况包括正常交通流工况、交通阻塞工况。在正常工况条件下，系统应能根据隧道内的能见度、一氧化碳浓度和风速风向检测值，以最经济的方式为隧道提供满足安全营运条件的通风量。在火灾工况条件下，系统有排烟控制功能。

隧道的通风子系统控制一种自动检测、计算机控制的监控系统，采用远动控制和就地控制相结合的控制方案。

2、如图4所示的照明系统：

由于隧道内、外的亮度差别大，因此司机在进出隧道时可能会产生视觉黑洞问题，因此如何使驾驶员适应隧道内外的亮度差，以保证行车安全，节约用电，是隧道照明控制子系统的重要目的。

隧道的照明系统是由隧道变电站集中供电的，其控制也是通过变电站来集中控制。因此，对隧道内照明系统的控制可通过控制洞口变电所内低压柜的相应回路来实现。变电所工控机通过获取的光强监测器参数自动调节隧道照明亮度，通过工业以太网将有关信息传送至上级隧道管理所，并接受来自上级隧道管理所的控制指令。

照明系统包括控制台、地图板、计算机网络、测光仪、照明灯具、变电所的综合控制柜及照明监控系统。系统不间断地检测隧道口处实际光线亮度值，并把检测值传至监控计算机系统进行综合处理，根据控制方案，对变电所现场控制端下达控制命令，实现对照明的控制。可达到保障安全、节约能源的目的。

正常情况下照明控制根据洞口外部亮度的强弱、入口灯光的加强部分，照明分为下面几类：基本照明、紧急照明、加强照明、场外照明、变电所照明。

照明控制根据洞口外部亮度的强弱、入口灯光的加强部分，照明分三级，基本照明分白天和夜间二级，出口加强部分照明分一级。通过测光计有选择地开启可关掉成组的照明灯。分组的亮度值在施工时通道测试选定，可以根据季节变化予以调整。其控制关系如下表：

照明系统提供根据光强检测值来控制照明和通过时间/季节变换来控制照明，以保证省电、有效的控制照明系统。

3、交通监控系统

所述交通监控系统包括远程监控中心计算机、外场车道控制检测柜、车辆检测器、可变情报板、可变限速标志、交通信号灯、环形线圈、车道指示器。该子系统将采集到的交通数据(车辆数、车辆速度、车辆占有率)通过现场总线网络系统以及隧道现场控制网络预处理后，通过现场PLC控制终端直接控制车辆检测器、车道指示器、三显示或四显示信号灯、可变情报板、可变限速标志的显示。同时把采集的各种交通数据传至远程监控中心，综合处理各种信息，确保对进出隧道的车辆提供正确的引导，保障车辆正确和安全的通过隧道。

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。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；

在隧道两端入口龙门架设可变信息标志，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。

4、紧急电话系统：

所述紧急电话系统包括隧道洞内及洞外紧急电话及紧急电话控制台，隧道洞内按200m左右设置1台紧急电话，经通信线缆进隧道管理所紧急电话控制台。

紧急电话用于隧道日常巡检上下位机的通讯手段，隧道内部检修不同部位间维修人员之间以及与隧道管理所之间的正常通信；当隧道内发生火灾、阻塞、交通事故、自然灾害或者车辆违章等情况时，监控所可通过本系统，对隧道内的任何相邻区域的有关人发布指令、通知，进行人员、车辆调度和组织疏散引导等工作。数紧急电话系统主要设备包含数字程控调度交换机、交换及外围设备、程控话务台、程控调度台、紧急电话分机(室内型、隧道专用型)、双音频电话机等。

5、有线广播系统

所述有线广播系统包括电源控制器、语音合成模块、双路前级放大器模块、音频矩阵切换模块、应急广播控制模块、中央控制模块、通讯扩展模块、监听模块、功率放大器、功放检测模块、输出控制模块、强指向性号角扬声器、壁挂式扬声器。

广播系统功能主要包含以下6点：

1)广播的功能主要是控制设置在隧道内和隧道口的扬声设备进行广播，中央控制室可以通过音区多路切换选择，在广播控制台上设置多个按键(按键数量应能满足音区分配需要)，每个按键控制一个音区，并能实现全播和选拨。

2)数字语音实时录音功能，并能存入硬盘可随时对录音电话进行检索和重放。

3)监听模块，按负载区监听键，即可对该负载区的广播内容进行监听。

4)负载监控，能对各终端负载进行远程自动检测，出现故障即向主机报警，并在广播主机控制台上显示出来。

5)远程电话自动指挥广播，设置电话接入端口，当打入电话需要广播时，按下电话接入键即可实现远程电话的扩音广播，如，火警电话。

6)联网功能，系统配置局域网接口，以便与监控计算机网络相连，将系统状态如扬声器的开、关、故障等信息传到监控计算机。

6、如图5所示的火灾报警系统：

隧道电气设备及运行车辆偶然发生火灾后，火灾蔓延速度快、通道交通堵塞比较严重，产生的浓烟高温，导致行车视线受阻，车辆行人疏散困难，加之隧道内作业面和救援途径较小，火灾扑救工作困难。为有效防止火灾及火灾造成的巨大损失，就需要多个系统的配合，照明、交通系统、监控系统、广播系统、通风系统、消防灭火系统等密切配合，相互协调。控制火灾的蔓延、减少经济损失和人员伤亡。

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。本工程火灾自动报警子系统采用感温光纤火灾自动报警系统和手动报警系统相结合的方式，具备自动和手动报警双重功能。该系统包括集中火灾报警控制器、光电感烟探测器、感温火灾探测器、手动报警按钮。

本发明中，隧道监控中心设1台火灾报警主机和光纤测温主机，此外，隧道洞内按50m间距布设火灾报警综合盘。

火灾报警综合盘均以总线方式连接，将洞内火灾报警信息传输至洞口端变电所内的火灾报警主机。每座隧道的左、右洞各为一个独立的报警回路，即每座隧道的火灾报警主机连接两个报警回路。

此外，隧道火灾报警子系统能对消防水池、消防水泵、防火卷帘门、消防灭火设施等消防设施进行联动控制和状态检测，本设计采用隧道区域控制器实现此功能。消防水池的水位检测和水泵启停控制分别由区域控制器AI和DO单元实现，水泵的启停根据消防稳压罐的压力值状态来控制。防火卷帘门的设备状态和控制信息分别由区域控制器的DI和DO单元实现。火灾发生时，监控系统显示火灾报警位置，系统能直接输出报警电压，点亮模拟屏上相应位置的区段报警灯，同时发出声光报警。同时向中心计算机提供火灾信息，自动控制隧道风机，按火灾排烟方案运转，自动开启相应区段的电视摄像机录像，帮助值班员确认灾情。报警信号出现时，计算机能自动记录、储存、并立即打印出报警记录。

7、视频监控系统

所述视频监控系统用于直观地、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。隧道共设置固定式摄像机34台，在隧道内按每100米左右设置固定摄像机，顺车辆行驶方向设置。在隧道两侧洞口各设置1台室外型彩色遥控摄像机(枪机)。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。此外，变电所水泵房及配电间各设置1套室内摄像机。

隧道监控图像采用视频光端机通过光纤传输方案。任意一路图像均可在监控主机上实时显示，隧道管理所可对隧道外场遥控摄像机进行控制，并对隧道视频图像进行循环编码存储，当有事件时，有触发信号保存事件前后的录像。

8、消防灭火系统：

城市公路隧道处于低洼地势，雨水很容易大量流入隧道内造成隧道路面积水，水泵控制系统就是通过系统检测及时有效的发现问题，及时排出隧道与水泵房内的积水，保障隧道内道路安全通畅。

所述消防灭火系统包括消火栓灭火系统、泡沫灭火系统及手提式干粉灭火器，消火栓箱内设手动启泵按钮一个，接入消防灭火系统联动。

9、中央控制系统：

中央控制系统设置在隧道监控中心，使用计算机收集和处理其他分系统传递过来的信号，可以实现隧-监控的集中显示并对隧道运营的综合决策方案提供参考依据。

10、综合联动系统：

综合联动系统为本发明的一套辅助子系统，包括预案管理器及预案执行器两大模块。

预案管理器，为外部应用程序，可放置局域网内的任意工作站上，由隧道管理所系统管理员进行监控系统预案的编制、编辑和删除操作。管理员可根据监控系统中提供的报警点，针对每一个独立的报警点，制定一系列紧急事故处理预案；在预案中，管理员可编制各种执行步骤和执行动作，具体到指定预案中按指定顺序对监控系统中的指定数据库变量进行预控制值的设定，便于预案执行器的相关预案动作的执行。

预案执行器，为本监控系统的内部嵌入组件，根据预案的相应的条件判断，来触发预案执行器。当隧道内发生紧急事故时，本监控系统可自动检测出事故发生地点、事故类型等信息，同时在监控画面的相应事故点以动画闪烁方式向操作员告警，如果事故点并不在当前监控画面中，则系统自动切换当前事故点画面为当前画面，将事故点最为明显的反馈给操作员；与此同时，系统触发预案执行器，根据系统预先制定好的预案，列举出当前此事故点可用的有效预案反馈给操作员，操作员浏览各种预案以及预案中的相关步骤和执行动作后，选择一种预案进行下发执行；操作员可进行人工单步预案执行，亦可交给本系统进行全预案自动执行。

本系统中的预案子系统为重要部分，当隧道事故时，它将调动所集成的所有子系统进行联动控制，包括控制交通信号灯的红黄绿灯、车道指示器的绿箭/红叉、射流风机的正/反转启停、情报板的文字/图片的命令下发、交通/火灾/电话事故报警单元的动画和声光报警、照明的控制、监控画面的自动切换、事故点的自动定位、CCTV子系统各个摄像头视频信号的自动切换等等。

二、实施例

如图6所示，以火灾的联动控制方案为例。

1)当隧道内火灾检测器、手动报警按钮、紧急电话发出火灾报警信号时，“监控中心值班人员”立即将监测画面切换至相应的摄像机监测区段进行火灾验证，系统自动实时录像。当确认发生火灾后，立即向“监控中心负责人”报告火灾案情，请求执行火灾预案,得到“监控中心负责人”授权后，“监控中心值班人员”立即执行相应的火灾预案，即隧道控制系统由正常情况下的系统控制方式转入相应火灾情况下系统控制预案，进行通风、照明、交通系统联动控制。同时报告路政执法大队、火警119、交警110、急救120等相关单位，并请求相关部门派专业人员到现场负责指挥、调度以及进行人员救援和火灾灭火工作。

2)关闭隧道，禁止车辆继续驶入隧道，并发布火灾信息。即两隧道洞口的三显信号灯均显示为“红灯”禁止通行，可变限速标志显示为“0”，可变情报板显示为“隧道火灾，禁止通行”。隧道管理人员立即进入隧道，组织疏散、救援、灭火。

3)按照火灾情况下开启相应的风机，进行火灾通风，阻止烟雾逆流。开启隧道内所有的照明系统便于救火及人员的逃生。

4)火灾上游的车道控制器沿行车方向改红灯禁止车辆继续前行。

5)在上一步完成约1.5-2分钟后，开启上游所有横通道门，打开横通道指示器。火灾上游人员弃车，从横通道进入到非火灾隧道进行疏散，并且保证紧靠火灾点的两条横通道的风流是由非火灾隧道流向火灾隧道，避免烟雾污染正常隧道的环境，从而对行人造成伤害。

6)广播系统由报警状态切换进行广播，引导人员进行疏散。

7)在人员疏散完成后，组织相关人员进行灭火，当火势不能控制时，等待专业消防队。

8)专业消防队进行灭火。

9)灭火后，由交警部门和公路管理部门进行现场勘察，共同研究决定两隧道是否恢复正常交通。

三、集成方案

浅层集成法是通过将分散的集成，通风系统、照明系统、交通监控系统、视频监控、火灾报警等子系统简单的集成，其核心就是通过通信模块将各子系统进行数据交互。考虑到设备存在不同的厂家，因此，基于业务集成模式采用通过深度集成代替浅层集成。采用基于深层集中的模式，将所有监控业务均通过该平台展示给监控值班员，该模式形成一个整体式接口平台，通过分屏多任务原则，利用多任务多线程原理独立显示各业务系统于子分屏上。该平台采用统一的协议标准接入各子系统数据，避免了因各系统数据通讯格式不一致造成重复开发的问题；同时也简化了子系统接入。同时，采用类似地铁集中告警的模式，根据报警系统的优先级以及强制类型将报警界面实时显示于独立的集中告警显示器。

如图7所示，应用动态故障树分析法，建立可靠性分析模型，设计实现了机电设备监控策略及联动模式，在不同工况下与预警系统配合，根据预先设置的设备联动预案模式表对系统进行联动控制，使机电设备管控更加智能化、自动化、人性化。该系统可作为今后城市公路隧道统一开发标准模版。

四、关键技术

1、多分屏显示及控制技术

如图8，控制中心采用分屏技术来进行显示，不同的显示器显示不同的功能流程，可以同时观察和监视若干个功能块。采用基于深层集中的模式，将所有监控业务均通过该平台展示给监控值班员，该模式形成一个整体式接口平台，通过多分屏的方式进行。该平台采用统一的协议标准接入各子系统数据，避免了因各系统数据通讯格式不一致造成重复开发的问题。

多分屏显示及控制的优点：

1)不同显示器可以显示不同的子系统，可以细致地监控各个子系统，更具有全面性。

2)操作方便，可以像操作单台计算机一样操作任何子系统的界面，提高工作效率。

2、集中告警自动化技术及控制

集中告警自动化技术是一个以告警信息采集和处理为核心的传输信息管理技术。基于业务集中模式的隧道监控，将分散的各子系统集中整合，采用类似地铁集中告警的模式，根据报警系统的优先级以及强制类型将报警界面实时显示于独立的集中告警显示器。本系统利用已有的硬件资源，通过集成和整合实现传输网全网范围内设备告警信息的集中显示和处理。集中告警管理系统管理的告警信息来自于传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线系统、广播系统、闭路电视监控系统、时钟系统、电源系统在控制中心的网管终端，同时集中告警管理系统在接收到这些子系统的告警信息后，向隧道监控系统输出告警信息。具体网络拓扑如图9所示。

集中告警具有以下优点：

1)减少管理成本：设置了集中告警后，只需要在监控中心值班室安置一台终端，就可以时时对各系统故障进行监视，能大大减少集成系统的操作复杂性、降低对于值班人员的技术要求。

2)提高维护效率：GUI模式人性化的人机界面，有利于在第一时间发现故障，获取故障信息，进行声光报警，及时通知维护人员进行统一维护。

3)提高管理水平：集中告警可以进行故障统计、故障分析，可以形成统一的故障报表，便于统一的故障管理，进一步提高管理的总体水平。

3、业务平台深度集成技术

考虑到设备存在不同的厂家，采用通过深度集成，能够兼容所有厂家协议的基于深度开发OPC架构的接口通信平台。通过结构化的综合布线和各种信息、网络技术，将各个分离的设备、功能和信息等集成到相互关联的、统一和协调的系统中，使资源达到充分共享，实现业务集中、高效、便利的管理。

按照核心技术流程，经分析、对比、论证，决定采用混合适度集成法，运用多模式表控制、环控限令控制、异常工况联动控制等技术，具有多协议集成化复用功能，实现了动态智能管理。

混合适度集成模式的思想，其核心思想是：构建一个分层分布式的计算机集成系统平台，将通风系统、照明系统、交通监控系统等直接集成在一起，火灾自动报警、广播、操作界面集成在一个操作平台上，通过接口平台与综合监控系统进行数据交互，同时监控这些系统实现各专业子系统的联动，实现全系统统一协调管理。车辆段适度集成模式主要分为控制中心集成、现场集成两种模式。

1)控制中心适度集成方式

控制中心集成就是将原各分立的子系统的在控制中心集成一个系统，建立统一的系统平台、统一的系统硬件配置。控制中心集成方式在控制中心做到信息互通、资源共享、节省控制中心设备投资。控制中心负责全隧道各种设备的工作状态、故障报警、各子系统之间的联动控制。

2)现场适度集成模式

现场集成是一个集成自动化程度最高，它是将隧道内需要监控的现场设备联动控制逻辑集成到分布在各个区域的PLC控制器内，这是实现系统集成最好的一种方式。基于此，通过搭建仿真实验室的方式对各种控制方式进行了验证，并完美的实现了现场适度集成的模式。

通过控制中心集成和现场结合的方式解决了现场设备分散、子系统联动实时性不高、软件开发难度大、周期长的顽疾，我们通过该集成模型达到了快速开发、稳定可靠、联动实时、成本低廉的设计目的。

4、智能预案自动匹配技术

在高速公路隧道监控系统中，异常情况处理是关键。隧道监控系统的异常情况实现流程如图10所示。为隧道监控的各个子系统提供相应的联动服务，包括：火灾子系统、紧急电话子系统、CCTV子系统、事件检测子系统、广播子系统等，提供安全、可靠、不间断的一体化工作通信平台。结合新的道路运营管理体制，能可靠、统一、集中、高效地对各路段进行运营和管理，并当紧急情况发生时能提供相应的联动预案，做出一体化联动。当发生火灾、交通事故、交通阻塞、隧道养护维修、紧急停电等异常情况时，能迅速定位事故位置，提供各个分阶段的各种联动预案和智能人性化提示，帮助操作员了解隧道内事故状态和实际情况，确认实际情况后，及时向上级领导汇报隧道内情况，并做出联动控制处理，并最终在监控系统的全方位控制下解决事故。

主要功能模块的实现原理：

1)隧道交通控制

隧道监控系统周期采集并显示交通状态。交通异常报警后，系统自动提供离事发点最近的摄像机编号，通过视频计算机自动将图像切换到大屏幕，通过图形计算机自动进行声音报警。交通异常确认后，操作员通过确认处理预案或手动进行交通控制，并将操作日志归档备查。

2)隧道通风控制

隧道监控系统周期采集并显示风机状态，故障报警信息，现场人工操作记录。得到通风报警后通过图形计算机自动进行声音报警。确认后，操作员通过确认处理预案或手动进行通风控制，并将操作日志归档备查。

3)火灾事故处理

隧道监控系统周期采集并显示火灾检测数据和曲线。火灾报警时，可在控制台和地图板上实时显示并进行声光报警，自动通过视频计算机提供离事发点最近的摄像机编号，并将视频图像切换到大屏幕。火灾报警被确认后，操作员通过火灾报警处理预案或手动，联动交通控制系统、通风控制系统、照明系统、广播系统、可变情报板、可变限速标志等进行火灾事故处理。并将火灾地点、时刻、操作员识别码等有关信息记入数据库中。

4)隧道照明控制

隧道监控系统周期采集并显示各照明回路状态，现场人工操作记录。得到照明报警并确认后，操作员通过确认处理预案或手动进行照明控制，并将操作日志归档备查。

5)隧道消防检测

可实时显示消防水池水位状态、水源水位状态、消防水泵工作和故障状态。

6)广播系统控制

监控系统监视有线广播系统的工作状态，系统故障能以告警方式通知操作人员并在地图板上显示。在隧道管理计算机和现场控制计算机间提供有线广播的备用音频通道。

5、多任务多进程控制技术

外场监控设备状态实时显示，外场监控设备采集数据实时显示，可变信息编辑、控制显示，事故、异常事件处理报警，设备运行状态检测，隧道通风控制，隧道照明控制，数据统计分析等任务、各个进程并发执行，互不干扰，隧道综合监控系统能够同时处理命令下发和数据采集指令，提高系统的运行效率，有效地利用资源。

五、基于深层集成模式带来的变化

1、集成化

采用基于深层集中的模式，将通风系统、照明系统、交通监控系统、环境监控、视频监控、火灾报警等子系统的业务信息数据经过整合、集成后，达到查询一个综合信息，不必再到各个业务系统进行分别查询和人工处理，只要通过该平台就可以直接访问到，整合、集成后的数据是各异构业务数据的有机集成和关联存储，该模式形成一个整体式接口平台，避免了因各系统数据通讯格式不一致造成重复开发的问题；同时也简化了子系统接入。该系统，可作为今后城市公路隧道智能监控综合管控指挥的开发标准模版。

2、智能化

中心控制系统具有一定智能，提供有效的隧道通风智能控制、照明自动控制方案，首次应用动态故障树分析法，建立可靠性分析模型，设计实现了机电设备监控策略及联动模式，可根据采集到的隧道交通流量、环境参数、光照参数、风速等自动决定交通模式，然后再根据现场反馈的参数不断调整运营模式，根据预先设置的设备联动预案模式表对系统进行联动控制，使机电设备管控更加智能化、自动化、人性化，从而达到隧道最佳的运营方式。

3、组态化

隧道监控系统可方便地扩展，如扩展工作站，增加运营模式等，而这些均不需通过修改程序完成，只须用户通过计算机导行修改数据库及监控流程即可完成，极大地满足了用户现场工作需要。具有实时性、可靠性、安全性、高效性的特点。

4、综合化

隧道监控系统能综合隧道内所有机电设备、各串口设备及电力设备、各子系统监控计算机等，提供全方位综合化联动控制。隧道监控系统不仅能提供对有关机电设备的监控，也能提供其运营资料信息，形成报表及记录，供有关管理者决策使用，隧道监控系统综合管理各个子系统，使其联合运作，充分发挥了机电设备的性能，在发生灾害情况下联合运作，启动迅速，可有效地帮助运营人员抢险救灾。

基于深层次集成化模式的市政隧道智能综合指挥管控系统已经在实际中投入运营，且效果良好，经多次系统实际值与预测值调整。业主反映良好，后续新增并入的消防信号专用通信基站系统运行也能完美匹配。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统，其特征在于，其包括子系统：通风系统、照明系统、交通监控系统、紧急电话系统、火灾报警系统、视频监控系统、有线广播系统、消防灭火系统、中央控制系统及综合联动系统，各子系统独立显示于各子分屏上；

所述通风系统设有区域控制器、CO/VI检测器、风速风向检测器、中间继电器、风机通风控制系统设备；

所述照明系统由隧道变电站集中供电并对其进行控制，其包括控制台、地图板、计算机网络、测光仪、照明灯具、变电所的综合控制柜及照明监控系统；

所述交通监控系统包括远程监控中心计算机、外场车道控制检测柜、车辆检测器、可变情报板、可变限速标志、交通信号灯、环形线圈、车道指示器，所述车辆检测器、可变情报板、可变限速标志、交通信号灯及车道指示器通过现场PLC控制终端进行控制；

所述紧急电话系统包括隧道洞内及洞外紧急电话及紧急电话控制台；

所述有线广播系统包括广播呼叫站、电源控制器、语音合成模块、双路前级放大器模块、音频矩阵切换模块、控制模块、通讯扩展模块、监听模块、功率放大器、功放检测模块、扬声器；

所述火灾报警系统包括集中火灾报警控制器、光电感烟探测器、感温火灾探测器、手动报警按钮；

所述视频监控系统包括于隧道内、洞口、变电所水泵房及配电间设置的若干摄像机；

所述消防灭火系统包括消火栓灭火系统、泡沫灭火系统及手提式干粉灭火器，所述消防灭火系统设有手动启动按钮；

所述中央控制系统设置于隧道监控中心，采用计算机进行隧道集中监控；

所述综合联动系统包括预案管理器及预案执行器两大模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统，其特征在于，其采用分屏显示及控制技术、集中告警自动化技术及控制、业务平台深度集成技术、智能预案自动匹配技术、多任务多进程控制技术及动态故障树分析法进行系统整体控制。

3.根据权利要求1所述的一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统，其特征在于，其采用及统一的协议标准接入各子系统数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统，其特征在于，所述有线广播系统的控制模块包括中央控制模块、应急广播控制模块及输出控制模块，其扬声器包括强指向性号角扬声器及壁挂式扬声器。

5.根据权利要求1所述的一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统，其特征在于，所述视频监控系统包括隧道设置的固定式摄像机34台，隧道两侧洞口各设置的1台室外型彩色遥控摄像机，变电所水泵房及配电间各设置的1套室内摄像机。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种基于深层集成模式的市政隧道智能综合指挥管控系统，其特征在于，所述交通信号灯为三显示或四显示信号灯。