惠永
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摘要：截至2019年底，中国高速公路通车总里程已达1426万公里，位居世界第一。随着国内高速公路的大量建成和投入使用，高速公路机电系统的运维养护问题日益突出。早期建设的路段机电系统闩渐落后，常规的运维养护工作在技术上也相对原始，但与此同时，一些新的技术已成功应用在其他地区的机电系统改建和常规运维养护中，因此推广新技术将成为国内高速公路运维养护工作的一种新趋势。
关键词：高速公路;隧道监控;创新方案;
引言
高速隧道监控系统结构复杂，故障频发且安装在偏远地区，检测与维修定位较为困难，因此行业内对提高其故障诊断能力有着迫切的需求。良好的故障诊断能力有助于使用方及时掌握设备的状态，方便进行维修活动，从而降低寿命周期费用。
1高速公路监控系统介绍
1.1通风控制系统
风机控制方式分为自动控制和手动控制，采用自动控制为主、手动控制为辅的方式。（1）自动控制方式：由CO检测器、VI检测器、风向风速检测器、区域控制器以及管理计算机等组成。系统通过对隧道内的CO值、VI值及风向风速值的测定对隧道内的风机实行控制，以满足隧道在封闭环境下的通风要求。（2）手动控制方式：手动控制应包括在监控分中心的手动控制以及变电所的手动控制，且手动控制方式应有联动控制和单独控制两种方式。联动控制预先确定通风量档次，通过单手操纵风量各档按钮，使其相关仪器和机械产生联动。当自动控制系统出现故障或检修时可使用联动控制，当发生火灾时宜采用人工手动控制。
1.2环境监测子系统
通过对CO／VI、光强检测器、风速风向检测器等设备检测隧道内CO浓度、能见度和风速风向情况，由区域控制器（ACU）采集数据，将检测数据与标准值比较，从而控制风机的启停.
1.3交通监控系统
交通监控系统设备主要包括可变情报板、微波车辆检测器、车道指示器、交通信号灯及隧道交通诱导设备等。隧道交通监控系统可将采集到的各种交通数据汇接至隧道PLC设备，经过光纤传送至管理中心，由隧道交通监控计算机自动管理、控制或人工干预管理和控制车道指示器、交通信号灯，并可与路段监控信息综合比对处理后，来控制调整限速标志及可变情报板内容，从而对隧道内及沿线道路的交通流实施有效管理及控制。
1.4视频监控子系统
隧道监控子系统由隧道外场摄像机、图像传输设备、中控室内闭路电视监控等组成。接入交换机通过光纤与监控室千兆交换机组成自愈环网，交换机与视频管理服务器连接，可实现自愈环网内每路视频信息的调度、解码显示、存储以及前端云台控制、摄像机除霜、雨刷动作等功能。
1.5火灾报警系统
火灾报警系统由点式和线性两种型式火灾探测器共同组成，主要由安装在隧道内的光栅光纤火灾探测器、双波长火灾报警综合盘、设置在变电所内的感烟探测器、火灾报警控制主机、火灾报警计算机等组成。光纤光栅感温火灾自动探测系统是以光纤作为信号的传输与传感媒体，利用布拉格光栅的温度敏感性和光的反射原理，能够实时测量沿光纤的温度分布，同时能显示报警。该系统为数字式信号测量，精度高、抗电磁干扰能力强，一旦发生火灾，能迅速做出响应，同时把报警信息上传至火灾自动报警控制系统，从而及时采取应急控制措施。
1.6紧急电话及广播系统
紧急电话及广播系统由控制台、紧急电话分机、广播功放、扬声器构成，系统依托隧道监控数据或视频网络作为传输通道。系统于分中心设置1套隧道紧急电话及广播系统控制台。主机中设置音频总线，将控制台话筒、电话、预先录音等音频信号输送给紧急电话分机，通过控制系统的控制信号可实现位于不同音区的隧道紧急电话分机能按需选择对应的扬声器播放。广播信号拟采用前端延迟方式，将需要发送至现场广播的线路信号延时后输出，实现同一音区扬声器有一半延时播放，以减弱洞内混响的影响、保持声音清晰。主机可同时接收紧急电话分机的呼叫，由控制台选择分机进行通话。
2监控系统创新方案
2.1控制模块BIT逻辑改进
在BIT电路设计完成的基础上，对其进行上电BIT、周期BIT和维护BIT逻辑设计。上电BIT（周期BIT或维护BIT）流程是：系统上电稳定后（系统每运行１小时或ＰＣ机下发巡检指令），主控STM32F4巡检电压，并将收集到的电压与设计好的门限值进行比对，如发现电压超出设定门限的１０％，则判定为电压发生超差故障。如发现电压超出设定门限的５０％，则判定电压发生无输出故障。主控STM32F4巡检数据，将两路数据进行对比，如发现两路数据不一致，则判定采集数据故障。主控STM32F4巡检回采电流，并将收集到的电流与设计好的门限值进行比对，如发现超出２０％，则判定发生执行部件不受控故障。各项数值状态存入指定状态寄存器，供上级ＰＣ机查询，同时向ＰＣ机报送巡检结果。ＰＣ机设计故障状态和故障发生点报警机制，若巡检发现异常状态，ＰＣ机迅速得知发生故障的状态和故障发生点。ＰＣ机还设计有查调主控模块信息机制，随时可以巡视主控模块中的状态寄存器，为后续维修保障工作开展提供支撑。
2.2系统方案配置
1)通风控制.通过在通风控制箱内安装一个工业测控执行器．将软起动的控制和反馈信号接入工业测控执行器，实现轴流风机、射流风机监控，系统可对设备进行状态读取、数据采集、控制命令的下发等功能。2)车道指示灯.通过在车道指示器的同桩号侧壁上安装一个工业测控执行器，将车道指示器的控制信号接入就近的工业测控执行器，实现对车道指示灯的控制，分为正向通行、反向通行、双向禁行３种控制类别，系统同时集成了其他类别的控制，方便设备控制，系统设定毫秒级别的设备状态扫描固期，能够及时、快速、准确地采集设备当前的状态。系统也可通过编制预案、事件等进行群体设备控制、定时控制、触发控制等。3)卷帘门.通过在卷帘门控制箱内安装一个ＭＣＡ控制和反馈信号接入，ＭＣＡ实现上行线、下行线间的车辆疏通，当紧急情况发生以后，及时控制卷帘门可及时实现自救功能。卷帘门控制包括卷帘门打开、卷帘门关闭。4)环境监测.隧道监控系统的环境监测模块主要涉及气象站设备的状态读取、数据采集等功能。
结束语
本文主要对高速公路隧道综合监控系统进行了分析研究，并利用中央控制管理系统软件实现了对隧道交通监控、通风、照明、信息采集、数据管理、火灾报警、防火门、手/自动转换的控制，本高速公路综合监控系统实施应用是基于目前先进的传感器应用技术、计算机技术、信息技术综合应用，能将隧道内外的交通信息、交通事件、机电设备运行详细信息传送到监控中心，并进行信息处理及预判断，可对隧道内司乘人员实时进行交通诱导和控制管理，从而实现对隧道内运营安全状况的实时监控和管理。总而言之，高速公路隧道综合监控系统是很有必要的，它们可以对隧道内的情况进行实时、可靠、自动化、现代化控制，既满足了当前高速公路的运营工作要求，又保障了高速公路隧道以及车辆的安全。
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