隧道综合智能监控系统设计与研究

    摘要：本文是一种隧道监控系统的综合设计方案,说明了该隧道监控系统的冗余网络结构,
简要介绍了

PLC 站点构成的区域控制器和设计原则,讨论了智能监控系统的体系结构和各模

块的功能及设计实现方法

,该方案将在梅岭隧道监控系统中获得应用,监控系统为 PROFIBUS 

总线技术的应用和隧道监控系统的现场应用调试提供了一个很好的实验平台。
　　关键词：智能

 监控系统 隧道

　　公路中的隧道与普通的路段相比

,隧道具有空气污染严重、空间高度有限、内外亮度差大

等缺点

,这些都使隧道成为事故易发路段。为了提高隧道的营运能力、应急状态下的事故处理

能力及增强隧道内行车的安全性

,有必要实现隧道的智能化操作、管理,建立一个统一集成的

隧道智能监控系统。高速公路隧道监控系统主要是对重点路段的交通流进行统计及监视交通
状况

,并对路段的各种设备进行集中监控和管理。监控系统包括:火灾报警、隧道本地控制、闭

路电视监视、通风照明、紧急电话、有线广播及中央监控管理等若干子系统。中央监控管理子
系统是该监控系统的神经中枢。
　　

1、智能监控系统体系结构

　　隧道监控系统要实现对隧道光亮度、风机、

CO 浓度、能见度、车流量、车速、烟雾火灾、消

防喷淋、紧急求助、车道灯、可变情报板等一系列参数的监测与控制

,各个参数之间存在诸多

互为影响和作用。
　　

2、隧道监控系统网络拓扑结构

　　采用三层网络结构

,上层采用基于同一操作平台之上的千/百兆以太网结构信息层,主要

由设备监控工作站、综合显示屏、网络设备、软件等组成

,实现与交通管理部门的网络连接;第

二层是基于环型工业以太网（

TCP/IP）之上的控制层,挂设区域控制器（ACU）、站端机。

　　（

RTU）等现场设备,隧道区域控制系统主要有隧道区域控制器和各种现场设备组成。

下层基于总线式现场设备网和远程

I/O 相结合的方式,实现数据采集、监测、控制功能,从而形

成一个集散型三级计算机网络实时监控系统

,实现监控中心与交通管理部门、系统内各设备

的网络连接

,以及隧道内各相关设备之间的网络连接,实现监控系统内各子系统的智能综合监

控、相关子系统的联动监控。隧道区域控制系统中的

PLC 通过 Controller Link 单元用光缆连

接成

Controller Link 冗余光纤环网。

　　

3、系统功能子系统模块的设计与实现

　　

3.1 照明控制子系统

　　隧道照明对保障隧道交通安全起着关键作用。将隧道的照明设置成几段

:“引入段”,驾驶

员在洞口处应能够辨别障碍物

,进入隧道后能够很快适应,消除“黑洞”现象;“过渡段”,驾驶员

应能逐渐适应隧道内部的照明

;“出口段”,驾驶员应能逐渐适应出口处的强光,消除“亮洞”现象。

照明的两种控制模式白天模式

,夜间模式,照明子系统控制主要经历三个阶段:数据采集,数据

分析和调光控制。数据采集是实时采集现场数据。数据分析主要用来对现场数据进行计算

,得

出照明模式的理论值。调光控制则根据理论情况和现场数据调整照明

,达到最佳照明模式为

止。
　　

3.2 通风控制子系统

　　监控系统硬件配置上位机用于监控系统中各风机的运行状况

,包括模拟量输入显示、开

关量输入显示、开关量输出显示。下位机采用

PLC,完成与风机相关的所有逻辑控制、频率和