1   工程概況
    人們普遍認為十九世紀是大橋發展世紀，二十世紀是高層建筑世紀，二十一世紀是向地下開挖世紀。我國"十五"期間，隧道建設長度將達到3000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的發展和國家經濟實力的增強，我國將會建造更多的越江跨海隧道，其中提高機動車輛隧道監控系統集成水平也顯得越來越重要。下面以上海市大連路隧道監控系統集成項目為例，闡述如何提高城市機動車輛隧道監控系統集成的集中度、響應度、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動車輛往來的交通樞紐。隧道結構為雙孔雙向四車道盾構式，每條車道寬3.75m、高4.5m，設計車速為40km／h。01年5月動工，03年9月正式通車。
    2    隧道監控系統集成項目實施中兩個重要特點
    2.1總包管理的特點由一家技術實力強的集成商實行總承管理，總承范圍包括系統集成結構設計、軟件設計、接口設計、設備采購、物流管理、施工管理、調試與開工管理等。業主僅對口一家，集中精力監管技術指標、質量、進度，這種做法符合國際工程管理慣例。集成商從系統集成設計階段開始，直到調試開工為止負總責，因此必須始終把握弱電工程每一環節的特殊要求，使專業技術在設備采購、施工安裝、綜合調試等過程中發揮作用，采用規范的項目管理體制，使弱電工程整體品質得到有效地控制。
    2.2系統集成管理的特點
    隧道監控系統共有14個子系統(見圖1  監控系統構成)，面對系統集成管理存在兩個問題需要解決：

(1)統一的人機界面管理
    在設備采購技術交流過程中了解到，各主要子系統都可以配置獨立的操作站，并有獨立的人機界面和操作系統。面對設置眾多不同類型的子系統操作站，給隧道運行操作和維護將帶來諸多不便。因此有必要建立一個統一的人機界面。
(2)統一的信息管理
    隧道監控系統中，存在許多跨子系統之間的連鎖關系，如火災報警系統與廣播、視頻、大屏、設備監控等系統需要實現聯動功能，可變情報板和廣播系統存在著許多的文字顯示和廣播預案，這些預案的觸發信息來自不同的子系統等等。考慮實現這些復雜的聯動功能，有必要建立一個監控一體化平臺軟件，統一處理和存儲相關數據。
    2．3解決方案
    監控一體化軟件平臺(iCentroView)就上述兩個問題提出解決方案，該軟件在交通監控領域經多年使用和不斷完善，已成為成熟的智能化軟件產品，是基于CMM4軟件開發體系，集TCP／IP網絡協議、微軟操作系統、數據庫、C++、Java和其它軟件產品于一體，采用模塊組合式架構，形成具有與多種單體監控設備連接能力的實時監控軟件平臺。實時數據庫隨時收集和存儲各種人機界面所需的數據，同時通過特定功能模塊的處理，向各有關子系統發送控制指令，使視頻、音頻、無線頻道、控制數據在一體化軟件平臺上實現綜合監控，有效地解決隧道監控系統自動化孤島問題。
在系統集成設計過程中，子系統設備本身的性能與品質固然重要，但在此基礎上還要強調該子系統連網能力是否滿足系統集成統一接口要求。作為系統集成商必須考慮提高系統集中度、降低通信接口處理成本、提供可靠而成熟的通信關系、滿足系統響應度等要求，并作為設備選型和衡量系統總體品質的標準。在此先決條件下，中央監控系統與各子系統才能有效地進行雙向數據交換，柔韌有余地進行復雜的綜合控制，實現跨子系統之間的各種聯動控制功能。
    3   隧道監控系統結構和特點
    3.1監控系統結構
    實現集中管理、分散控制系統的三層結構(見圖2大連路隧道監控系統結構總圖)。

 

    (1)上層采用基于NT平臺和交換式快速以太網的管理信息網；
    (2)中層采用基于雙光環網的設備控制網；
    (3)下層采用基于現場總線方式的現場設備網。
    3.2監控系統特點
    為了保證系統長期運行的穩定性采取如下措施：
    (1)監控系統最重要的設備監控系統采用冗余的帶有自愈功能的雙環光纖網；
    (2) 主服務器和中央交換機采用冗余結構；
    (3) 由于人機界面數據采集來源與中央數據庫，所以中央操作室的5臺操作站形成互為冗余關系，即4臺操作站停機，另一臺操作站仍能完成所有監控功能；
    (4)中央和遠距離控制站使
用的UPS設備與監控系統保持實時通信，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)監控系統的供電電源裝置采用三級防雷措施，確保供電系統安全可靠；
    (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。采用精密空調和電動鎖玻璃門，有效地控制室內溫度、濕度和塵埃。
    監控系統的主要品質：
    在局域網內CRT畫面數據刷新和設定數據響應時間均小于1秒，滿足隧道監控需求；整體監控系統運行近半年各項技術指標和功能均保持穩定。
    4   監控系統的功能概略描述
    根據監控系統數據結構的特點，形成充分利用和挖掘信息資源的條件，建成高度集中的監控系統和實現各子系統之間密切聯動關系，進一步提高監控水平。
    隧道兩端人口處設置的大型可變情報板和隧道內江中段的可變情報板根據觸發條件和預案，可自動顯示動態文字。其中觸發條件有手動和自動2種方式，自動方式主要用于緊急狀態處理，如火災報警預案等；
    消防聯動功能經現場多次隨機實際點火測試，根據火災報警信息實現多項跨子系統聯動功能，如：1)中央軟件選擇距火災現場最近的攝像機鏡頭，并將火災現場視頻畫面自動切換到中央操作室大屏幕上，供操作人員判斷發生火災的嚴重情況，可快速、準確地選擇不同類別的緊急處理預案；2)同時廣播系統也自動切換到火災區域，反復進行警告性自動廣播；3)在隧道人口處的可變情報板自動顯示火災報警動態文字；4)隧道通風用的射流風機和集中排風機有選擇性停止；5)安全逃生通道的正壓風機自動啟動；6)交通禁閉燈有選擇性地點亮。連同消防處理系統的動作，如噴淋裝置在火災位置進行噴淋動作等共實現15項聯動處理功能。通過信息綜合利用，大大提高了對災害發生的反應速度和災害處理能力。
    隧道內設置許多緊急電話，一旦緊急報警電話操作時，中央操作站CRT綜合監視畫面上立即準確地顯示報警位置，使操作人員在報警的第一反映時間內確認發生事故地點，因為在隧道內發生交通事故時，司機往往說不清自己當前的具體位置。
    (4)隧道內采用全隧道無死
    角視頻監視系統(CCTV)，視頻圖像顯示到可選擇的監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，通過鼠標控制快球的焦距和視角，監視隧道出入口不同方位的交通情況。視頻信號通過光纖遠距離傳送到當地交警部門和市政快速交通管理部門，同樣具有云臺操作功能。
    (5)同時隧道內也使用了交通視頻檢測系統，綜合利用CCTV系統動態視頻信號，分析和檢測隧道內車輛違章變道、逆行、低速或停止行使、車流量、可視度等10多項動態數據，為交通管理提供了實時數據和報警信息，提高了交通管控水平。
    (6)中央控制室大屏幕根據
    需要隨時顯示路況視頻畫面或系統運行綜合監視畫面，綜合監視畫面中除監視風機、水泵、交通燈、照明回路工作狀態外，還能顯示現場緊急電話、區域廣播、火災地點，以及一氧化碳濃度、能見度、照度、水位值、電機電流值等模擬量參數，使操作人員一目了然地掌握隧道監控系統全局狀況。
    (7)利用照度儀信號和控制模型，自動調節隧道出入口照明燈具的照度，防止黑洞和．白洞效應。通過分析儀測量一氧化碳濃度信號和控制程序，自動確定射流風機啟動的臺數，即改善隧道環境條件又達到節能的目的。
    (8)雨排水泵除可以進行機旁手動和中央手動操作外，還能根據液位自動啟動和停止，CRT畫面顯示蓄水池液位動態狀況，操作人員隨時掌握積水高度.
    (9)電源監視畫面，可以看到整個變電所供電系統的狀況，主開關開閉狀態、母線電流、電壓值，有功、無功、視在功率值等動態數據都顯示在畫面中b通過CRT畫面對變電所高低壓盤進線回路和母聯開關進行操作，實現供配電系統遠距離分合閘操作。
    5   結束語
    在工業控制領域，采用類似大連路隧道監控系統計算機和網絡結構的應用實例很多，尤其在中大型連續化生產控制領域，可以說是比較成熟可靠的系統結構。人們不必擔心主服務器宕機后監控系統是否會癱瘓，通過冗余化處理一般能夠滿足連續化運行要求，對特別重要監控對象可以考慮災備處理方案。隨著計算機制造技術的不斷發展和可靠性不斷增強，如何最大程度發揮信息的作用是擺在我們面前的重要任務。在城市基礎設施建設項目中，運用智能化系統現代技術，將語音、圖像、數據等有機地結合在一起，形成更加人性化、省人化和自動化的監控系統。