探討隧道機電設備智能管控系統的運用

雷鳴

摘要 高速公路隧道是交通事故的多發地，必須維護好隧道機電設備系統，以確保設備穩定運行，并與突發事故實現應急聯動?；诖?，文章論述了傳統隧道機電設備管控軟件系統常見問題，分析了隧道機電設備智能管控系統可實現的目標，提出了隧道機電設備智能管控系統實施方案，旨在為同行提供參考、借鑒。

關鍵詞 高速公路；機電設備；智能管控系統；可實現目標；實踐運用

中圖分類號 U418.7文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0159-03

0 引言

高速公路隧道中安裝的機電設備主要有通風設備、照明設備、消防及應急逃生系統、監控系統及供配電設備等。某高速公路總里程為161 km，沿線為多山地形，橋隧比較大，設計隧道35座，隧道洞內長度總計66 km，其配套的機電設備系統價值高達4億多元，因此必須對機電設備系統進行高效管控。某公司作為該條高速公路機電設備的運營維護單位，在2023年4月份已開始升級機電設備管控軟件，設計并應用隧道機電設備系統智能管控系統[1]。

1 傳統隧道機電設備管控軟件系統常見問題

現階段，我國經濟保持高速增長，民眾的交通基礎設施需求不斷升級，高速公路隧道數量及總長度也連年增長，與之對應的是，需要運營管理的高速公路隧道機電設備總量也常年居于全球第一。高速公路機電設備的功能主要有兩方面，其一是對隧道內車輛通行進行誘導，收集并發布交通信息，其二是及時處置隧道內的突發交通事故[2-4]。當救援人員還未趕到事故現場時，設備管理人員可啟動隧道機電設備，誘導車輛順暢通行，疏散相關人員，此外還能提升其內部空氣質量，防止出現人員傷亡事故。有些高速公路機電設備管控軟件系統還存在諸多問題，主要表現：

（1）架構松散：軟件系統的功能較為分散，在各個網段內布設機電設備，造成系統IP地址錯亂，導致無法正常通信，有些設備甚至發生失控。

（2）兼容不佳：有些機電設備系統軟件沒有及時更新，導致無法充分兼容各類機電設備，這必然會影響今后的軟件系統優化升級。

（3）缺乏聯動：由于不同功能模塊布設在不同位置，各子系統的聯動控制無從實現，當出現交通事故時，設備運營維護工作人員不能立即處置事故，處置工作效率及工作質量都會受到極大影響。

（4）操作不便：機電設備系統的功能模塊安裝于不同的用戶端，增加了設備操作難度，并且降低了隧道管理人員的工作效率。

（5）交互不良：借助于設備狀態窗口，才能了解各類機電設備的運行情況，不能直接觀察設備運行情況。

（6）反饋不足：不能通過系統主界面觀察相關信息，導致無法對所發布信息的準確性作出判斷。

2 隧道機電設備智能管控系統可實現的目標

針對當前隧道機電設備管控系統存在的問題，需要全面整合系統網絡資源，以增強硬件與軟件系統的穩定性，集成各個子系統的功能，并實現系統聯通，從而實現對突發事故的快速響應。此外，還需要加強工作人員的管理與培訓，提升其工作效率，高效開展設備管理運維工作，從而實現以下功能：

（1）通過監控設備及時了解掌握隧道內車輛通行情況，防止發生交通事故[5]。

（2）實時監控機電設備運行情況，對于部分核心設備，實現自動提醒其運行情況。管理人員在監控室即可遠程管控隧道通風設備、通信設備、照明設施及車檢設施等，并將監測數據及時報送至平臺中心。機電設備開啟運行后，系統會累計記錄其運行時長，系統實時分析設備運行數據，并通過報警欄、圖標顏色變化等方式，向用戶發出提示信息，從而提醒用戶及時關注設備運行狀態。

（3）向高速公路通行人員發送信息，為其安全行駛提供保障。針對各類交通事故，可在系統設備中設置相應的狀態，當發生隧道交通事故時，可立即啟動設備對應的運行狀態，立即向管理中心發送事故信息，開展事故救援，及時疏導交通，切實保護司乘人員的生命安全。

（4）出現交通事故后，立即執行應急預案，引導相關人員撤離事故地點，最大程度降低事故損失。高速公路隧道內發生交通事故時，機電設備系統接收到檢測分析數據信息以及事故監控錄像，通過廣播設備、交通標識等，可快速引導車輛，確保道路行車不受較大影響。

（5）當觸發某個機電設備時，系統界面可立即跳出視頻窗口，由此掌握機電設備的運行情況。高速公路隧道內緊急電話、報警器等設備能觸發到最近的攝像機[6]。

（6）可詳細自動記錄機電設備的全部操作信息。記錄設備操作記錄并劃分類別進行統計，向工作人員授予系統操作權限后，可根據人員信息、控制命令等查詢和瀏覽操作日志。

3 隧道機電設備智能管控系統實施方案

3.1 網絡拓撲調整

對于隧道通風設備、照明設備以及消防設備等，其IP地址需要統一規劃，匯總各個網段的數據信息，之后發送到管理中心的三層交換機，最終完整上傳至設備智能管控系統。如圖1所示為隧道監控系統部署結構圖。

3.2 后臺硬件升級

按照當前的工業級硬件系統配置標準，對隧道的全部硬件設備進行升級改造，主要有隧道監控管理服務器、視頻管理服務器以及電腦管理端。

3.3 軟件平臺部署

部署軟件平臺，主要是監控應用服務、視頻監控應用服務、隧道plc控制服務以及隧道控制管理客戶端[7]。

3.4 實施隧道機電設備智能管控系統的日常管理目標

搭建隧道機電設備智能管控系統，全面梳理當前的機電設備系統網絡資源，將設備IP地址統一起來，優化系統網絡結構，實現系統各個功能模塊的集成，確保通信系統正常運轉，有效控制機電設備平穩運行，實現機電設備的日常管控目標。

（1）實現不同類別機電設備的動態擴充。對于?？低?、數碼視訊等知名品牌的H.264編解碼器設備，都能有效兼容；視頻矩陣控制功能的實現，主要采用蛙視、微創等品牌產品；云臺控制協議采用的是Pelco-D/Pelco-P/YAAN/SAMSUNG等；情報板為同鑫、同洲等知名品牌；車檢器主要是Advantech、SmartSensor等知名品牌。系統設備的兼容性強，且能進行擴容，不但確保系統穩定運轉，還有利于后期的隧道改擴建[8]。

（2）全面集成隧道的通風、照明以及消防等各個子系統，實現集中管控并展示出來。采用集成手段管控機電設備，節約管控時間，有利于工作效率的提升。對于具體事件，依據標準管理流程及勘察數據，設計針對性的管控方案。將時序控制策略添加到隧道照明系統中，可根據實際需要分時段開啟或關閉照明設備；將邏輯控制策略添加到隧道通風系統中，隧道內CO/VI檢測值高于預警值時，可由此斷定空氣污染較為嚴重，此時風機可自動開始運行。通過采用機電設備智能管控系統，能有效減少運維人員工作量，將工作重心放到路況監控上，工作效率得到明顯提高[9]。

（3）實現隧道上行與下行雙方向的交通協同管控，隧道群交通管控同樣可采用單隧道的管控策略。當隧道群的某處發現交通事故時，由于已制定相應的管控預案策略，機電設備系統能自動開啟，快速響應交通事故，事故人員在短時間內能得到救援。視頻檢測器將檢測數據傳輸至隧道監控系統中，當出現交通事故時，監控畫面切換至事故發生地最近的攝像機，工作人員能立即掌握事故情況，從而制定針對性的管控預案。

（4）通過機電設備智能管控系統，隧道內設備的運行狀態會以圖像及文字的形式在系統主界面上顯示，管理人員可直觀了解設備的運行動態。隧道內的機電設備及構造物都標有樁號，其信息展示于系統軟件界面上，有利于管理人員準確管控機電設備，確保機電設備安全穩定運行[10]。

3.5 實施隧道機電設備智能管控系統的應急處置功能

隧道機電設備智能管控系統具有預案管理功能，結合用戶實際需求，在系統中輸入突發事件的處理步驟及措施，搭建事件庫。發生事故時，能立即將相同特征的事件從事件庫中提取出來，從而實現聯動控制，達到快速高效處理突發事件的目的。

（1）可建立突發事件預案模型：各種未知因素交織引發突發事件，有時并不能完全匹配事件庫中的事件，因此需要工作人員確認從事件庫中提取的預案，或根據實際需要做內容的調整，之后再具體處置突發事件，增強事件處置效果。如圖2所示。

（2）預案的內容：①響應事件的具體組織；②資源調撥；③應急人員管理；④交通管制及誘導；⑤事件信息發布；⑥決策信息資源管理（在系統界面上顯示人員、資源的調度信息）。

（3）預案的執行方式：①根據實際情況調整預案內容，工作人員確認完所有指令信息后，才可執行；②不需要調整預案，工作人員確認后即可執行；③工作人員無需確認即可自動執行。此外，還可使用“交通控制”模塊手動進行指令操作，并賦予更大的優先級，從而增強事件處置效果。

（4）預案的優化和完善：在事件處置預案制定完成后，采用仿真技術不斷完善預案內容，從而增強其可行性及處置效果。突發事件預案確定過程包含編制、使用及優化三個過程。預案優化流程如圖3所示。

（5）社會效益、經濟效益：隧道機電設備智能管控系統統一集中管控機電設備，統一其IP地址，并且與全部的機電設備都兼容，構建的應急預案模型能批量控制機電設備，與各個子系統進行聯動。通過充分實現該系統的全部功能，能有效降低監控人員的工作難度，當隧道內發生突發事故時，能減輕對隧道與機電設備的損傷，并在一定程度上保護事故人員，降低交通事故的人員財產損失，從而達到安全高效管控隧道交通的目的。

4 結論

綜上所述，該文以某隧道智能管控系統為案例，論述了該系統能實現的目標，編制了具體的實施方案。高速公路隧道機電智能管控系統較為復雜，構建系統需運用系統化結構思維。搭建隧道機電系統安全風險識別及分析模型，對其系統安全風險精準識別，并根據實際情況設定相應的約束條件。統一隧道機電設備管控平臺，有利于設備后期改造接入各種功能模塊，從而充分發揮隧道機電設備的作用。

參考文獻

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