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智慧隧道监控与管理平台方案探析

发布时间:2024/11/28 15:56:24   

作者:沈航,张煜(浙江省机电设计研究院有限公司)

摘要:伴随着我国公路隧道建设的逐年推进和公路运力需求的快速增加,国家相关部门提出推进智慧交通基础设施建设,逐步实现我国公路隧道智能化、信息化、集成化、绿色节能化是智慧交通发展的关键。本文设计了多维度融合管理模式,以隧道综合管控为导向,提升设备控制、事件预警、流程管理、应急处置等综合业务能力。

提升高速公路的通行与管理能力对我国经济社会发展具有十分重要的意义。近年来,交通运输部发布了《交通强国建设纲要》《关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》等政策制度,加快构建安全、便捷、高效、绿色、经济的交通体系,为发展公路基础设施的智能化,逐步完成智慧公路的建设提供了有力保障。本文针对公路隧道的应用场景,围绕“多维度、全周期”的数字化能力,提出智慧隧道管理产品方案。

一隧道管理发展现状

在当前公路隧道管理的实际工作中,由于公路管理布局零散,部门之间分工不同,现场处置、中心调度、决策指挥等工作任务相对独立,缺乏统一的纵向、横向间的指挥调度体系。工作模式仍较多依靠电话纸质文件传递信息和归档,对实际运营数据整理成本高,进行统计分析的难度大,不利于提升管理水平。

另外,基于公路管理的软件系统支持业务能力相对单一,用于环境检测、故障报修、理赔等业务的软件相对独立,协作办公软件覆盖业务范围有限,并且业务数据没有统一标准体系,对标准化建设的全面性认识不足,信息互通扩展性能较差,系统之间缺乏集约化建设,导致交通数据综合能力不足。

因此,要通过技术支撑和功能实现高速公路的智慧水平[1],缓解随着货运需求提升导致的道路拥堵[2],加强基础设施数字化管理能力,将大数据、物联网、视频分析、数据挖掘等相关技术应用到公路隧道场景中来,快速提高公路的安全、快速、绿色运输和智能管控的能力。

二设计方案核心介绍

相对于过去业务标准与管理规范建设重视度不高,纸质化工单数据冗余孤立,所有事件人工现场确认处理效率低等问题,本设计方案为客户提供了“管理、运维、监测、控制、指挥、调度”的多维度融合管理模式,以隧道综合管控为导向,提高设备控制、事件预警、流程管理、应急处置的综合能力,实现了围绕“感知、预警、决策、控制、分析”业务闭环的隧道综合监控平台解决方案。

隧道业务系统功能体系如图1所示。

图1隧道业务系统功能体系

(一)主要业务能力

1、隧道监控能力

通过隧道控制模块的建设,整合隧道全域管控目标,将原来各设备模块力量高度整合,实现机电设备的实时状态监控和远程精准控制。在传统机电设备分类的基础上充分考虑用户体验和用户习惯,提供三维、自由模式等多样式界面的任意切换,达到工作场景的全面覆盖。硬件部署架构如图2所示。

图2硬件部署架构

2、预警监测能力

以隧道视频事件监测、消防监测、交通监测和环境监测为基础,将智能感知、图像识别、机器学习和分析建模等前沿技术应用到隧道监控管理体系中,延伸隧道管理的触觉末梢,以智能化的监测手段为补充,提升隧道安全问题的主动发现、监管的能力,最终实现智慧隧道模式的降本增效、提档升级。

3、视频监控能力

实现了远程查看隧道突发问题发生位置周边的视频信息。模块基于专业视频控制系统进行整合,根据问题发生位置,获取图像动态画面,便于实时掌控现场情况。实现隧道全方位、全时段的可视化监控管理,对于提高隧道管控能力有着十分重要的意义。

4、决策指挥能力

应急指挥调度基于隧道内各项监测数据,实现预警分级响应,启动应急预案并进行应急处置和协作指挥,保证各指挥调度模块自动快速地交换信息,实现指挥调度各系统的调动,为快速处理交通突发事件、极端环境事件、火灾警情提供科学手段,为领导科学决策提供有效依据。

5、数据管理能力

数据管理是集数据储存、查询、维护、分析为一体的隧道信息综合管理模块。其信息包括隧道设计资料、隧道施工资料、隧道网络资料、隧道设备台账、隧道基础设施以及隧道盘点清单等,通过该模块实现了全生命周期管理理念下的隧道资产数字化,保障了隧道的科学管理。

6、业务运营能力

产品为隧道施工、分流、分道和交通管制等日常业务提供开单、管理等功能,保障隧道业务的电子化网上流转,实现有源可溯的档案化管理。同时提供隧道养护、设备巡检、设备维保和仓库管理等拓展场景的相关功能,从多维度多角度辅助隧道管理人员进行日常隧道运营的工作开展。

(二)产品特性

产品设计以物联感知、视频分析、三维建模、大数据为主要技术手段,围绕隧道实时监测、设备控制、指挥决策、运维抢修等业务场景,实现线上实时监测、全过程跟踪处理等功能。建立统一的权限体系,根据登录角色页面权限、数据权限展示不同的信息。同时互联互通上下游关联数据信息,帮助隧道管理部门实现业务管理分析,实现业务闭环,形成健全的协同指挥体系,提升数据化管理水平。

从各个模块到系统整体框架,通过现有数据收集、智能分析和全局展现,通过图形报表直观展示关键业务数据,强化平台信息展现与服务能力,为领导层、中心层和一线作业层提供全面的信息化支撑。从业务管理、情报板发布、摄像机控制等单点系统的单点建设,向各系统综合集成的一体化建设转移。

(三)产品价值体现

通过平台建设,整合隧道全域管控目标,将原来各模块业务高度整合,实现机电设备的高效利用,深化隧道群综合管控能力,提高管理的主动性、实时性和计划性,业务效能明显提升。平台的建设实现了资源、数据、信息汇集分析,确保统一指挥、统一调度、高效处置,进一步加强了隧道管理单位的应急处置能力,有效控制了不断上升的隧道安全风险。

产品建立了有效的技术监管手段,提供了设备管理档案化、维护过程可溯化、隧道设施故障检测自动化、资源管理立体化的监管手段,弥补了在日常隧道监督管理中突出存在的人力不足和技术手段不足等问题。此外,在交互设计方面,充分考虑了用户的体验与习惯,提供二维平面、三维立体隧道样式,以及自由模式、经典模式界面的任意切换,实现了工作场景的多方面覆盖,提升了用户操作的便捷性和实用性。

三杭千高速监控管理平台案例

杭千高速公路主线起点为杭州西湖区,途径富阳、桐庐、建德,终到淳安千岛湖,长为公里,连接西湖、千岛湖、钱塘江、富春江等著名风景,是“三江两湖一山”的重要旅游通道,也是杭州市构筑“一小时半交通圈、旅游圈、经济圈”的关键性工程。其管辖包含3个隧道群,共计20多个隧道,关联机电设备种类多、数量庞大,日常管理运维成本高。因此,推进智慧隧道建设势在必行。

项目结合杭千高速实际运营情况,通过隧道控制模块的建设,帮助隧道监控管理中心、多个监控管理分中心、施救队与隧道管理站实现隧道全域管控,将原有各个分路段的设备管理模块高度整合,达到机电设备的实时状态监控和远程精准操控的目的,降低了运维部门日常巡查与处置的人力、物力与时间成本。系统主要包含隧道配置与控制模块、环境监控与消防监控模块、事件监测管理与处置模块、运营管理与维护模块等,实现了从感知、预警、决策、控制到分析的整个业务流程。

图33D隧道可视化管控

从隧道配置与控制模块切入,把杭千高速的所有隧道基础信息进行录入,并根据机电设备的实际部署位置进行场景还原,如图3所示。同时,通过协议实现可变情报板、车道指示器、风机、汽通卷帘门、火灾报警器等交通设施、机电设备、设备控制器和环境数据采集器与系统连接。

在环境监控与消防监控模块查看CO-VI检测器、能见度检测仪、风向风速仪等检测获取的实时环境数据和异常报警信息,结合事件监测管理与处置能力,能够调出关联摄像机的实时监控画面,确定事件发生的实时状况,帮助监控中心管理人员及时确定事件处置方案。在监控系统中结合AI图像识别技术,对隧道内发生的车辆逆行、异常停车等事件进行识别,及时发现隧道内的异常情况,同时,对于各类事件能够提前设置应急预案,当异常事件发生时,实现设备远程一键联动,对事件进行快速处置。视频监控功能如图4所示。

图4视频监控功能

针对系统检测到的交通量数据、设备运行状态数据、环境数据、异常报警事件等,在运营管理模块形成档案记录,自动生成统计报表并给出隧道、事件、设备等维度的隧道运营分析结果,为管理人员提供辅助决策。

四结束语

随着中国公路隧道建设的逐年推进和公路运力需求的快速增加,当务之急是提高我国公路隧道的智能化、信息化、集成化、绿色节能化,将现有的传统条块化管理模式转变为创新型的智慧综合监控模式,充分发挥物联网、嵌入式等前沿技术的优势,实现隧道乃至隧道群的统一管理,营造一个有序、安全、畅通、经济、环保的隧道交通环境。这既是隧道管理部门向“智慧型管理”转变的必要之举,也是提升公路安全的必经之路。

参考文献

[1]岑晏青,宋向辉,等.智慧高速公路技术体系构建[J].公路交通科技,,37(7):-.

[2]交通运输部规划研究院.国家干线公路交通情况分析报告[R].北京:交通运输部规划研究院,.

(原文刊载于年第4期《中国交通信息化》)



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