关于高速公路隧道监控系统设计研究

摘 要：随着时代的不断进步和高科技能力的发展趋势，我们坚信高速公路隧道建设监控系统将更好地实现安全行车，提高行车效率，和谐驾驶自然环境。但毋庸置疑，高速公路隧道施工的相对性极易造成道路交通事故，这也说明高速公路隧道施工监控系统具有重大的现实意义。如今，高速公路规模不断的扩大，高速公路监控早已成为当代道路交通的关键环节。因此，为了更好地提高对隧道施工的监控，本文将重点介绍高速公路隧道施工的监控设计原则，隧道施工监控系统总体系统架构及相关的控制系统设计。

关键词：高速公路;设计原则;隧道监控系统设计

中图分类号：U453.8 文献标识码：A

0 引言

高速公路隧道施工监控系统是保障隧道施工安全、促进当前交通运输工作快速发展的关键组成部分。它不仅具有出色的稳定性，而且有利于升级和扩展，在我国高速公路隧道监控系统中，需要根据高速公路隧道施工的长度、特点和交通量，设计最有效的监控方法和软件系统。符合操作规程，不断完善互联网技术的运用，不断向智能化系统和集成化的视角发展，为交通事业作出贡献。

1 高速公路隧道监控系统设计原则

高速公路建设过程中必须综合考虑监控系统的设计原则。大概需要从以下几个层次进行结构分析：（1）监控系统的核心部分必须明确定义，然后按照层次大小标准建立。（2）道路中心监控系统的设计原则必须结合当地具体情况，尽可能保证一中心一道路的标准。（3）新建道路管理中心的设计原则是最大限度地与相邻道路中心视频监控系统组合应用，即使相邻两条道路投资标的不同。另一方面，如果新建的道路确实偏远，且有重点雾区、高速公路、桥梁、山区、高流量高速公路，则必须设置管理站，管理站的具体地址必须应根据该场所的具体情况设置，并尽可能靠近高速服务区或公路养护机构。此外，对于一些隧道施工组或长隧道施工现场，必须设置管理站，还需要指派专业人员进行轮值和后续维护作业^[2]。

2 高速公路隧道监控系统设计

2.1 系统的总体架构

高速公路隧道施工监控系统是隧道施工监理的综合平台，因此，一般选择分布式中心法的设计方案。隧道施工监控系统必须承担隧道施工区的日常管理办法和事故处理。因此，高速公路隧道施工监控系统必须具备在线通讯、事件检查、投资决策、电力监控、火灾事故报警等功能。高速公路隧道施工的硬件配置系统由地形图、电源与配电系统设备、投影设备、数字电视监控系统、综合性控制面板的组成可以解决管理范围内的各种事情，从而保证高速公路上的安全行驶。高速公路隧道施工监控硬件配置系统主要负责采集隧道施工区的情况并上传至监控系统。它还负责接收来自监控系统的指令，并根据本地域控制器操作照明设备和离心机。风机机械设备、安防设备、亮度计机械设备及其一氧化碳计维持高速公路隧道施工监控系统的正常运行。高速公路隧道施工监控系统软件按照作用划分可分为六大控制模块，分别为用户管理系统控制模块、视频监控系统控制模块、相对有限的广播节目控制模块、隧道施工灯光控制模块、隧道施工火灾事故报警控制模块、电力监控控制模块，每个控制模块匹配不同的功能，促进高速公路隧道施工监控系统的各项正常工作。

2.2 通风控制系统设计

风机运行方式分为自动控制系统和手动运行方式。选择自动控制系统为主，手动操作为辅助方式。（1）自动控制系统方法：由CO检测器、VI检测器、风频检测器、区域控制板及其管理方法电子计算机组成。系统软件根据隧道施工中的CO值、VI值和风频风值对隧道施工中的风机进行控制，实现隧道施工在全封闭自然环境中的排风调节。（2）手动调整方式：手动操作应包括监控中心手动调整和变电站手动调整，手动调整方式应有联动操作和直接操作两种方式。联锁控制预先确定自然通风水平，按一只手控制各档位按钮的排风量，使其相关设备与机械联系起来，当自动控制系统出现问题或维修时，可用于联动操作，发生火灾时，应选择手动操作。

2.3 火灾报警系统设计

火灾报警系统的系统软件由两类火灾探测器组成：点测式和线性探测器。关键是安装在隧道内的带光栅尺的光纤线火灾探测器，双波长火灾报警系统的综合面板，设置在变电站内，内部火灾探测器、火警系统操作服务器、火警系统电子计算机等。光纤布拉格光栅温度传感器，自动火灾探测器使用光纤电缆作为数据信号传输和传感器媒体。利用布拉格光栅的环境温度敏感性和光折射的基本原理，可以实时准确地测量光缆沿线的温度，同时它可以指示警报。该系统为数显数据信号，测量准确，精度高，抗电磁干扰能力强，一旦发生火灾事故，能迅速作出反应，同时将报警数据发送至火灾自动报警自控系统，然后尽快采取紧急措施。

2.4 监控系统中信息采集系统设计

此类交通数据采集系统的主要功能也是基于交通出行上的设备采集公路原始记录的信息内容，这也是所有交通出行检测自动控制系统的基础和根源。该系统的关键工作方法是基于现场安装在高速公路上的机动车检测设备和安全检测器和通信设备。根据检测设备获取各路段实时路况的路况信息后，然后通过现场通信设备的传输，其传输方法主要是音视频等数据方法。此外，大家在应对意外和突发事件的时候，也可以采取积极的应对措施，寻求帮助，解决困难。例如，如路边遇险电话和紧急传输信号，公路现场运行条件、天气和气候因素被发送到外界，这种紧急情况可以根据通信设备传输到监控系统，监控系统正在传输，它是在显示屏或电子计算机上发布及其广播节目，以提醒驾驶员和乘客改变行驶方向和提高驾驶效率。还可以利用施工现场的攝像头对路况进行监控和记录，为早期救援提供标准。

2.5 隧道内监控和照明系统设计

为更好地保障高速公路隧道通行安全，需要从基础施工层面完善照明系统软件及其视频监控系统，为隧道通行安全提供合理保障，同时还可以大大提高行车速度和通行效率，从而提高公路隧道建设质量的发展趋势。采用分散式交通出行控制手段操纵高速公路隧道交通出行，发现问题因素并立即排除，避免交通拥堵和道路交通事故，立即提升高速公路隧道解决交通出行的利用率，高速公路隧道的出现，不仅是一种发展，更是对公路建设的挑战。高速公路的快速发展为隧道建设带来了转折，尤其是照明系统和视频监控系统显得尤为重要。如果可以合理调整灯光的色度或者可以合理的整合外部光源的细节，因此，在高速公路的未来发展中，这将是一个跨越式的调整。

除了隧道中的照明系统外，还必须完善监控系统，对交通量、车速、各领域的安全进行检查，以提高公路资源的利用率。视频等监控系统完成后，可以即时高效地掌握公路隧道施工的内部运行情况和交通状况，监控系统必须保证连续不断的工作，随时随地给管理人员最佳的角度和方便的工作。值得一提的是，监控系统还可以提供合理的各个领域的信息内容，智能系统解决后，提供更详细的数据信息，多方位获取各区域的信息系统。系统软件可以让工人更容易收集材料，尤其是视频和图像材料;监控传送系统软件主要通过电缆和电源插头进行操作，因为监控中心距离控制站点较远，为了更方便有效地提高视频监控系统的调整和分辨率，关键是利用前端设施的信息内容，正确处理安全事故，显示设备的作用一般是与监控中心一起使用。一个完善的监控系统除了基本的监控和事故处理，还可以针对相应的监控系统进行一系列的具体步骤，从视频的显示界面对视频进行分析，通过多种方式对视频进行分析，解决办法是从源头上保证一系列的道路交通安全，避免交通出行中的事故。

2.6 监控输出系统设计

操作系统主要是为高速公路用户提供拥堵信息内容，它实际上包括拥堵区域、长度、封闭通道或收费站开放数量限制、主线、出入口禁止通行标志等各种信息内容。对各地址的实际执行时间实行合理的指挥调度制度，对各匝道和主线的红绿灯和可变标志进行全方位精细化管理和操作，杜绝道路交通事故在较短时间内对交通出行带来的各种有害危害，可在较短时间内生产和调度各种安全事故调查车、救援车、巡逻车、应急车、消防车、工程车时间，并对相关设备和人员及其组织机构进行综合管理。

对于监控输出系统的软件，率先规定安装可变信息板，可以为高速公路司机提供各种与高速公路相关的信息，从而保证高速公路应用的安全系数。其次，安装可变限速标志，可以根据高速公路的具体情况给司机相应的行驶速度。这不仅会显著减少追尾事故的发生次数，还能进一步保持交通的畅通水平。最后，该系统为路边广播系统。如果交通量过大或能见度较低，且难以使用路边或架空标志在短时间内传达司机，可以根据路边广播系统向驾驶员提供相关信息，可以合理弥补无线电通信用于服务的不足。路边广播系统主要安装在城市高速公路和城际高速公路上，使用路肩或中央分隔器沿高速公路构建信息接收系统。

3 结语

隧道是高速公路的一段特殊路段，隧道内驾驶环境差、空间狭窄等环境因素容易造成交通事故和二次事故。在隧道内设置监控系统，可以实时、直观、准确地监控隧道内的交通运行情况、各种信号状态和交通流量密度，能够发现隧道内的异常情况，交通拥堵信息和事故信息，为监控室指挥调度人员提供直观的现场条件，有效指挥异常工况的处理和交通疏通，进行分析和处理各种异常事故提供直接可靠的依据。

参考文献：

[1]汤玉鹏.高速公路隧道监控系统创新方案探讨[J].中国交通信息化，2020（6）：131-134.

[2]郭笑妤.关于高速公路监控系统改造设计方案探讨[J].黑龙江交通科技，2016（6）：193+195.

[3]冯海玲.高速公路隧道监控系统设计与实现[J].科技视界，2019（19）：196-197.

[4]何鳳军.高速公路隧道监控量测技术与应用[J].工程技术研究，2020（5）：98-100.

[5]任拴哲，孟引鹏，冯慧.高速公路隧道监控系统设计与实现分析[J].电声技术，2018（5）：55-56+70.

作者简介：肇毓（1981—），男，满族，辽宁沈阳人，硕士，高级工程师，研究方向：机电工程、交通工程、应急管理。