隧道智能型事件检测与入口阻拦系统设计方案

段飞飞

(山西省交通规划勘察设计院有限公司,山西 太原 030032)

1 项目概述

随着我国车辆保有量和高速公路通车里程逐年快速增长,高速公路的交通安全形势变得越来越严峻。高速公路隧道内安全又是重中之重。由于高速公路隧道空间狭窄、环境封闭、光线不好,极易发生事故并造成人员和财产巨大损失。为解决隧道安全管理面临的诸多问题,需要建立有效的高速公路隧道内安全预警管理系统,提高高速公路隧道的安全管理水平,为高速公路管理部门对高速公路隧道的应急处理和全面管控提供帮助。

山西平定至阳曲高速公路是G5京昆高速公路重要路段,全长123.466 km,于2012年3月6日正式通车,全线共设11座双洞隧道。阳曲、大南山隧道为其中2座特长隧道,阳曲隧道长5 970 m,大南山隧道长5 535 m。本项目为阳曲、大南山隧道智能型事件检测与入口阻拦系统改造工程,改造后可实时掌握隧道内交通运行状态,降低安全隐患,保证隧道的安全、高效运营。

2 设计内容

在平阳高速阳曲、大南山隧道设置事件检测系统及应急联动系统,替换原有事件检测系统,解决原有事件检测系统误报率和漏报率高、无法满足隧道安全管理需要的问题,提高高速公路隧道安全运营管理能力。同时在隧道事件检测系统与应急阻拦系统之间设置应急联动系统,旨在解决隧道事件检测系统与应急阻拦系统之间的应急联动问题。当事件检测系统检测到或者监控中心工作人员发现隧道内发生重大突发事件时,通过应急联动系统App,与高速交警、隧道应急值守点工作人员进行沟通协作,信息共享,实现隧道封闭或解除封闭的应急指挥信息化及流程化,保存处理过程数据,做到操作过程规范,信息有据可查。

3 隧道智能型事件检测与入口阻拦系统联动改造方案

3.1 隧道应急联动系统组成架构

隧道应急联动系统由后台服务器与若干4G网络对讲终端设备组成;4G对讲终端设备通过4G网络与后台服务器通信。

事件检测系统与隧道应急联动系统之间无直接数据对接,事件检测系统为应急联动系统提供启动应急联动的人工决策数据依据。

隧道外阻拦系统与隧道应急联动系统之间无直接数据对接和系统控制,监控人员通过应急联动系统向隧道应急值守点工作人员下达任务,操作隧道外阻拦系统。

3.2 隧道应急联动系统软件架构设计

隧道应急联动系统软件主要包含数据库、Jave Web后台、WEB管理页面、移动APP模块。

移动App安装在4G网络对讲终端设备上,数据库、Jave Web后台、Web管理页面运行在后台服务器中。

3.3 应急联动App软件工作流程

(1)非紧急情况下的应急联动App软件工作流程

非紧急情况指隧道内发生的除重大交通事故、火灾、严重拥堵之外的其他突发事件。在此情况下,隧道事件检测系统与入口阻拦系统应急联动业务流程如下。

①隧道事件检测系统报警及监控人员通过视频监控发现隧道内发生突发事件。监控人员通过电话方式或当面上报该事件给平阳路段值班负责人;值班负责人通过电话方式联系高速交警,通告事件具体情况。等待高速交警下达封闭隧道指令。

②交警同意封闭隧道后,监控人员通过应急联动App启动应急联动流程。监控人员登录应急联动App,下达封闭隧道任务,填写突发事件信息,包括事件发生时间、发生位置、事件类型、计划封闭隧道的时间,上传事件图片,任务下一步处理单位为值班负责人。

③值班负责人的对讲终端设备收到提醒消息。值班负责人打开App,对监控人员下达封闭隧道任务,并进行确认。确认后,该任务流程转回监控人员处理。

④监控人员终端设备收到值班负责人确认的消息后,监控人员在情报板控制系统中修改情报板,提示隧道封闭和时间;在信号灯控制系统中,修改信号灯状态,提示道路封闭。

⑤监控人员在应急联动App中向隧道应急值守点下达封闭隧道的任务。任务信息包括事件发生时间、发生位置、事件类型、事件图片、封闭隧道的时间。任务下达给隧道应急值守点工作人员处理。

⑥隧道应急值守点人员终端设备收到任务提醒消息,值守人员根据任务要求,操作阻拦系统落下栏杆,封闭隧道;并且上传封闭后图片,填写实际封闭时间。任务流程转至现场应急处置人员处理。

⑦现场事件处理完成后,现场应急处置人员在App上填写事件实际处理完成时间,并上传处理完成后的图片,确认并通知解除封闭隧道。提交后,任务流程转至监控人员处理。

⑧监控人员终端设备收到现场应急处置人员确认事件处理完成的通知消息。监控人员通过电话方式联系交警,等待交警同意解除封闭隧道后,监控人员下达解除封闭的任务,任务信息包含事件处理完成时间、事件处理完成后的图片。提交后,该任务流程转至隧道应急值守点工作人员处理。

⑨隧道应急值守点人员终端设备收到任务提醒,值守人员根据任务要求,操作阻拦系统,升起栏杆,解除封闭,并且填写实际解除封闭时间,上传解除封闭后图片。提交后,该任务流程转至监控人员处理。

⑩监控人员终端设备收到提醒消息。监控人员检查值守人员提交的信息,确认无误后,监控人员修改情报板信息和信号灯状态,解除封闭。该任务完成。

(2)紧急情况下的应急联动App软件工作流程

紧急情况指的是隧道内发生重大交通事故、火灾、严重拥堵突发事件的其中一种或多种。在此情况下,隧道事件检测系统与入口阻拦系统应急联动业务流程如下。

①监控人员发现隧道内发生紧急突发事件,如发生重大交通事故、火灾、严重拥堵,需要马上进行隧道封闭。

②监控人员在情报板控制系统中修改情报板,提示隧道封闭和时间;在信号灯控制系统中,修改信号灯状态,提示道路封闭。

③监控人员登录应急联动App,向隧道应急值守点下达紧急流程封闭隧道任务,填写突发事件信息,包括事件发生时间、发生位置、事件类型、封闭隧道的时间,情报板、信号灯已修改,上传事件图片。任务下达给隧道应急值守点工作人员处理。

④隧道应急值守点人员终端设备收到任务提醒消息,值守人员根据任务要求,操作阻拦系统落下栏杆,封闭隧道;并且上传封闭后图片,填写实际封闭时间。任务流程转至现场应急处置人员处理。

⑤现场事件处理完成后,现场应急处置人员在App上填写事件实际处理完成时间,并上传处理完成后的图片,确认并通知解除封闭隧道。提交后,任务流程转至监控人员处理。

⑥监控人员终端设备收到现场应急处置人员确认事件处理完成的通知消息。监控人员通过电话方式联系交警,等待交警同意解除封闭隧道后,监控人员下达解除封闭的任务,任务信息包含事件处理完成时间、事件处理完成后的图片。提交后,该任务流程转至隧道应急值守点工作人员处理。

⑦隧道应急值守点人员终端设备收到任务提醒,值守人员根据任务要求,操作阻拦系统,升起栏杆,解除封闭,并且填写实际解除封闭时间,上传解除封闭后图片。提交后,该任务流程转至监控人员处理。

⑧监控人员终端设备收到提醒消息。监控人员检查值守人员提交的信息,确认无误后,监控人员修改情报板信息和信号灯状态,解除封闭。该任务完成。

⑨4G网络对讲终端设备由业主自备,具体数量根据业主方需要使用的人数而定,每个角色至少一部4G网络对讲终端设备。

3.4 应急联动App设计

按照隧道应急联动工作流程要求,进行应急联动App功能设计。

(1)应急联动App需实现非紧急情况的封闭和解封闭流程,以及紧急情况下的紧急封闭流程。

(2)应急联动App客户端需支持Android操作系统,并且App软件需适应4G网络对讲终端设备的界面尺寸。

(3)使用应急联动App的用户有四种角色:值班负责人、监控人员、隧道应急值守点、现场应急处置人员。

(4)应急联动App提供封闭隧道、解除封闭、历史信息查询、任务处理过程查询、人员信息查询、用户登录、用户退出、修改密码、上传头像功能。

(5)应急联动系统应有严格的加密程序。

3.5 后台系统设计

后台系统数据库、业务流程处理、系统管理、权限管理、Web页面功能,为管理人员提供查询功能,为系统管理员提供系统管理功能,为监控中心监控员提供任务下载。

(1)数据库

后台数据库用于记录用户信息数据、权限数据、应急联动App客户端和后台Web页面字典数据、业务工作过程生产数据。

(2)业务流程处理

对非紧急情况的封闭和解封闭流程,以及紧急情况下的紧急封闭流程进行业务处理。

(3)系统管理

实现组织管理、用户管理、个人管理。

(4)权限管理

通过角色设置,实现用户的操作权限管理。

(5)Web页面

为管理人员提供数据查询操作界面、为系统管理员提供系统管理页面、为监控人员提供任务管理页面。

3.6 系统配置清单

应急联动系统主要设备包括软件及硬件两部分,主要内容包括:业务服务器、客户机、操作系统、数据库、业务流程处理模块、应急联动App客户端、后台管理服务系统软件、4G网络对讲终端设备(多部)等。

3.7 隧道智能型事件检测系统

(1)事件检测系统架构

隧道智能型事件检测系统在现有视频监控系统的基础上,通过增加视频分析服务器以及相关软件的方式,实现隧道内异常事件监测及分车型车流量统计。

(2)智能视频分析

智能视频分析是隧道运营安全智能监测系统的核心模块。其通过实时分析接入的RTSP视频流,完成隧道事件检测、车流量分析等功能。

应用服务器用于进行隧道车流分析的业务逻辑处理、数据处理和存储,以及应用在Web门户的展示,移动App的接入。

(3)功能描述

①行人检测[1]

系统可以识别隧道中出现的行人事件。行人进入隧道内,隧道内的行车道、停车带、人行道,或者其他禁止进入区域,即判定为行人事件。

②停车检测[1]

系统可以识别车辆在隧道内的行车道、停车带上的异常停车事件。车辆在道路上由行驶变为停止状态,超过一定时间,即判定为停车事件。

③逆行检测[1]

系统可以识别车辆在高速公路或隧道内逆向行驶事件。车辆在道路上的行驶方向与所规定方向相反,即判定为逆行事件。

④拥堵检测[1]

系统可以识别隧道内的车辆拥堵事件。道路上同一地点超过一定数量车辆行驶速度低于设定值时,即判定为拥堵事件。

⑤抛洒物检测[1]

系统可以识别隧道内车道上抛洒物或遗留物事件。可识别的物体体积不小于60 cm×60 cm×60 cm。

⑥车流检测[1]

系统可以分析指定时间段内通过隧道某一位置或某一车道的车辆数目总量,即车辆总量以及分车辆车流量。

⑦车流保有量检测[1]

系统可以分析某一隧道或路段内瞬时车辆保有量以及分车型车辆保有量。

⑧移动App客户端

本系统提供移动端App客户端功能。通过移动App访问本系统,可以查看实时事件、查询历史事件,以及查询实时分车型车流量、车辆保有量和历史分车型车流量、车辆保有量。

(4)网络改造

①增加网络交换机(与其他子系统可共用),用于连接智能视频分析服务器、业务服务器、管理工作台。

②移动App客户端需要通过外网连接业务服务器,打通业务服务器的外网网络。

③部署防火墙,实现外网与专网的安全连接。

4 应用前景分析

提出了一种隧道智能型事件检测与入口阻拦系统联动改造设计方案,用智能型事件检测系统替换现有事件检测系统,提高原有事件检测器检测内容(停车、交通堵塞、行人、抛洒物等)的检测效率及检测准确率,并在传统事件检测内容上增加车流量、车流保有量数据检测。同时本系统提供移动端App客户端功能,通过移动App可访问本系统,可随时查看隧道内实时交通状况,还可为客户提供封闭隧道、解除封闭、历史信息查询、任务处理过程查询等功能;高速公路管理人员在发现隧道异常事件后,可第一时间进行安全处置,大大减少二次事故的发生,避免造成人员和财产的更大损失。App客户端操作简单,可提高隧道管理的便捷性。