浙江台州甬台温高速公路有限公司甬台温管理处 浙江临海 317000
摘要:本文通过分析当前高速公路隧道管理工作存在的主要问题，遵循“科技领先、安全可靠、利旧节约、深入融合”的原则，利用科技的翅膀简化员工的工作内容，提升司乘人员的出行体验，提升隧道安全生产水平，提升数字化、综合化、智能化管理营运水平，为高速公路隧道的高效营运管理提供了理论依据与实践经验。
关键词：隧道采集控制器（TCC）；隧道综合管控平台；高速公路；隧道管理
一、前言
高速公路隧道业务场景下，按照隧道机电标准，主要包含如下隧道设施管理业务：交通安全设施、通风设施、照明设施、交通监控设施、紧急呼叫设施、火灾探测报警设施、消防设施与通道、供配电设施。
隧道机电设施主要根据隧道标准进行部署建设，但因实际隧道里程、车流量、隧道环境等因素影响，每一条隧道内部署的机电设施不同、供货厂商不同，造成隧道设施孤立建设管理；隧道内存在视频监控网、紧急电话广播网、工业测控网、安全消防网等4类网络，每种网络承载不同的业务，不同通信协议实现隧道设施管控。
隧道机电系统建设时，主要分为紧急电话广播系统、隧道交通监控系统、可变情报板信息发布系统、隧道消防报警系统、变电所动力监控系统、视频事件分析系统等，其中隧道交通监控系统是最为重要的系统，因此本文档主要针对其进行比较说明，对其他系统进行概要性的关联阐述。
二、传统隧道方案
目前隧道监控系统设计采用PLC（欧姆龙、施耐德、ABB、菲尼克斯等厂家）控制器控制工业测控网内的隧道设施，分别需要在隧道变电所和隧道壁洞室内部署PLC设备。系统架构图如下所示：
三、TCC隧道综合管控方案
针对隧道内实际环境和各监控设备连接形式，采用IP67/IP40防护等级的隧道采集控制器，部署于隧道壁、洞室和控制箱体内，基于IP网络隧道采集控制器与隧道监控软件之间以Modbus-TCP进行对受控设备的管控。
2监控软件对比
传统隧道监控系统：
传统隧道监控系统对所有隧道运维业务需求角度，业内现网内的监控系统或多或少存在以下不足：
1)隧道建设设计时，根据机电系统划分建设的隧道管理系统众多（如情报板信息发布系统、紧急电话广播系统、视频CCTV系统、交通设施控制系统、视频事件分析等），都孤立分系统建设，造成隧道管理站管理显示屏太多，业务上无法进行信息的交互和共享；
2)无法将隧道业务集成到一个系统内完成，并在一个隧道显示图上进行设施管控，需要到多个软件系统进行管理操作，操作繁琐；
3)无法清晰、准确的定位隧道设施所处的位置、桩号等，以及便捷的进行可视化管理；
4)缺乏隧道设施之间的控制联动，例如视频与紧急电话的联动、可变信息情报版与车道指示器的联动、车道指示器和交通信号灯的联动、CO/VI和风机的联动等；
5)缺乏灵活的可配置的隧道事件处置预案；
6)缺乏对蓄水池水位检测、消防管道消防栓处水压及消防用水监测；
7)缺乏对隧道区域控制器PLC所管控隧道设施（车道指示器等）运行状态的实时监控；
8)无法监控区域控制器PLC的工作状态；
9)缺乏多维度的隧道设施运行状态及控制操作等分析报表；
10)隧道广播模式及手段单一（广播模式：单点、区域、单洞、霜冻，广播手段：文本、文件、喊话）
11)缺乏有效的隧道设施故障预警报警及处置联动机制
TCC隧道监控平台：
通过将隧道变电所内的所有管理软件系统业务进行融合，形成一体化的综合业务管理平台，采用2D/3D建模技术实现全部隧道设施的立体化管理，实现包含风机、照明、车道指示器、交通信号灯、消防卷帘门、CO/VI、风速风向仪、光强度检测器、水泵、隧道紧急电话广播等的管控，通过变送器、传感器、采集器等手段实现消防用水和动力监测，可与可变信息情报板、摄像机、车辆检测器、无极调光、事件分析、消防主机（设施）等设备对接，提供所有隧道设施的综控和联动，提供可配置的定制化专属预案，提供设施报警和运维业务的融合处置。
3方案部署对比
根据隧道机电标准和隧道建设实际情况，主要通过三种方式管控隧道设施：
1)隧道监控中心上位机操作
2)隧道变电所触摸屏操作
3)柜式设备手动操作
部署架构传统隧道方案TCC隧道综合管控方案层级
监控软件多类软件并存，设施孤立管控，操作繁琐软件涵盖隧道全部业务，设施联动控制,一级管控监控中心
数据链路按系统软件分别建立数据通道，数据无法共享统一MQ集群，保障数据通道稳定、高效监控中心
控制单元区域控制器（PLC），集中式管控、维护复杂、二级管控隧道采集控制器（TCC），分布式管控、维护简便、二级管控变电所
部署隧道壁洞室内和隧道变电所内
主PLC断网或损坏，监控中心及隧道变电所无法对所有下面设备进行控制，只能按照已设计好的预案进行执行。所以主PLC一般有双电源和双CPU冗余。
副PLC断网，监控中心及隧道变电所无法对该PLC下面设备进行控制，只能按照已设计好的预案进行执行。一般为灯光按时间启动或关闭、风机按时间开启或关闭。
设施控制需要依赖中间继电器部署于隧道壁、箱体和洞室内
隧道两端变电所分别部署双机热备软件包，提供数据上报、指令下达及反馈等双通路；
TCC单点故障只影响单一受控设备；
TCC具备受控设备断网控制预案；
主动监测上报自身及受控设备工作状态；
TCC自身支持中间继电器，减少物理链接环节；变电所
区域控制以触摸屏连接PLC进行辖区内的设施控制以工业平板连接网络实现整条隧道的设施控制、三级管控隧道内
本地控制无以TCC一对一部署实现设施就近本地控制、四级管控隧道内
五、TCC隧道综合管控方案价值
1、通过2D/3D建模实现隧道设施的立体化管理，提升隧道设施资源管理能力；
2、通过一体化隧道管控系统实现隧道设施的可控、可测、可视、可听、可联动，提升隧道设施控制联动能力，提升隧道交通诱导能力和隧道事件处置决策能力，降低管理人员工作强度和复杂度，减少管理计算机相资产投入；
3、通过隧道采集控制器实现工业测控网内隧道设施的管控，简化施工维护难度，降低维护成本，提升运维效率；通过隧道采集控制器主动将受控设施工作运行状态推送给平台PC端和APP端，将设备故障“报警、派单、处置、提交”等环节形成闭环事件，提供处置过程可溯；
4、通过可定制的隧道事件专属预案，满足日常运营对隧道设施管理和事件处置要求，提供隧道设施控制和事件处置操作链，满足事后可溯；
5、通过对蓄水池水位、消防管道消防栓处水压及消防用水的监测，提升隧道安全监测能力；
6、通过隧道易维APP实现移动端与PC端业务的互动，降低业务沟通成本，提升工作协作效率；
参考文献：
[1]《促进公路隧道提质升级行动方案》（交办公路［2019］9号）.交通运输部.
[2]《公路隧道提质升级行动技术指南》交通运输部.
[3]《公路隧道设计规范第二册 交通工程与附属设施》（JTG D70/2-2014）交通运输部.
论文作者:詹良志
论文发表刊物:《防护工程》2019年8期
论文发表时间:2019/7/31
标签：隧道论文; 设施论文; 变电所论文; 控制器论文; 业务论文; 交通论文; 机电论文; 《防护工程》2019年8期论文;