1 概述
漳龍高速公路機電項目起于漳州收費站，與廈漳高速公路形成“T”形骨架，終于漳州龍巖市界處的石崆山并與漳龍高速公路龍巖市境段相連，全長79公里，采用雙向四車道標準。全線設有5座互通、11座隧道，1座特大橋、3座高架橋。其中設計速度100km/h，路基寬26米。全線設有龍文、漳州西、南靖、金山、和溪5座互通；大龍頭隧道2500米、后眷隧道1500米、風霜嶺隧道890米、南靖隧道950米、石崆山隧道799米等11座隧道。
項目中主要對大龍頭、后眷、風霜嶺、南靖四個長隧道進行重點監(jiān)控；其他短隧道群進行一般監(jiān)控。四個長隧道采用北京云星宇公司的區(qū)域控制器（RTU），其核心采用OMRON公司的CS1系列PLC；組成光纖冗余環(huán)網(wǎng)。該項目由北京云星宇交通工程有限公司承建，并于2005年11月份交工驗收。
2 系統(tǒng)組成
隧道設備包括車輛檢測器、遙控攝像機、固定攝像機、隧道內(nèi)外可變情報板、交通信號燈、車道指示標志、橫洞指示標志、一氧化碳/透過率檢測器、風速風向檢測器、光強檢測器、本地控制器、火災報警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸設備等。
作為現(xiàn)場級控制單元的區(qū)域控制器（RTU）以OMRON CS1系列PLC為控制核心、以CLK52-V1總線通訊模塊組成Controller link光纖冗余總線環(huán)網(wǎng)。各個隧道機房設一個區(qū)域控制主站，從站分布于隧道中，通過光纖與主站進行通訊。主站通過以太網(wǎng)模塊與分中心計算機組成以太網(wǎng)網(wǎng)絡。
區(qū)域控制器冗余總線環(huán)網(wǎng)（Controller Link）特點：
（1）大容量、靈活方便、高效的數(shù)據(jù)連接功能；
（2）每1節(jié)點的發(fā)送數(shù)據(jù)鏈接通道數(shù)：最大1000CH，發(fā)送接收數(shù)據(jù)鏈接通道數(shù)：最大8000CH(PLC場合)，最大32000CH(工廠計算機)；
（3）可選擇簡單的"自動設定"與能自由改變區(qū)域尺寸的"任意設定"；
（4）能夠收發(fā)大量數(shù)據(jù)的信息服務功能；
（5）用信息服務功能，最大可收發(fā)2012字節(jié)(包含F(xiàn)INS標題)的數(shù)據(jù)，在收發(fā)時大量的數(shù)據(jù)無需分割；
（6）在網(wǎng)絡兩端的通訊模塊內(nèi)內(nèi)藏必要的終端電阻，只需作開關的設定；
（7）可實現(xiàn)個人計算機－－PLC之間的通信。
（8）傳輸速率2Mbps。


圖1系統(tǒng)組成結構圖
3 隧道區(qū)域控制功能
隧道監(jiān)控系統(tǒng)由通風照明控制系統(tǒng)、交通檢測與控制系統(tǒng)、火災檢測與報警系統(tǒng)、閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、有線廣播系統(tǒng)等組成，其監(jiān)控信息通過通信系統(tǒng)上傳到監(jiān)控分中心。監(jiān)控系統(tǒng)中各類計算機互相通信、共享資源，與PLC網(wǎng)絡拓撲采用星形結構，經(jīng)PLC系統(tǒng)可自動分散控制隧道設施正常運行。
由于隧道集中監(jiān)控系統(tǒng)傳輸距離長，控制規(guī)模較大，采用四級控制較為靈活、安全、高效。四級控制即省總中心計算機系統(tǒng)控制、監(jiān)控分中心計算機系統(tǒng)控制、隧道PLC網(wǎng)絡控制、現(xiàn)場手動控制。隧道監(jiān)控系統(tǒng)一般情況下是在監(jiān)控分中心主控計算機的控制下，交由控制器自動控制運行。隧道PLC網(wǎng)絡在計算機的控制下，運行各自局部設施的自動控制。省監(jiān)控中心控制計算機采集來自分中心及隧道控制單元、各類檢測報警單元的運行數(shù)據(jù)，并給相應的控制單元發(fā)送命令，以執(zhí)行相應任務。正常情況下監(jiān)控中心系統(tǒng)處于自動運行狀態(tài)，一旦監(jiān)控計算機出現(xiàn)故障，PLC系統(tǒng)會自動代替監(jiān)控計算機，完成對隧道設施的基本控制功能。最后一級是設備的手動控制和現(xiàn)場的緊急控制。
3.1 隧道正常運營的控制
各分控系統(tǒng)對現(xiàn)場設備及信息進行實時監(jiān)測，預處理后上傳至監(jiān)控分中心，并得到確認。在待命確認狀態(tài)下，分控系統(tǒng)則根據(jù)運行程序?qū)λ淼勒彰?、通風交通等實施基本控制。監(jiān)控計算機則對上傳的數(shù)據(jù)信息運算處理，按一定模塊存檔、制表及顯示，并根據(jù)所制定的控制模式提出決策建議，發(fā)布控制命令供操作人員修改確認執(zhí)行。應用軟件隨機生成隧道動態(tài)運行工況模擬圖及各類數(shù)據(jù)信息圖表。系統(tǒng)控制方式如下：
（1）安全控制：隧道火災事故報警均24小時在線工作，經(jīng)PLC系統(tǒng)向監(jiān)控室發(fā)出報警信號，并在顯示器模擬顯示，有聲光報警提示。
（2）交通信號控制：經(jīng)隧道現(xiàn)場PLC系統(tǒng)對車輛檢測信息及各類顯示標志狀態(tài)信息進行實時檢測，由分控系統(tǒng)預處理后，上傳給監(jiān)控室監(jiān)控計算機，運算處理后得出車流量、車速、區(qū)段占有率等數(shù)據(jù)，從而控制隧道信號燈、車道指示器、可變情報板。
（3）隧道照明控制：選擇時序或手動控制方式，向分控系統(tǒng)發(fā)出控制命令，按照不同亮度等級啟動/關閉相應照明配電回路。
（4）隧道通風控制：由監(jiān)控計算機對隧道CO、VI檢測數(shù)據(jù)、風速風向、交通狀態(tài)、火災報警狀態(tài)的數(shù)據(jù)運算處理，向分控系統(tǒng)發(fā)出啟動/關閉相應位置的風機和相應的通風級別指令。
（5）隧道閉路電視監(jiān)視控制：監(jiān)控分中心監(jiān)控計算機根據(jù)隧道安全檢測系統(tǒng)及交通信號系統(tǒng)的信息，決策出啟動/遙控相應位置的攝像機，并做特殊放大顯示。
3.2 隧道運營異常的控制
（1）在火災手動報警、火災自動報警、緊急電話報警發(fā)生后，火災報警按最優(yōu)先原則通知火災報警計算機，向其發(fā)送火災地點及特征信息。監(jiān)控計算機向隧道閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)送指令，把事故地段的畫面切換到主監(jiān)視器上，經(jīng)確認后監(jiān)控計算機立即依此提出相應的交通控制方案和通風控制方案，快速清除火災地段車輛，將通風、照明模式轉(zhuǎn)為火災模式。
（2）在隧道交通擁擠或事故情況下，隧道車輛檢測器發(fā)出某區(qū)段交通阻塞的報警信號，監(jiān)控計算機同時提出相應的交通控制方案，并向隧道閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)發(fā)出指令，把事故地段的畫面切換到圖像計算機上監(jiān)視并錄像。
（3）為確保隧道運營的安全，最大限度地降低誤報警率，計算機在所有異常情況下控制指令的發(fā)出，原則上都必須經(jīng)操作人員確認，由人工鍵入命令后發(fā)出。
（4）根據(jù)控制模式，針對各種異常情況，計算機將提出相應的各種控制方案，操作人員可通過鍵盤/鼠標選擇某一種方案，發(fā)布正確命令，以控制事故的蔓延。
（5）操作人員鍵入的命令、發(fā)生事故的地點、時間和性質(zhì)等參數(shù)將存入計算機，可隨時調(diào)用、打印和顯示。
（6）操作人員可通過電話向上級及消防、搶救單位求援。
3.3 系統(tǒng)信息的采集、傳輸和運行周期
隧道監(jiān)控原始信息來自于各類檢測設備，如火災報警、緊急電話、車輛檢測器、CO/VI檢測器、光強檢測器、設備狀態(tài)反饋信號等。上述信息經(jīng)隧道現(xiàn)場設置的PLC及Controller link光纖冗余總線環(huán)網(wǎng)傳輸?shù)酵ㄐ殴?jié)點站，并經(jīng)通信系統(tǒng)上傳監(jiān)控中心?？刂菩畔⒔?jīng)上述通道反向傳輸至設備。
運行周期和表示：
報警：所有報警從發(fā)生到顯示在5秒以內(nèi)；
事件：10％在5秒之內(nèi)，其余在10秒之內(nèi)；
命令：從發(fā)生至執(zhí)行2秒之內(nèi)；
模擬量顯示：在15秒之內(nèi)；
圖像：一般表示或更換一個圖像在5秒之內(nèi)。
根據(jù)招標文件要求，省中心具有路網(wǎng)信息匯集、路網(wǎng)信息處理、路網(wǎng)交通協(xié)調(diào)、交通控制、信息顯示功能。
4 結論
隧道監(jiān)控系統(tǒng)采用以太網(wǎng)、Controller Link總線網(wǎng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、靈活性得到很好的保證和提高。采用光纖冗余環(huán)網(wǎng)，使系統(tǒng)的安全性、干擾能力增強；整個系統(tǒng)的有用信息得到完全共享,便于系統(tǒng)集成和相關設備遠程維護。這種監(jiān)控方式較好地發(fā)揮了工業(yè)PC和PLC的各自優(yōu)勢,充分利用了工業(yè)PC在信息管理和處理上的強大能力及PLC在現(xiàn)場控制中的靈活性。

作者資料
幺進祥：北京云星宇交通工程有限公司技術開發(fā)部，工作電話：010-63730027-2596，移動電話：13641254699，E-mail：jinxiangyao@163．Com
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