雷鳴

摘要 高速公路隧道是交通事故的多發(fā)地，必須維護(hù)好隧道機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)，以確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，并與突發(fā)事故實(shí)現(xiàn)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)?；诖?，文章論述了傳統(tǒng)隧道機(jī)電設(shè)備管控軟件系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題，分析了隧道機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，提出了隧道機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)實(shí)施方案，旨在為同行提供參考、借鑒。

關(guān)鍵詞 高速公路；機(jī)電設(shè)備；智能管控系統(tǒng)；可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)；實(shí)踐運(yùn)用

中圖分類號(hào) U418.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）05-0159-03

0 引言

高速公路隧道中安裝的機(jī)電設(shè)備主要有通風(fēng)設(shè)備、照明設(shè)備、消防及應(yīng)急逃生系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)及供配電設(shè)備等。某高速公路總里程為161 km，沿線為多山地形，橋隧比較大，設(shè)計(jì)隧道35座，隧道洞內(nèi)長(zhǎng)度總計(jì)66 km，其配套的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)價(jià)值高達(dá)4億多元，因此必須對(duì)機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行高效管控。某公司作為該條高速公路機(jī)電設(shè)備的運(yùn)營(yíng)維護(hù)單位，在2023年4月份已開(kāi)始升級(jí)機(jī)電設(shè)備管控軟件，設(shè)計(jì)并應(yīng)用隧道機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)智能管控系統(tǒng)[1]。

1 傳統(tǒng)隧道機(jī)電設(shè)備管控軟件系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題

現(xiàn)階段，我國(guó)經(jīng)濟(jì)保持高速增長(zhǎng)，民眾的交通基礎(chǔ)設(shè)施需求不斷升級(jí)，高速公路隧道數(shù)量及總長(zhǎng)度也連年增長(zhǎng)，與之對(duì)應(yīng)的是，需要運(yùn)營(yíng)管理的高速公路隧道機(jī)電設(shè)備總量也常年居于全球第一。高速公路機(jī)電設(shè)備的功能主要有兩方面，其一是對(duì)隧道內(nèi)車輛通行進(jìn)行誘導(dǎo)，收集并發(fā)布交通信息，其二是及時(shí)處置隧道內(nèi)的突發(fā)交通事故[2-4]。當(dāng)救援人員還未趕到事故現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，設(shè)備管理人員可啟動(dòng)隧道機(jī)電設(shè)備，誘導(dǎo)車輛順暢通行，疏散相關(guān)人員，此外還能提升其內(nèi)部空氣質(zhì)量，防止出現(xiàn)人員傷亡事故。有些高速公路機(jī)電設(shè)備管控軟件系統(tǒng)還存在諸多問(wèn)題，主要表現(xiàn)：

（1）架構(gòu)松散：軟件系統(tǒng)的功能較為分散，在各個(gè)網(wǎng)段內(nèi)布設(shè)機(jī)電設(shè)備，造成系統(tǒng)IP地址錯(cuò)亂，導(dǎo)致無(wú)法正常通信，有些設(shè)備甚至發(fā)生失控。

（2）兼容不佳：有些機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)軟件沒(méi)有及時(shí)更新，導(dǎo)致無(wú)法充分兼容各類機(jī)電設(shè)備，這必然會(huì)影響今后的軟件系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)。

（3）缺乏聯(lián)動(dòng)：由于不同功能模塊布設(shè)在不同位置，各子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制無(wú)從實(shí)現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)交通事故時(shí)，設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作人員不能立即處置事故，處置工作效率及工作質(zhì)量都會(huì)受到極大影響。

（4）操作不便：機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)的功能模塊安裝于不同的用戶端，增加了設(shè)備操作難度，并且降低了隧道管理人員的工作效率。

（5）交互不良：借助于設(shè)備狀態(tài)窗口，才能了解各類機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況，不能直接觀察設(shè)備運(yùn)行情況。

（6）反饋不足：不能通過(guò)系統(tǒng)主界面觀察相關(guān)信息，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)所發(fā)布信息的準(zhǔn)確性作出判斷。

2 隧道機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

針對(duì)當(dāng)前隧道機(jī)電設(shè)備管控系統(tǒng)存在的問(wèn)題，需要全面整合系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源，以增強(qiáng)硬件與軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性，集成各個(gè)子系統(tǒng)的功能，并實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)通，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)事故的快速響應(yīng)。此外，還需要加強(qiáng)工作人員的管理與培訓(xùn)，提升其工作效率，高效開(kāi)展設(shè)備管理運(yùn)維工作，從而實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）通過(guò)監(jiān)控設(shè)備及時(shí)了解掌握隧道內(nèi)車輛通行情況，防止發(fā)生交通事故[5]。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)電設(shè)備運(yùn)行情況，對(duì)于部分核心設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)提醒其運(yùn)行情況。管理人員在監(jiān)控室即可遠(yuǎn)程管控隧道通風(fēng)設(shè)備、通信設(shè)備、照明設(shè)施及車檢設(shè)施等，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)報(bào)送至平臺(tái)中心。機(jī)電設(shè)備開(kāi)啟運(yùn)行后，系統(tǒng)會(huì)累計(jì)記錄其運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，并通過(guò)報(bào)警欄、圖標(biāo)顏色變化等方式，向用戶發(fā)出提示信息，從而提醒用戶及時(shí)關(guān)注設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

（3）向高速公路通行人員發(fā)送信息，為其安全行駛提供保障。針對(duì)各類交通事故，可在系統(tǒng)設(shè)備中設(shè)置相應(yīng)的狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生隧道交通事故時(shí)，可立即啟動(dòng)設(shè)備對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)，立即向管理中心發(fā)送事故信息，開(kāi)展事故救援，及時(shí)疏導(dǎo)交通，切實(shí)保護(hù)司乘人員的生命安全。

（4）出現(xiàn)交通事故后，立即執(zhí)行應(yīng)急預(yù)案，引導(dǎo)相關(guān)人員撤離事故地點(diǎn)，最大程度降低事故損失。高速公路隧道內(nèi)發(fā)生交通事故時(shí)，機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)接收到檢測(cè)分析數(shù)據(jù)信息以及事故監(jiān)控錄像，通過(guò)廣播設(shè)備、交通標(biāo)識(shí)等，可快速引導(dǎo)車輛，確保道路行車不受較大影響。

（5）當(dāng)觸發(fā)某個(gè)機(jī)電設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)界面可立即跳出視頻窗口，由此掌握機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行情況。高速公路隧道內(nèi)緊急電話、報(bào)警器等設(shè)備能觸發(fā)到最近的攝像機(jī)[6]。

（6）可詳細(xì)自動(dòng)記錄機(jī)電設(shè)備的全部操作信息。記錄設(shè)備操作記錄并劃分類別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，向工作人員授予系統(tǒng)操作權(quán)限后，可根據(jù)人員信息、控制命令等查詢和瀏覽操作日志。

3 隧道機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)實(shí)施方案

3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔{(diào)整

對(duì)于隧道通風(fēng)設(shè)備、照明設(shè)備以及消防設(shè)備等，其IP地址需要統(tǒng)一規(guī)劃，匯總各個(gè)網(wǎng)段的數(shù)據(jù)信息，之后發(fā)送到管理中心的三層交換機(jī)，最終完整上傳至設(shè)備智能管控系統(tǒng)。如圖1所示為隧道監(jiān)控系統(tǒng)部署結(jié)構(gòu)圖。

3.2 后臺(tái)硬件升級(jí)

按照當(dāng)前的工業(yè)級(jí)硬件系統(tǒng)配置標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)隧道的全部硬件設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，主要有隧道監(jiān)控管理服務(wù)器、視頻管理服務(wù)器以及電腦管理端。

3.3 軟件平臺(tái)部署

部署軟件平臺(tái)，主要是監(jiān)控應(yīng)用服務(wù)、視頻監(jiān)控應(yīng)用服務(wù)、隧道plc控制服務(wù)以及隧道控制管理客戶端[7]。

3.4 實(shí)施隧道機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)的日常管理目標(biāo)

搭建隧道機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)，全面梳理當(dāng)前的機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)資源，將設(shè)備IP地址統(tǒng)一起來(lái)，優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各個(gè)功能模塊的集成，確保通信系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，有效控制機(jī)電設(shè)備平穩(wěn)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的日常管控目標(biāo)。

（1）實(shí)現(xiàn)不同類別機(jī)電設(shè)備的動(dòng)態(tài)擴(kuò)充。對(duì)于海康威視、數(shù)碼視訊等知名品牌的H.264編解碼器設(shè)備，都能有效兼容；視頻矩陣控制功能的實(shí)現(xiàn)，主要采用蛙視、微創(chuàng)等品牌產(chǎn)品；云臺(tái)控制協(xié)議采用的是Pelco-D/Pelco-P/YAAN/SAMSUNG等；情報(bào)板為同鑫、同洲等知名品牌；車檢器主要是Advantech、SmartSensor等知名品牌。系統(tǒng)設(shè)備的兼容性強(qiáng)，且能進(jìn)行擴(kuò)容，不但確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，還有利于后期的隧道改擴(kuò)建[8]。

（2）全面集成隧道的通風(fēng)、照明以及消防等各個(gè)子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集中管控并展示出來(lái)。采用集成手段管控機(jī)電設(shè)備，節(jié)約管控時(shí)間，有利于工作效率的提升。對(duì)于具體事件，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)管理流程及勘察數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)針對(duì)性的管控方案。將時(shí)序控制策略添加到隧道照明系統(tǒng)中，可根據(jù)實(shí)際需要分時(shí)段開(kāi)啟或關(guān)閉照明設(shè)備；將邏輯控制策略添加到隧道通風(fēng)系統(tǒng)中，隧道內(nèi)CO/VI檢測(cè)值高于預(yù)警值時(shí)，可由此斷定空氣污染較為嚴(yán)重，此時(shí)風(fēng)機(jī)可自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行。通過(guò)采用機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)，能有效減少運(yùn)維人員工作量，將工作重心放到路況監(jiān)控上，工作效率得到明顯提高[9]。

（3）實(shí)現(xiàn)隧道上行與下行雙方向的交通協(xié)同管控，隧道群交通管控同樣可采用單隧道的管控策略。當(dāng)隧道群的某處發(fā)現(xiàn)交通事故時(shí)，由于已制定相應(yīng)的管控預(yù)案策略，機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)能自動(dòng)開(kāi)啟，快速響應(yīng)交通事故，事故人員在短時(shí)間內(nèi)能得到救援。視頻檢測(cè)器將檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸至隧道監(jiān)控系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)交通事故時(shí)，監(jiān)控畫面切換至事故發(fā)生地最近的攝像機(jī)，工作人員能立即掌握事故情況，從而制定針對(duì)性的管控預(yù)案。

（4）通過(guò)機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)，隧道內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)會(huì)以圖像及文字的形式在系統(tǒng)主界面上顯示，管理人員可直觀了解設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)態(tài)。隧道內(nèi)的機(jī)電設(shè)備及構(gòu)造物都標(biāo)有樁號(hào)，其信息展示于系統(tǒng)軟件界面上，有利于管理人員準(zhǔn)確管控機(jī)電設(shè)備，確保機(jī)電設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行[10]。

3.5 實(shí)施隧道機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)的應(yīng)急處置功能

隧道機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)具有預(yù)案管理功能，結(jié)合用戶實(shí)際需求，在系統(tǒng)中輸入突發(fā)事件的處理步驟及措施，搭建事件庫(kù)。發(fā)生事故時(shí)，能立即將相同特征的事件從事件庫(kù)中提取出來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，達(dá)到快速高效處理突發(fā)事件的目的。

（1）可建立突發(fā)事件預(yù)案模型：各種未知因素交織引發(fā)突發(fā)事件，有時(shí)并不能完全匹配事件庫(kù)中的事件，因此需要工作人員確認(rèn)從事件庫(kù)中提取的預(yù)案，或根據(jù)實(shí)際需要做內(nèi)容的調(diào)整，之后再具體處置突發(fā)事件，增強(qiáng)事件處置效果。如圖2所示。

（2）預(yù)案的內(nèi)容：①響應(yīng)事件的具體組織；②資源調(diào)撥；③應(yīng)急人員管理；④交通管制及誘導(dǎo)；⑤事件信息發(fā)布；⑥決策信息資源管理（在系統(tǒng)界面上顯示人員、資源的調(diào)度信息）。

（3）預(yù)案的執(zhí)行方式：①根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整預(yù)案內(nèi)容，工作人員確認(rèn)完所有指令信息后，才可執(zhí)行；②不需要調(diào)整預(yù)案，工作人員確認(rèn)后即可執(zhí)行；③工作人員無(wú)需確認(rèn)即可自動(dòng)執(zhí)行。此外，還可使用“交通控制”模塊手動(dòng)進(jìn)行指令操作，并賦予更大的優(yōu)先級(jí)，從而增強(qiáng)事件處置效果。

（4）預(yù)案的優(yōu)化和完善：在事件處置預(yù)案制定完成后，采用仿真技術(shù)不斷完善預(yù)案內(nèi)容，從而增強(qiáng)其可行性及處置效果。突發(fā)事件預(yù)案確定過(guò)程包含編制、使用及優(yōu)化三個(gè)過(guò)程。預(yù)案優(yōu)化流程如圖3所示。

（5）社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益：隧道機(jī)電設(shè)備智能管控系統(tǒng)統(tǒng)一集中管控機(jī)電設(shè)備，統(tǒng)一其IP地址，并且與全部的機(jī)電設(shè)備都兼容，構(gòu)建的應(yīng)急預(yù)案模型能批量控制機(jī)電設(shè)備，與各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。通過(guò)充分實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的全部功能，能有效降低監(jiān)控人員的工作難度，當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生突發(fā)事故時(shí)，能減輕對(duì)隧道與機(jī)電設(shè)備的損傷，并在一定程度上保護(hù)事故人員，降低交通事故的人員財(cái)產(chǎn)損失，從而達(dá)到安全高效管控隧道交通的目的。

4 結(jié)論

綜上所述，該文以某隧道智能管控系統(tǒng)為案例，論述了該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，編制了具體的實(shí)施方案。高速公路隧道機(jī)電智能管控系統(tǒng)較為復(fù)雜，構(gòu)建系統(tǒng)需運(yùn)用系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)思維。搭建隧道機(jī)電系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及分析模型，對(duì)其系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)識(shí)別，并根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定相應(yīng)的約束條件。統(tǒng)一隧道機(jī)電設(shè)備管控平臺(tái)，有利于設(shè)備后期改造接入各種功能模塊，從而充分發(fā)揮隧道機(jī)電設(shè)備的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]孫曉寧. 高速公路機(jī)電設(shè)備智慧運(yùn)維分析[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)， 2023（14）： 91-93.

[2]王康. 高速公路交通機(jī)電設(shè)備的維護(hù)措施分析[J]. 電子技術(shù)， 2023（6）： 234-235.

[3]韋杰. 高速公路項(xiàng)目機(jī)電設(shè)備的智能供電技術(shù)探討[J]. 交通科技與管理， 2023（11）： 177-179.

[4]張洪玖. 高速公路機(jī)電設(shè)備智能化技術(shù)的探討[J]. 低碳世界， 2023（5）： 157-159.

[5]王衛(wèi)民. 高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備管理存在的問(wèn)題及對(duì)策[C]. 《建筑科技與管理》組委會(huì). 2020年5月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集， 2020： 54-55.

[6]王麗. 高速公路機(jī)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 交通世界， 2023（15）： 179-181.

[7]秦天鵬. 高速公路機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 集成電路應(yīng)用， 2023（5）： 342-343.

[8]劉永龍， 李中漢， 李東毅. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速公路機(jī)電設(shè)備智能監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 西部交通科技， 2023（4）： 23-25+28.

[9]符方睿. 高速公路機(jī)電設(shè)備的智能供電技術(shù)研究[J]. 機(jī)電信息， 2023（6）： 80-82.

[10]馬軍發(fā). 淺談高速公路機(jī)電設(shè)備維護(hù)和管理[C]. 《建筑科技與管理》組委會(huì). 2020年5月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集， 2020： 78-79.