清连高速公路隧道监控系统升级改造设计

1、清连高速公路隧道监控系统升级改造设计    关键词：隧道监控系统；清连高速公路；中央控制；避风照明；信号控制广东省清连一级公路道路路面破坏严重，路况越来越差，同时由于道路开口设置和混合交通以及交通安全设施的普遍不足，极大地影响了该段公路的行车安全、舒适和畅通，在使用功能与服务水平等方面已无法提供汽车专用公路应有的效能。根据交通调查及交通量预测结果，拟将该公路改造提升为高速公路。 清(远)连(州)一级公路升级改造(高速)工程包含5座既有隧道和9座新建隧道，机电附属工程将对这14座隧道整体设置与主体工程考虑相配套、相协调的隧道通风、照明、消防、监控、供电等营

2、运管理设施，使之满足高速公路行车运营条件。其中对既有隧道的机电改造将涉及对既有设备的调查再利用及新技术新设备的使用，隧道监控系统尤其如此。 一、既有隧道监控系统的调查情况 既有隧道包括2座长隧道(石仓岭隧道和焦冲隧道)，1座中隧道(六甲洞隧道)，2座短隧道(猴子迳隧道和迳口隧道)，原监控系统仅在长隧道外场设置了监控设施，并设置有石仓岭隧道管理所和焦冲隧道管理所，内设监控室，分别对两个长隧道进行独立监控管理，短隧道无监控设施。 监控设备现状如下： 中央控制系统：设置了紧急电话控制台、广播控制台、CCTV主监控台、监视器、服务器、工作站、模拟电子显示屏等(监视器已老化图像模糊，其它设备运行正常但性

3、能落后)。 交通控制与诱导系统：在隧道口和洞内设置交通信号灯、车道指示器、车辆检测器、火灾疏散指示标志、限速牌、可变情报板等(设备维修困难或已损坏)。 闭路电视系统：隧道外设带云台摄像机，隧道内每150m设1处定焦摄像机(老化现象严重，且部分光端机和箱体已损坏，部分传输光纤也已断掉)。 火灾报警系统：采用空气管线型差温火灾探测器，手动报警按扭每50m设1处(故障率高)。 紧急电话系统：电缆型抗噪音电话，每150m设1处(容易损坏且线路已老化)。 有线广播系统：洞外和洞内均设置了扬声器，洞内设置间距500m左右(设备运行正常)。 从上述内容可看出，长隧道原监控系统配置较完整，基本符合公路隧道交通

4、工程设计规范(JTG/TD712004)，但随着时间的推移和科学技术的发展，原隧道机电系统大部分设备已经陈旧损坏无法维修或技术落后不能满足当前隧道运营管理的需求。因此，需对该工程所有隧道进行整体改造，结合实际情况重新设计施工。 自2000年以来，由于科学技术的快速发展，新技术、新产品层出不穷，特别是计算机技术、电子技术和通信技术的迅速发展，更加促进了隧道机电系统的发展，出现了很多适用于隧道的先进设备，这些设备专为隧道恶劣环境而设计，技术成熟，为本工程的改造施工奠定了基础。 二、隧道监控系统改造设计 全线可分为两个隧道群，延用原隧道管理所。石仓岭隧道管理所负责猴子径隧道、横山仔隧道和石仓岭隧道的

5、营运和管理工作，焦冲隧道管理所负责杜步岭段5个短隧道、石潭段3个短隧道、迳口隧道及焦冲隧道、六甲洞隧道的营运和管理工作，各管理所负责辖区内日常的交通数据采集、视频监控以及综合信息处理，一旦发生特殊情况(如交通事故、火灾等)，能在第一时间组织现场救援。 两个管理所的监控信息最后通过高速公路通信系统上传至阳山监控中心，由阳山监控中心进行全线交通协调，统一监控全线运营情况。 为满足长隧道升级改造为高速公路后隧道通风控制、照明控制、交通控制等运营管理需要，石仓岭隧道、焦冲隧道和六甲洞隧道监控系统须按A级标准设计，设置完善配套的隧道监控设施；各短隧道也应能实现对照明和交通的控制。 (一)中央控制系统 两

6、个隧道管理所设置相同规模的中央控制系统，由容错服务器、各系统工作站及网络交换机、各系统软件等组成。各工作站通过服务器交换数据，实现资源共享。 现场控制系统由各隧道内的可编程控制器PLC、工业以太网交换机、通信线缆等主要设备材料构成。各PLC设置于各隧道设备密集的地方，以光纤冗余环网方式相连接，传输各类检测信息、控制信号和指令。一旦中央控制系统出现故障，各隧道现场控制系统也可完成对隧道设施的基本控制功能。监控室内设备全部采用新设备。 (二)通风照明控制系统 通风照明控制系统由管理所通风照明监控工作站、各隧道相应PLC、co/vi检测器、风速风向检测器、亮度检测器、控制单元和隧道内通风机、照明灯具

7、组成。由工作站对隧道环境检测信号和交通状态、火灾报警状态的数据运算处理后，通过交流接触器来控制设备配电回路的通与断，从而控制风机的运行台数、风速风向、运行时间和照明灯具的开启回路数。应能实现远程自动控制和现场手动控制两种控制方式。 因机电附属工程同时对通风系统进行了改造，射流风机配电有两种情况：一组(两台)风机共用一根干线配电电缆和每台风机拥有独立配电回路，因而对风机的控制也需分两种情况。        (三)信号控制系统 交通信号控制系统由交通监控工作站、现场PLC、各种检测报警设备及交通诱导设备组成。发生事故的

8、情况下，为了准确及时地实施疏散，交通信号控制可依据洞内报警信号实施自动控制，另外还可手动操作控制。 在各长隧道进出口设置了交通信号灯，可变情报板，可变现速标志板，在洞口和洞内横洞处设置了两车道车道指示器，各短隧道也根据需要在洞口设置了两车道车道指示器，以控制进入隧道车辆和车速。洞内同时设置了多种电光指示标志。 (四)闭路电视系统 石仓岭隧道、焦冲隧道、六甲洞隧道设置了闭路电视系统；在短隧道适当位置也设置了摄像机，以监视箱式变电站和隧道情况。隧道闭路电视信号均通过光缆传输至隧道管理所，在各管理所集中监视视频信息。 闭路电视系统可分为三部分，即监控室CCTV控制系统，外场摄像机、视频及控制信号传输

9、设备(各部分设备均采用新设备)。CCTV控制系统包括视频矩阵切换控制器、智能控制键盘、硬盘录像机等。为减少主体施工的工作量，石仓岭隧道、焦冲隧道尽量利用原来的布设设置，基本按照间隔150m左右设置一台定焦距固定摄像机，在各隧道进出口设置一体化球形摄像机。 (五)火灾报警系统 因原空气管线型差温火灾探测器故障率高，难以维修，火灾报警系统改用技术成熟的分布式光纤温度探测系统，由各隧道管理所监控室消防报警监控工作站，隧道现场火灾报警控制器、DTS光纤检测主机及隧道内感温光缆 及信号线缆构成。 感温光缆在隧道内通长布设，将隧道划分为150m一个报警区段，一个区段接一个光纤反馈信号模块。手动报警按钮按照

10、50m间距布设。在接收到火灾信息后，可联动火灾发生区段的摄像机进一步确认灾情并自动录像，同时在操作工作站上显示发生火灾的区段，并通过音响装置告知值班人员，采取相应的对策。另外中央控制系统可根据该火灾信号快速启动消防水泵，自动改变交通诱导信号，引导车辆安全疏散。报警信号消除则由操作台手动控制。 (六)紧急电话和广播系统 紧急电话和广播系统改为采用光纤型一体化系统，由管理所控制台设备、现场分机和传输设备三部分组成。管理所控制台设备主要包括紧急电话监控工作站、紧急电话广播一体化主机，值班电话、麦克风等。石仓岭隧道管理所和焦冲隧道管理所各设置一套紧急电话广播系统，石仓岭隧道管理所负责石仓岭隧道的紧急电

11、话广播业务，焦冲隧道管理所负责焦冲隧道和六甲洞隧道的紧急电话广播业务。 隧道内紧急电话分机选用光纤型紧急电话，按间距150m布设，传输介质采用光纤；隧道广播选用号筒扬声器，采用近端放大方式，广播控制箱(内置广播功放和控制模块)设置在紧急电话洞室内，紧急电话分机能输出隧道广播控制信号，外接广播功放能直接驱动扬声器，紧急电话也从广播功放引电。 (七)供配电系统 原隧道高压供电采用传统的直流屏接触器远程控制，继电器保护装置，可靠性低、维护困难。低压配电采用PLC实现计算机远程控制，但只能控制开关，对用电的参数，质量没有任何监控，必须安排人员现场值班巡查。 系统改造后隧道机房拟采用无人值守，因此采用智能化电力监控系统进行供配电系统的改造。根据隧道管理模式的需求，在石仓岭和焦冲隧道管理所分别设置一套智能化电力监控系统。两套系统结构基本一致，采用设备分散设置、高速光纤通讯，主控室控制、管理和调度的模式。各变电所和箱式变电站均设智能通信管理机一套，现场的保护和监控装置与智能通信管理机之间采用屏蔽双绞线连接，并通过RS485口通讯；智能通信管理机与隧道管理所电力监控计算机通过光纤通信网络通讯。系统同时监控高压(10kV)和低压(0.4kV)，系统通过网络既可远程监控也可本地监控。