探讨隧道机电设备智能管控系统的运用

雷鸣

摘要 高速公路隧道是交通事故的多发地，必须维护好隧道机电设备系统，以确保设备稳定运行，并与突发事故实现应急联动。基于此，文章论述了传统隧道机电设备管控软件系统常见问题，分析了隧道机电设备智能管控系统可实现的目标，提出了隧道机电设备智能管控系统实施方案，旨在为同行提供参考、借鉴。

关键词 高速公路；机电设备；智能管控系统；可实现目标；实践运用

中图分类号 U418.7文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）05-0159-03

0 引言

高速公路隧道中安装的机电设备主要有通风设备、照明设备、消防及应急逃生系统、监控系统及供配电设备等。某高速公路总里程为161 km，沿线为多山地形，桥隧比较大，设计隧道35座，隧道洞内长度总计66 km，其配套的机电设备系统价值高达4亿多元，因此必须对机电设备系统进行高效管控。某公司作为该条高速公路机电设备的运营维护单位，在2023年4月份已开始升级机电设备管控软件，设计并应用隧道机电设备系统智能管控系统[1]。

1 传统隧道机电设备管控软件系统常见问题

现阶段，我国经济保持高速增长，民众的交通基础设施需求不断升级，高速公路隧道数量及总长度也连年增长，与之对应的是，需要运营管理的高速公路隧道机电设备总量也常年居于全球第一。高速公路机电设备的功能主要有两方面，其一是对隧道内车辆通行进行诱导，收集并发布交通信息，其二是及时处置隧道内的突发交通事故[2-4]。当救援人员还未赶到事故现场时，设备管理人员可启动隧道机电设备，诱导车辆顺畅通行，疏散相关人员，此外还能提升其内部空气质量，防止出现人员伤亡事故。有些高速公路机电设备管控软件系统还存在诸多问题，主要表现：

（1）架构松散：软件系统的功能较为分散，在各个网段内布设机电设备，造成系统IP地址错乱，导致无法正常通信，有些设备甚至发生失控。

（2）兼容不佳：有些机电设备系统软件没有及时更新，导致无法充分兼容各类机电设备，这必然会影响今后的软件系统优化升级。

（3）缺乏联动：由于不同功能模块布设在不同位置，各子系统的联动控制无从实现，当出现交通事故时，设备运营维护工作人员不能立即处置事故，处置工作效率及工作质量都会受到极大影响。

（4）操作不便：机电设备系统的功能模块安装于不同的用户端，增加了设备操作难度，并且降低了隧道管理人员的工作效率。

（5）交互不良：借助于设备状态窗口，才能了解各类机电设备的运行情况，不能直接观察设备运行情况。

（6）反馈不足：不能通过系统主界面观察相关信息，导致无法对所发布信息的准确性作出判断。

2 隧道机电设备智能管控系统可实现的目标

针对当前隧道机电设备管控系统存在的问题，需要全面整合系统网络资源，以增强硬件与软件系统的稳定性，集成各个子系统的功能，并实现系统联通，从而实现对突发事故的快速响应。此外，还需要加强工作人员的管理与培训，提升其工作效率，高效开展设备管理运维工作，从而实现以下功能：

（1）通过监控设备及时了解掌握隧道内车辆通行情况，防止发生交通事故[5]。

（2）实时监控机电设备运行情况，对于部分核心设备，实现自动提醒其运行情况。管理人员在监控室即可远程管控隧道通风设备、通信设备、照明设施及车检设施等，并将监测数据及时报送至平台中心。机电设备开启运行后，系统会累计记录其运行时长，系统实时分析设备运行数据，并通过报警栏、图标颜色变化等方式，向用户发出提示信息，从而提醒用户及时关注设备运行状态。

（3）向高速公路通行人员发送信息，为其安全行驶提供保障。针对各类交通事故，可在系统设备中设置相应的状态，当发生隧道交通事故时，可立即启动设备对应的运行状态，立即向管理中心发送事故信息，开展事故救援，及时疏导交通，切实保护司乘人员的生命安全。

（4）出现交通事故后，立即执行应急预案，引导相关人员撤离事故地点，最大程度降低事故损失。高速公路隧道内发生交通事故时，机电设备系统接收到检测分析数据信息以及事故监控录像，通过广播设备、交通标识等，可快速引导车辆，确保道路行车不受较大影响。

（5）当触发某个机电设备时，系统界面可立即跳出视频窗口，由此掌握机电设备的运行情况。高速公路隧道内紧急电话、报警器等设备能触发到最近的摄像机[6]。

（6）可详细自动记录机电设备的全部操作信息。记录设备操作记录并划分类别进行统计，向工作人员授予系统操作权限后，可根据人员信息、控制命令等查询和浏览操作日志。

3 隧道机电设备智能管控系统实施方案

3.1 网络拓扑调整

对于隧道通风设备、照明设备以及消防设备等，其IP地址需要统一规划，汇总各个网段的数据信息，之后发送到管理中心的三层交换机，最终完整上传至设备智能管控系统。如图1所示为隧道监控系统部署结构图。

3.2 后台硬件升级

按照当前的工业级硬件系统配置标准，对隧道的全部硬件设备进行升級改造，主要有隧道监控管理服务器、视频管理服务器以及电脑管理端。

3.3 软件平台部署

部署软件平台，主要是监控应用服务、视频监控应用服务、隧道plc控制服务以及隧道控制管理客户端[7]。

3.4 实施隧道机电设备智能管控系统的日常管理目标

搭建隧道机电设备智能管控系统，全面梳理当前的机电设备系统网络资源，将设备IP地址统一起来，优化系统网络结构，实现系统各个功能模块的集成，确保通信系统正常运转，有效控制机电设备平稳运行，实现机电设备的日常管控目标。

（1）实现不同类别机电设备的动态扩充。对于海康威视、数码视讯等知名品牌的H.264编解码器设备，都能有效兼容；视频矩阵控制功能的实现，主要采用蛙视、微创等品牌产品；云台控制协议采用的是Pelco-D/Pelco-P/YAAN/SAMSUNG等；情报板为同鑫、同洲等知名品牌；车检器主要是Advantech、SmartSensor等知名品牌。系统设备的兼容性强，且能进行扩容，不但确保系统稳定运转，还有利于后期的隧道改扩建[8]。

（2）全面集成隧道的通风、照明以及消防等各个子系统，实现集中管控并展示出来。采用集成手段管控机电设备，节约管控时间，有利于工作效率的提升。对于具体事件，依据标准管理流程及勘察数据，设计针对性的管控方案。将时序控制策略添加到隧道照明系统中，可根据实际需要分时段开启或关闭照明设备；将逻辑控制策略添加到隧道通风系统中，隧道内CO/VI检测值高于预警值时，可由此断定空气污染较为严重，此时风机可自动开始运行。通过采用机电设备智能管控系统，能有效减少运维人员工作量，将工作重心放到路况监控上，工作效率得到明显提高[9]。

（3）实现隧道上行与下行双方向的交通协同管控，隧道群交通管控同样可采用单隧道的管控策略。当隧道群的某处发现交通事故时，由于已制定相应的管控预案策略，机电设备系统能自动开启，快速响应交通事故，事故人员在短时间内能得到救援。视频检测器将检测数据传输至隧道监控系统中，当出现交通事故时，监控画面切换至事故发生地最近的摄像机，工作人员能立即掌握事故情况，从而制定针对性的管控预案。

（4）通过机电设备智能管控系统，隧道内设备的运行状态会以图像及文字的形式在系统主界面上显示，管理人员可直观了解设备的运行动态。隧道内的机电设备及构造物都标有桩号，其信息展示于系统软件界面上，有利于管理人员准确管控机电设备，确保机电设备安全稳定运行[10]。

3.5 实施隧道机电设备智能管控系统的应急处置功能

隧道机电设备智能管控系统具有预案管理功能，结合用户实际需求，在系统中输入突发事件的处理步骤及措施，搭建事件库。发生事故时，能立即将相同特征的事件从事件库中提取出来，从而实现联动控制，达到快速高效处理突发事件的目的。

（1）可建立突发事件预案模型：各种未知因素交织引发突发事件，有时并不能完全匹配事件库中的事件，因此需要工作人员确认从事件库中提取的预案，或根据实际需要做内容的调整，之后再具体处置突发事件，增强事件处置效果。如图2所示。

（2）预案的内容：①响应事件的具体组织；②资源调拨；③应急人员管理；④交通管制及诱导；⑤事件信息发布；⑥决策信息资源管理（在系统界面上显示人员、资源的调度信息）。

（3）预案的执行方式：①根据实际情况调整预案内容，工作人员确认完所有指令信息后，才可执行；②不需要调整预案，工作人员确认后即可执行；③工作人员无需确认即可自动执行。此外，还可使用“交通控制”模块手动进行指令操作，并赋予更大的优先级，从而增强事件处置效果。

（4）预案的优化和完善：在事件处置预案制定完成后，采用仿真技术不断完善预案内容，从而增强其可行性及处置效果。突发事件预案确定过程包含编制、使用及优化三个过程。预案优化流程如图3所示。

（5）社会效益、经济效益：隧道机电设备智能管控系统统一集中管控机电设备，统一其IP地址，并且与全部的机电设备都兼容，构建的应急预案模型能批量控制机电设备，与各个子系统进行联动。通过充分实现该系统的全部功能，能有效降低监控人员的工作难度，当隧道内发生突发事故时，能减轻对隧道与机电设备的损伤，并在一定程度上保护事故人员，降低交通事故的人员财产损失，从而达到安全高效管控隧道交通的目的。

4 结论

综上所述，该文以某隧道智能管控系统为案例，论述了该系统能实现的目标，编制了具体的实施方案。高速公路隧道机电智能管控系统较为复杂，构建系统需运用系统化结构思维。搭建隧道机电系统安全风险识别及分析模型，对其系统安全风险精准识别，并根据实际情况设定相应的约束条件。统一隧道机电设备管控平台，有利于设备后期改造接入各种功能模块，从而充分发挥隧道机电设备的作用。

参考文献

[1]孙晓宁. 高速公路机电设备智慧运维分析[J]. 工程建设与设计， 2023（14）： 91-93.

[2]王康. 高速公路交通机电设备的维护措施分析[J]. 电子技术， 2023（6）： 234-235.

[3]韦杰. 高速公路项目机电设备的智能供电技术探讨[J]. 交通科技与管理， 2023（11）： 177-179.

[4]张洪玖. 高速公路机电设备智能化技术的探讨[J]. 低碳世界， 2023（5）： 157-159.

[5]王卫民. 高速公路机电系统设备管理存在的问题及对策[C]. 《建筑科技与管理》组委会. 2020年5月建筑科技与管理学术交流会论文集， 2020： 54-55.

[6]王丽. 高速公路机电设备运行状态智能监测系统设计[J]. 交通世界， 2023（15）： 179-181.

[7]秦天鹏. 高速公路机电设备自动化系统的设计[J]. 集成电路应用， 2023（5）： 342-343.

[8]刘永龙， 李中汉， 李东毅. 基于物联网技术的高速公路机电设备智能监控系统[J]. 西部交通科技， 2023（4）： 23-25+28.

[9]符方睿. 高速公路机电设备的智能供电技术研究[J]. 机电信息， 2023（6）： 80-82.

[10]马军发. 浅谈高速公路机电设备维护和管理[C]. 《建筑科技与管理》组委会. 2020年5月建筑科技與管理学术交流会论文集， 2020： 78-79.