雁门关一特长公路隧道视频监控解决方案

　　雁门关隧道是国道主干线二连浩特至河口公路、山西新广武至原平高速公路上的一条特长的公路隧道，左右洞分别长5152米和5235米，设计行车速度80公里/小时。该隧道已于2003年9月28日通车运行，通车时是我国已建成通车最长的双洞高速公路隧道。其隧道监控工程由我公司实施，它的安全运营证明了监控方案的科学、合理和完善。
　　概述
　　雁门关隧道采用光缆构成冗余的光纤环网，利用开放式现场总线ProfiBus，实现对隧道内现场数据的采集、传输和下达控制指令，实现控制功能。雁门关特长隧道左、右线分别设置7套区域控制器，每套区域控制器负责700米范围内的现场设备控制和数据采集。设在隧道左线进口左侧管理站内的主控PLC将左右洞的两个独立光环网连接起来，主控PLC通过工业以太网实现与隧道监控中心的通信，完成信息传输与指令交换。另外，考虑到雁门关隧道右线采用全射流风机纵向通风，左线采用双竖井送排风加射流风机分段纵向式通风，在通风竖井上方附近设置了4套PLC控制器对轴流风机进行工况检测和状态控制，轴流风机PLC控制器通过工业以太网与隧道监控中心通信。
　　监控系统组成
　　根据监控功能要求，雁门关隧道监控系统共分八大子系统，分别为交通检测及控制、火灾报警、闭路电视监视、紧急电话及有线广播、无线通信、通风控制、照明控制及消防控制等子系统，各子系统功能简述如下：
　　交通检测及控制子系统
　　为了实现交通检测，分别在雁门关隧道出、入口和隧道内设置了20套双通道环形线圈式车辆检测器，车辆检测器线圈敷设于车道路面下，控制箱嵌入在隧道外侧墙壁内，布设间距为500米左右，采用RS485接口与就近区域控制器通信，并将检测信息经通信系统传输到监控中心，经过工作站运算处理后，获取交通运行参数，并能自动判断交通状况（正常、异常、事故、拥挤及堵塞等交通状况）。
　　根据获取的交通运行状况，及时进行交通诱导，调控车流量，确保隧道运行的安全。交通诱导设施包括：隧道洞口附近设置的4套小型可变情报板、在左右洞内布设的24套洞口交通信号灯、52套车道控制标志（设置间距约300米左右）、24套车行横洞诱导信号灯等。交通信号诱导方案要考虑两方面的情况：①在正常运行时，司乘人员在特长隧道的特殊环境中受各种不适因素的干扰下仍能及时获取有效交通指示；②在发生火灾、交通事故、隧道设备维修等各种异常工况模式下的有序交通疏导。信号灯采用双面LED显示、RS485接口与区域控制器通信、分车道悬挂方式安装，交通信号的组合方式极其灵活，能够在各种交通运行模式下进行交通信号诱导，保证在各种交通情况下对车辆提供必须的交通诱导信号。
　　火灾报警子系统
　　雁门关隧道设有手动报警和火灾探测器自动报警两种火灾报警方式，实现对报警信息的采集，及时发现火灾等险情，确保隧道安全。
　　手动报警按钮按1个／50米设置在隧道壁消防洞室内。在紧急情况下由人工按动报警按钮，即可将信号传到隧道监控中心。监控中心火灾检测工作站能及时告警，并且显示出火灾报警的具体位置，经过闭路电视监视子系统自动将故障地点处的视频监视画面显示在相应的工作站和大屏幕投影屏上，并启动相应的控制预案，包括启动照明、通风、消防等设施，发布交通诱导信息，调度救援车辆及人员等，以便能快速、有序地疏导隧道内的车辆和人员，保障隧道及司乘人员的生命财产安全。
　　火灾自动检测系统采用分布式光纤感温探测器，对隧道内进行连续的温度检测。该系统利用光纤作为线性感温探测器，其基本原理是利用光纤中石英分子键会受温度上升而产生晶格振动。这种振动会导致在光纤中传输的光产生散射（喇曼散射），而散射量的大小可以直接反应温度的高低，因此感温光纤可以将环境温度以连续的线性方式表示出来。该探测系统还可以准确地定位温度发生变化的确切位置，定位精确度可达3m。
　　闭路电视监视子系统
　　闭路电视监视子系统用以直观地了解交通运行状况，对各种现场信息进行人工确认，便于为交通控制提供直观的依据和客观的记录。
　　雁门关隧道内共设置了52套固定安装定焦黑白摄像机，在左右洞出入口布设了4套全方位可控彩色摄像机。现场视频图像每4路一组通过四路视频复用光端机和光缆传到设于洞口的管理站内，然后利用多路视频复用光端机向控制中心传输视频图像和控制信息，并在控制中心电视墙上实现监控图像的实时显示。在控制中心可以对4套全方位彩色摄像机实现远程遥控，控制包括对全方位云台和可变镜头等。
　　紧急电话及有线广播子系统
　　雁门关隧道共设置了34套紧急电话分机及有线广播，布设间距为300米。该系统采用二合一方案，即把隧道紧急电话系统与广播系统有机地结合在一起，采用同一个控制台、同一种信令系统和同一根通信电缆实现两个系统的统一控制。这种方式既可精简系统，节约投资，而且增强了隧道紧急救援系统的可靠性和可操作性。
　　无线通信子系统
　　为了加强养护、工程、运营、救援、司乘人员之间以及与值班人员的联系，以便及时处理各种突发事件，方便车辆安全运行以及驾乘人员的移动通信需求，雁门关隧道内设置了无线通信子系统。
　　无线通信子系统具有三大功能：450 MHz集群调度子系统、88～104 MHz调频广播子系统、900MHz GSM公众网中继子系统。基本结构为：集群基站/调频广播电台/GSM中继器+光缆+三个隧道中继器+漏泄电缆。三个子系统功能不同，但需紧密结合，共用相同的隧道中继器和传输线（光缆和漏缆）。
　　在隧道中继器和控制室之间，采用光缆作为射频信号（经过电光转换）的传输线，而用漏泄电缆实现隧道内的无线信号空中覆盖，漏泄电缆面向无线移动台（MS）。同时，也应保证隧道进、出口附近有良好的无线信号覆盖。
　　通风控制子系统
　　通风控制子系统主要由风机PLC控制器、隧道内区域控制器、CO/VI检测器、风速风向检测器等组成。根据隧道的通风方式，分别在隧洞中间、进口及通风竖井附近设置了CO/VI检测器及风速风向检测器，为实现通风控制提供必要的环境参数。对于洞内射流风机采用“PLC风机控制器→PLC区域控制器→监控中心”的三级控制；轴流风机PLC控制器则设在山顶风机房内，采用“PLC风机控制器→监控中心”二级控制方式，借助工业以太网实现远程通信控制。
　　照明控制子系统
　　照明控制子系统主要由洞内外亮度检测器和区域控制器完成，根据检测到的洞内外亮度数据、交通量变化以及白天、黑夜等情况，控制隧道的照明系统，调节出入口以及洞内的亮度，保证行车的安全畅通，以及在满足照明要求的情况下达到节能运行的目的，同时对洞内照明以及照明控制设备的状况进行监测。
　　照明控制采用在照明配电箱分散、分段控制的摸式。每个配电箱单独控制，避免相互之间的影响。可以实现人工、自动（本地）、远控（人工/自动）等三种方式。远控方式也包括手动控制和实时控制两种。实时控制是根据亮度检测器实测的隧道内外亮度值，实现洞内照明参数的调节，控制等级分为四级。手动控制则在特定的情况下（例如火灾）由人工操作，以满足照明要求。
　　消防控制子系统
　　消防子系统通过控制蓄水池中的水位与地面高度差来确保消防供水压力。水位控制主要通过水位检测结果来控制消防水泵的起停，确保蓄水池中的水位能满足要求。水位检测对象主要为隧道北口和南口的高位消防蓄水池，控制对象主要为北口和南口的消防水泵。
雁门关隧道南口的蓄水池水位检测与水泵控制信号由雁门关隧道左线7＃区域控制器实施检测及控制。雁门关隧道北口的蓄水池水位检测与水泵控制信号由隧道监控站主控PLC实施检测及控制。