摘 要：近年來，我國交通道路在迅猛發(fā)展中，其重要的組成部分隧道數量也在不斷上升。由于我國地理環(huán)境比較復雜，隧道集中監(jiān)控系統(tǒng)在公路的運營和管理以及緊急預案處理中發(fā)揮著極其重要的作用。因此，隧道監(jiān)控系統(tǒng)成為工程單位和公路營運管理單位共同關心的問題，建設穩(wěn)定、先進、經濟以及擴展性強的監(jiān)控系統(tǒng)成為當前道路監(jiān)控的首要目標。隨著電子技術、通信、計算機技術的高速發(fā)展，公路交通逐漸走向信息化和智能化的程度。監(jiān)控系統(tǒng)除現場較為成熟的硬件及通信體系外，具有可仿真、易拓展、易維護及支持多重冗余體系的計算機監(jiān)控系統(tǒng)平臺成為隧道監(jiān)控系統(tǒng)的主要軟件平臺，與硬件通信系統(tǒng)接口的整合后共同推動著隧道監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度的發(fā)展。

　　一、系統(tǒng)組成

　　隧道按長度分為短、中、長隧道，一般中長隧道（>250m及>1km）需要考慮的監(jiān)控設施會較多，集中監(jiān)控點也較多。中長隧道按國家的設計標準要求必須要配套監(jiān)控系統(tǒng)以保證隧道內行車的安全和通暢。

　　隧道的子系統(tǒng)主要包括：照明系統(tǒng)、通風系統(tǒng)、交通誘導系統(tǒng)、CCTV電視監(jiān)控系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)、消防控制系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)等。主要涉及到的控制與檢測硬件有PLC控制器（監(jiān)控通風、照明、消防水泵、車道/交通指示燈等）、車輛檢測器、亮度/照度檢測儀、風速/風向檢測儀、一氧化碳/能見度檢測儀、火災報警主機、LED顯示屏、緊急電話、CCTV系統(tǒng)。

　　從計算機的數據采集方式上主要分為:PLC實時監(jiān)控系統(tǒng)、CCTV電視監(jiān)控系統(tǒng)、緊急電話/消防報警/廣播系統(tǒng)、LED顯示屏系統(tǒng)及緊急預案系統(tǒng)，做為計算機組態(tài)軟件平臺是可以將五個子系統(tǒng)都集成在一個平臺上的，但就目前的實際情況來看，上位軟件與PLC實時監(jiān)控系統(tǒng)的接口最為成熟，其它子系統(tǒng)的通訊接口方式都有其獨立性的特點，需要進行一些定制的接口開發(fā),實際的數據交換是必然的，這樣對組態(tài)軟件平臺就要有良好的開放性、兼容器及可擴展性要求。

　　二、解決方案

　　目前的隧道監(jiān)控系統(tǒng)最重要的指標是必須支持良好的C/S架構、支持ODBC快速接口、支持OLE接口訪問、SDK開發(fā)包及WEB發(fā)布，力控ForceControl6組態(tài)軟件平臺是完全滿足以上幾項指標的，上述指標在隧道行業(yè)的功能特點十分明顯，也是解決數據通訊及采集的最有效方式。

　　1、所有PLC設備的數據通過以太網可以單獨與上位機通訊，當然也可由主PLC集合所有從PLC的數據單獨與上位機通訊，上位機通訊采用單獨的服務器與PLC設備通訊，首先體現的是組態(tài)軟件的特點，建立IO設備組態(tài)和變量標簽，將實際的IO設備通道值與變量標簽對應，這樣現場真實的數據就采集至監(jiān)控中心，然后組態(tài)軟件在服務器端下一步要做的步驟不是建立組態(tài)工藝畫面，而是進行數據的網絡共享，進入運行系統(tǒng)后以網絡服務器并占用內存/CPU使用率最小的方式在后臺運行，實時刷新與存儲需要的歷史數據，所有的畫面都不需要打開,依然保持服務器系統(tǒng)的運行。數據流是通過局域（廣域）網與客戶端同步方式將數據體現于操作員站仿真的工藝畫面中，這樣不同的操作員站可定制不同的工藝畫面，在客戶端有圖形化的自主開發(fā)性能，這樣的C/S架構既保證了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性也減少了交叉控制的沖突率。

　　2、ForceControl6的ODBCROUTER組件適合于交通緊急預案分析系統(tǒng)的數據整合,將實時或歷史數據以時間間隔方式或以變化率方式存儲至預案系統(tǒng)所需要的關系數據庫中,主要以模擬量值與故障報警值為主,向導方式設置的過程省去了很多SQL腳本語句的編寫,簡單、方便、快捷的為緊急預案分析系統(tǒng)提供了原始數據。

　　3、OLE接口（DBCOM）訪問適合于目前絕大多數的高級編程環(huán)境（DELPHI、VB、VC++、.net等）中，直接加載已注冊至系統(tǒng)中的DBCOMOCX控件就能訪問到本地或遠程的力控實時數據庫（DB）中的數據，在預案分析系統(tǒng)中絕大多數開關量數據是不需要存儲的，因此直接訪問DB變量的方式來監(jiān)控，效率極高,減少了總是用ODBC來做數據通道的繁瑣性，以“ODBC+OLE接口”兩者相結合的方式優(yōu)化了監(jiān)控系統(tǒng)與緊急預案分析系統(tǒng)的數據整合。

　　4、具有自身的軟件及通訊協議的LED顯示系統(tǒng)、車檢系統(tǒng)、緊急電話、消防、CCTV系統(tǒng)，目前所有組態(tài)軟件在交通隧道行業(yè)所包函的此類硬件驅動都是屈指可數的，相當少，在針對整個監(jiān)控系統(tǒng)集成方案具體實施時就必須考慮以上幾個子系統(tǒng)的驅動接口開發(fā)問題，力控SDK包制定了驅動接口開發(fā)的統(tǒng)一標準，可由高級語言（VB/VC++）開發(fā)人員定制開發(fā)也可由力控驅動部定制開發(fā)，硬件接口驅動解析較為靈活。目前由力控在樓宇項目中的大量應用所積累的經驗，相關的CCTV、消防及緊急電話系統(tǒng)已有部分驅動接口，可根據現場實際硬件選型情況是否定制開發(fā)，針對車檢數據及LED顯示系統(tǒng)是否集成于實時監(jiān)控平臺中來定制通訊協議接口的開發(fā)。

　　5、監(jiān)控系統(tǒng)WEB發(fā)布目前在隧道監(jiān)控領域應用較少，但信息化手段解決交通道路的管理問題終究是交通領域發(fā)展的必然趨勢，軟件的網絡結構必須要先行。

　　三、網絡通訊架構

　　1、原交通隧道監(jiān)控系統(tǒng)網絡通訊架構如下:

　　由上圖可看出初期交通隧道的設計都偏重于現場總線與以太網混合的復雜通訊結構設計，一方面程序設計人員在現場有較大的軟硬件調試工作量，一方面也增加了整個系統(tǒng)數據的采集難度。在中控室中并未設計到其它子系統(tǒng)與實時監(jiān)控系統(tǒng)之間的整合問題，相互之間都是獨立的。將車檢器與LED大屏都考慮至現場以PLC的通訊來解決數據采集與控制問題，實際所得到的驗證是不可靠、不靈活的，車檢數據的采集、轉發(fā)與存儲利用PLC的通訊方式很難取到較為準確的統(tǒng)計數據，以及LED大屏顯示常常要以ASCII碼的方式寫一些天氣或致詞方面的漢字，由目前的常用的PLC是不能實現的，只能以調用已經建立好的文字列表，以通訊協議方式來切換內容的列表號，而不能靈活的進行漢字的輸入。

　　2、初始硬件通訊結構設計決定了上位軟件所發(fā)揮的作用較為有限，隨著實際工程的驗證后，目前的通訊網絡結構已經有了較大提升。

　　由上圖可看出硬件通訊結構及系統(tǒng)集成方案都是全以太網的通訊結構，由上位軟件通過定制的驅動接口程序直接對車檢器及LED進行訪問，PLC硬件的邏輯編寫與調試也全都在中控室直接下載或上傳，CCTV由矩陣的通訊接口與上位軟件通訊，緊急電話與消防系統(tǒng)可用API、ODBC等數據訪問方式獲取數據，這樣由客戶端操控的就是所有的隧道監(jiān)控子系統(tǒng)，使得系統(tǒng)的整合較為完美。

　　四、管理及維護

　　1、硬件通訊管理及維護，就目前的通訊結構來說，所有的硬件或子系統(tǒng)都在一個網段內，判斷硬件的通訊是否正常只需要由程序開發(fā)人員對其狀態(tài)動作進行組態(tài)即可，由圖形化仿真的形式讓運行人員知道硬件設備的通訊情況，并實施相應的處理方案。

　　2、圖形化界面的維護，所有交通領域中的圖元都有重復使用的必然性，因此將某一類做好的圖元轉換為圖庫的處理，以便經常調用，在一些關鍵的控制動作上加安全區(qū)或設置一定的權限，由于緊急事件發(fā)生時的預案系統(tǒng)處理具有著較高的優(yōu)先級，為了避免現場的虛假現象導致大型設備的自動開啟還需要有人為確認的預警提示信息才可執(zhí)行。

　　3、客戶端是可以進行復制的，但需要將開發(fā)環(huán)境中網絡節(jié)點的本地IP更改掉才可訪問到遠程數據，同時也要注意網絡服務端是否有足夠的對遠程客戶端訪問所限制的數量。

　　4、ODBC接口主要運用于網絡中用來將實時數據轉存關系數據庫中，由預案系統(tǒng)對數據進行分析，并通過DBCOM訪問實時數據庫開關量點的方式執(zhí)行相在的預案，如無緊急事件發(fā)生時，預案系統(tǒng)一直處于待機狀態(tài)，需要將客戶端與此系統(tǒng)的優(yōu)先級進行劃分。

　　5、 由于分段的隧道監(jiān)控系統(tǒng)的數據點數都較多，普遍都能達到4K點以上，對服務器的數據吞吐量及系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著極大的考驗，對系統(tǒng)的優(yōu)化必不可少，介于網絡的通訊，一些防火墻類程序不太適合運行于網絡中，盡量減少計算機的進程數，必須有防毒軟件避免病毒的侵入。

　　6、與PLC系統(tǒng)的通訊，盡量減少IO設備列表的數量，即PLC的數據通訊的網絡體系結構非常重要，由上位軟件通過以太網點對點方式去訪問所有PLC的數據是不合適的，由于PLC數量龐大，甚至可達上百臺的級別，如果建立上百個連接是必會讓系統(tǒng)中增加上百個進程，這對計算機系統(tǒng)是有風險的,目前的方案全都是PLC系統(tǒng)以分組方式進行數據交換，最終定義的所有的主PLC與上位軟件進行通訊，有效減少了IO設備列表數量，得到的是高效穩(wěn)定的系統(tǒng)。

　　結束語：

　　交通隧道監(jiān)控系統(tǒng)引入組態(tài)軟件已經是以后交通隧道管理的必然趨勢，目前大部分隧道系統(tǒng)都利用組態(tài)軟件預留了數據接口供管理層對未來實施信息化的全方位管理奠定基礎，以力控組態(tài)軟件為核心的信息化平臺也將發(fā)揮其重要的作用。