专利名称：一种隧道监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及隧道技术领域，尤其涉及一种隧道监控系统。
背景技术：
近二十年来，随着我国公路交通事业飞速发展，公路的等级不断提高，通车里 程逐年攀升，公路建设已成为拉动国民经济增长的支柱产业和带动地方经济发展的龙 头。在山岭和丘陵地区乃至越江过河的公路建设中，隧道方案以能缩短行车里程，提高 线型标准、保障运营安全，保护生态环境等优点，得到普遍应用，并且越修越长，规模 越来越大。许多特长隧道、大跨度扁平隧道、双层隧道、沉管隧道、盾构隧道、高海拔 隧道、寒区隧道相继建成。在坚持可持续发展，切实保护生态环境和有限的土地资源的 战略指导下，长大隧道的建设必然任务越来越重，技术要求越来越高。随着公路及公路隧道的建设项目与日俱增，隧道安全运营问题显得越来越突 出，除隧道本身的土建施工质量外，隧道的监视与控制管理成为公路隧道安全正常运行 的重要课题。其中隧道监控系统是现代建设标志性工程之一，随着计算机技术、图像处 理技术、通讯技术、控制技术的发展，以太网技术和总线技术突破了原有的技术瓶颈， 使隧道的监视与控制系统高速信息共享成为可能。其系统响应约为30-60秒，采用二级 计算机网络、下级网选用双环光网，响应时间<10秒，并设有电力、交通、CCTV、收 费、广播、无线通讯、调度电话、火灾报警、模拟屏显示等几个子系统，在中央计算机 系统的统一指挥下有机协调运作。目前隧道监控软件根据系统的功能可划分为数据通讯模块、信息显示模块、控 制策略模块、系统管理模块和数据库模块。隧道监控系统由隧道检测、控制设备及各 类传感器设备等组成，是集隧道数据检测、传输、处理、信息采集、监视、控制、管理 于一体的计算机智能管理系统。该隧道监控系统具备以下功能(1)能够对隧道内的交 通、通风、照明、火灾状况等进行实时的监测，及时准确地处理隧道内的火灾及火灾发 生时的通风、照明，以及交通事故发生时的有效交通疏散，并给予正确的事故处理和交 通诱导方案；(2)能够对摄像机云台进行合理控制，自动或者手动调整摄像机到预定位 置进行监视，同时开启硬盘录像机进行录像；(3)可及时、准确反馈OVI检测器、光强 检测仪、风机设备、照明设备、感温光栅及消防设备等的工作信息，并能提供环境监测 器等设备的故障信息；(4)可以通过视频车辆检器、感温光栅等检测交通事故及火灾信 息并控制矩阵主机及时将相应路段视频切换到大屏幕进行显示；(5)可以按指定条件查 询、统计各种记录信息。该技术方案存在以下问题1、没有提出策略控制，不能在环境、时间等因素发生变化时，由系统自动或人 工触发控制设备。2、没有策略模板、预案模板，不能实现策略和预案的用户自定义。3、没有采用“以数据为中心”的分层结构。
4、没有采用分布式数据采集技术，不能很好的解决特特长隧道数据采集效率低 下和系统反应速度慢的难题
发明内容
本发明的目的在于提出一种隧道监控系统，解决了超特大隧道线路长、设备 多、数据采集量大而造成的系统载入时间较长、界面反应迟钝的问题，提高了监控系统 的效率。为达此目的，本发明采用以下技术方案一种隧道监控系统，包括数据采集子系统、监控管理子系统、数据处理子系 统、信息发布子系统和配置管理子系统，其中，数据采集子系统用于按设定的周期或实时采集设备信息和检测数据，以侦测设 备的运行状态和交通运行信息，从电力监控系统获取照明、风机和消防设备的状态信 息，并从视频车检系统采集交通信息；监控管理子系统用于为监控人员提供图形化的监控管理界面，监测设备运行状 态和交通运行信息，并实现对现场设备的控制和信息发布，提供报表、系统管理；数据处理子系统用于解析并执行监控人员发出的策略控制指令和预案控制，根 据策略调度计划，解析并执行策略控制指令，根据设定的算法，通过对相关数据的分 析，识别报警，并保存到数据库中；信息发布子系统用于对照明、风机、车道指示器、交通信号灯、情报板、卷帘 门、消防水泵发布控制指令；配置管理子系统用于提供控制策略和预案的配置。数据采集子系统进一步用于采集照明、风机、消防、车检、COVI、TW、照 度、情报板、车道指示器、交通信号灯、紧急电话、感温光纤、气象工作站、卷帘门、 消防水泵、设备故障、报警信息设备的信息和检测数据。监控管理子系统进一步包括设备监控单元、报警管理单元、信息管理单元、策 略管理单元、趋势曲线单元、信息录入单元、统计查询单元、系统管理单元和报表管理 单元，其中，设备监控单元用于对隧道里所有监控设备进行监控管理；报警管理单元用于对设备或人工采集到的火灾、交通事故报警信息进行处理和 对设备故障进行确认和处理；信息管理单元用于向情报板发布信息或调整亮度，编辑情报板播放条目，对情 报板可播放的图片进行编辑维护，查看情报板的命令执行状态，并对情报板的尺寸、通 讯参数信息进行编辑；策略管理单元用于提供自动策略和手工执行策略，并中止手工启动或由策略调 度引擎启动的尚未执行结束的策略；趋势曲线单元用于对COVI设备的CO值和VI值，风速风向设备的风速值，洞 内照度仪、洞外照度仪设备的照度值，感温光纤的温度值，车检的交流量、速度、占有 率，消防水位的水位值以趋势曲线图的形式进行显示，动态反映时段内数据的变化；信息录入单元用于对人工报警信息、事故事件信息、维护记录信息和设备故障信息的录入；统计查询单元用于对系统日志和设备控制指令下发日志、事件报警信息、设备 故障报警信息、设备的养护情况、后台关键的通讯程序的运行状态和各种公共编码信息 进行查询；系统管理单元用于对管理机构和线路信息进行编辑维护，对设备基本信息进行 维护，完成角色编辑维护和角色权限分配，完成用户基本信息编辑维护和为用户分配角 色，修改登陆密码；报表管理单元用于各类报表的查询打印。数据处理子系统用于监视摄像机控制、交通参数处理、隧道环境参数处理、火 灾、异常事件报警信号处理、光强检测数据处理、风机运行状态信息处理和变电站运行 状态信息处理，进一步包括预案单元、策略调度单元和报警识别单元，其中，预案单元用于根据预先设计的针对事故发生时需要采取的控制措施，引发设备 控制；策略调度单元用于根据策略调度计划的配置情况，调度执行策略；报警识别单元用于根据报警阈值和数据采集情况识别报警，对COVI、TW、消 防水位、光照度、线圈车检、道路能见度设备设置报警阈值，当通讯程序采集到的数据 超出预设置的报警阈值后，系统生成一条报警记录，并以窗口弹出声光提示的方式显示 报警记录。配置管理子 系统进一步包括策略类型管理单元、策略分区管理单元、策略定义 单元、预案类型管理单元和预案定义单元，其中，策略类型管理单元用于设置策略控制类型；策略分区管理单元用于定义每种策略控制类型的控制分区；策略定义单元用于定义策略模板以及调度计划；预案类型管理单元用于定义预案类型以及预案类型与报警之间的关联关系；预案定义单元用于定义预案的执行步骤，以及每个步骤的执行项目。采用了本发明的技术方案，具有以下技术效果1、“以数据为中心”的分层结构解决了超特大隧道线路长、设备多、数据采集 量大而造成的系统载入时间较长，界面反应迟钝的问题，提高了监控系统的效率。2、策略控制和预案控制有效解决了隧道监控软件在超特大隧道应用中对紧急事 件管理困难，从而减低了工作人员的劳动强度，提高了系统的科学规范管理。3、与传统采用组态软件方案相比，本方案扩展性强，数据处理流程性强，数据 交互、处理效率高，对各种自由协议处理能力强。4、系统采集、处理数据速度快，具有很强的时效性。5、各种策略控制结合，体现了智能元素和节能元素，实现照明节能。
图1是本发明具体实施方式
中隧道监控系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。本发明技术方案的主要思想是动态策略与静态策略理念，并据此创造性开发出 策略/预案自动生成软件和分布式信息采集与发布软件，结合先进的视频事件自动监 测、超特长隧道火灾自动检测等技术，成功实现了隧道应急预案自动生成，解决了紧急 事件预案管理难题，大大降低了工作人员劳动强度，有力促进了隧道监控系统的科学规 范管理。图1是本发明具体实施方式
中隧道监控系统的结构示意图。如图1所示，该系 统包括数据采集子系统、监控管理子系统、数据处理子系统、信息发布子系统和配置管 理子系统。数据采集子系统按设定的周期或实时采集设备信息和检测数据，以侦测设备的 运行状态和交通运行信息，从电力监控系统获取照明、风机和消防设备的状态信息，并 从视频车检系统采集交通信息。监控管理子系统为监控人员提供图形化的监控管理界面，监测设备运行状态和 交通运行信息，并实现对现场设备的控制和信息发布，提供报表、系统管理。数据处理子系统解析并执行监控人员发出的策略控制指令和预案控制，根据策 略调度计划，解析并执行策略控制指令，根据设定的算法，通过对相关数据的分析，识 别报警，并保存到数据库中。信息发布子系统对照明、风机、车道指示器、交通信号灯、情报板、卷帘门、 消防水泵发布控制指令。配置管理子系统提供控制策略和预案的配置。数据采集子系统进一步采集照明、风机、消防、车检、COVI、TW、照度、情 报板、车道指示器、交通信号灯、紧急电话、感温光纤、气象工作站、卷帘门、消防水 泵、设备故障、报警信息设备的信息和检测数据。监控管理子系统进一步包括设备监控单元、报警管理单元、信息管理单元、策 略管理单元、趋势曲线单元、信息录入单元、统计查询单元、系统管理单元和报表管理 单元，其中，设备监控单元对隧道里所有监控设备进行监控管理。报警管理单元对设备或人工采集到的火灾、交通事故报警信息进行处理和对设 备故障进行确认和处理。信息管理单元向情报板发布信息或调整亮度，编辑情报板播放条目，对情报板 可播放的图片进行编辑维护，查看情报板的命令执行状态，并对情报板的尺寸、通讯参 数信息进行编辑。策略管理单元提供自动策略和手工执行策略，并中止手工启动或由策略调度引 擎启动的尚未执行结束的策略。趋势曲线单元对COVI设备的CO值和VI值，风速风向设备的风速值，洞内照 度仪、洞外照度仪设备的照度值，感温光纤的温度值，车检的交流量、速度、占有率， 消防水位的水位值以趋势曲线图的形式进行显示，动态反映时段内数据的变化。信息录入单元对人工报警信息、事故事件信息、维护记录信息和设备故障信息的录入。统计查询单元对系统日志和设备控制指令下发日志、事件报警信息、设备故障报警信息、设备的养护情况、后台关键的通讯程序的运行状态和各种公共编码信息进行 查询。系统管理单元对管理机构和线路信息进行编辑维护，对设备基本信息进行维 护，完成角色编辑维护和角色权限分配，完成用户基本信息编辑维护和为用户分配角 色，修改登陆密码。报表管理单元各类报表的查询打印。数据处理子系统监视摄像机控制、交通参数处理、隧道环境参数处理、火灾、 异常事件报警信号处理、光强检测数据处理、风机运行状态信息处理和变电站运行状态 信息处理，进一步包括预案单元、策略调度单元和报警识别单元，其中，预案单元根据预先设计的针对事故发生时需要采取的控制措施，引发设备控 制。策略调度单元根据策略调度计划的配置情况，调度执行策略。预案控制是指为处理某类事件而引发的设备控制。预案控制一般涉及到多种设 备，是一种联动控制。比如隧道内着火，通过选择相应预案，车道指示器和交通信号灯 都处于禁止通行状态、卷帘门打开等。这是一种提前设计好的针对各种事故发生时需要 采取的控制措施。策略控制是指根据线路特点、环境特点、时间特点而预先编排好设备控制方 案，当环境、时间等因素发生变化时，由系统自动或人工触发控制方案的一种设备控制 方式。这是一种比较频繁的控制方式，比如某个策略为每天到了晚上6点，隧道内的加 强照明自动关闭；CO值大时，自动开启风机等。报警识别单元根据报警阈值和数据采集情况识别报警，对COVI、TW、消防水位、 光照度、线圈车检、道路能见度设备设置报警阈值，当通讯程序采集到的数据超出预设置的 报警阈值后，系统生成一条报警记录，并以窗口弹出声光提示的方式显示报警记录。配置管理子系统进一步包括策略类型管理单元、策略分区管理单元、策略定义 单元、预案类型管理单元和预案定义单元，其中，策略类型管理单元设置策略控制类型。策略分区管理单元定义每种策略控制类型的控制分区。策略定义单元定义策略模板以及调度计划。预案类型管理单元定义预案类型以及预案类型与报警之间的关联关系。预案定义单元定义预案的执行步骤，以及每个步骤的执行项目。上述技术方案采用了 “以数据为中心”的分层结构，优势体现在两个方面，一 个是分层的优势(1)各分层之间相对独立，耦合度小，使系统非常利于扩展，这一点也非常适合 秦岭终南山隧道线路长、设备类型复杂、设备数量多的特点。(2)由于各个分层间耦合度低，各个分层的子结构可以独立演化，而不会对其他 分层造成影响，正是基于这一点，才使在通讯层实现分布式数据采集称为为可能。另一个是“以数据为中心”的优势，“以数据为中心”也可以表述为“以数据库为中心”，主要体现在 (1)充分发挥数据库效率高、支持并发操作的优势，降低分层之间数据交互的复 杂性；(2)由于目前各种开发工具都对数据库有着很好的支持，因此，降低了开发难 度；(3)目前数据库产品已经非常稳定成熟，保证了整个监控系统的稳定性；(4)数据库作为数据存储的必备产品，同时将其作为各分层数据交换的消息中间 件，这比采用独立的消息中间件产品，无疑是降低了系统的建设成本；(5)使用数据库作为各分层之间数据交换的媒介，使各分层之间的数据交换异步 化，降低了各分层之间的耦合度。在“以数据为中心”的基础上，采用“分布式数据采集技术”，就是在一个通 用的数据采集程序开发框架上，开发各种设备的数据采集服务，数据采集框架支持这些 服务以并发的、分布式的方式运行，数据采集框架和运行在其中的服务统称为“数据采 集平台”。其优势为1、提高了数据采集效率；2、分散了设备故障对系统稳定性产生的风险；3、利于数据采集程序的优化。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
权利要求
1.一种隧道监控系统，其特征在于，包括数据采集子系统、监控管理子系统、数据 处理子系统、信息发布子系统和配置管理子系统，其中，数据采集子系统用于按设定的周期或实时采集设备信息和检测数据，以侦测设备的 运行状态和交通运行信息，从电力监控系统获取照明、风机和消防设备的状态信息，并 从视频车检系统采集交通信息；监控管理子系统用于为监控人员提供图形化的监控管理界面，监测设备运行状态和 交通运行信息，并实现对现场设备的控制和信息发布，提供报表、系统管理；数据处理子系统用于解析并执行监控人员发出的策略控制指令和预案控制，根据策 略调度计划，解析并执行策略控制指令，根据设定的算法，通过对相关数据的分析，识 别报警，并保存到数据库中；信息发布子系统用于对照明、风机、车道指示器、交通信号灯、情报板、卷帘门、 消防水泵等发布控制指令；配置管理子系统用于提供控制策略和预案的配置。
2.根据权利要求1所述的一种隧道监控系统，其特征在于，数据采集子系统进一步用 于采集照明、风机、消防、车检、COVI、TW、照度、情报板、车道指示器、交通信号 灯、紧急电话、感温光纤、气象工作站、卷帘门、消防水泵、设备故障、报警信息设备 的信息和检测数据。
3.根据权利要求1所述的一种隧道监控系统，其特征在于，监控管理子系统进一步包 括设备监控单元、报警管理单元、信息管理单元、策略管理单元、趋势曲线单元、信息 录入单元、统计查询单元、系统管理单元和报表管理单元，其中，设备监控单元用于对隧道里所有监控设备进行监控管理；报警管理单元用于对设备或人工采集到的火灾、交通事故报警信息进行处理和对设 备故障进行确认和处理；信息管理单元用于向情报板发布信息或调整亮度，编辑情报板播放条目，对情报板 可播放的图片进行编辑维护，查看情报板的命令执行状态，并对情报板的尺寸、通讯参 数信息进行编辑；策略管理单元用于提供自动策略和手工执行策略，并中止手工启动或由策略调度引 擎启动的尚未执行结束的策略；趋势曲线单元用于对COVI设备的CO值和VI值，风速风向设备的风速值，洞内照 度仪、洞外照度仪设备的照度值，感温光纤的温度值，车检的交流量、速度、占有率， 消防水位的水位值以趋势曲线图的形式进行显示，动态反映时段内数据的变化；信息录入单元用于对人工报警信息、事故事件信息、维护记录信息和设备故障信息 的录入；统计查询单元用于对系统日志和设备控制指令下发日志、事件报警信息、设备故障 报警信息、设备的养护情况、后台关键的通讯程序的运行状态和各种公共编码信息进行 查询；系统管理单元用于对管理机构和线路信息进行编辑维护，对设备基本信息进行维 护，完成角色编辑维护和角色权限分配，完成用户基本信息编辑维护和为用户分配角 色，修改登陆密码；报表管理单元用于各类报表的查询打印。
4.根据权利要求1所述的一种隧道监控系统，其特征在于，数据处理子系统用于监视 摄像机控制、交通参数处理、隧道环境参数处理、火灾、异常事件报警信号处理、光强 检测数据处理、风机运行状态信息处理和变电站运行状态信息处理，进一步包括预案单 元、策略调度单元和报警识别单元，其中，预案单元用于根据预先设计的针对事故发生时需要采取的控制措施，引发设备控制；策略调度单元用于根据策略调度计划的配置情况，调度执行策略； 报警识别单元用于根据报警阈值和数据采集情况识别报警，对COVI、TW、消防水 位、光照度、线圈车检、道路能见度设备设置报警阈值，当通讯程序采集到的数据超出 预设置的报警阈值后，系统生成一条报警记录，并以窗口弹出声光提示的方式显示报警 记录。
5.根据权利要求1所述的一种隧道监控系统，其特征在于，配置管理子系统进一步包 括策略类型管理单元、策略分区管理单元、策略定义单元、预案类型管理单元和预案定 义单元，其中，策略类型管理单元用于设置策略控制类型； 策略分区管理单元用于定义每种策略控制类型的控制分区； 策略定义单元用于定义策略模板以及调度计划；预案类型管理单元用于定义预案类型以及预案类型与报警之间的关联关系； 预案定义单元用于定义预案的执行步骤，以及每个步骤的执行项目。
全文摘要
本发明公开了一种隧道监控系统，包括数据采集子系统、监控管理子系统、数据处理子系统、信息发布子系统和配置管理子系统，采用了本发明的技术方案，解决了超特大隧道线路长、设备多、数据采集量大而造成的系统载入时间较长、界面反应迟钝的问题，提高了监控系统的效率。
文档编号G05B19/048GK102023599SQ201010109210
公开日2011年4月20日 申请日期2010年2月11日 优先权日2010年2月11日
发明者吕卫卫, 吕西林, 张国芳, 牟轶, 赵晨阳 申请人:北京瑞华赢科技发展有限公司