一种中长隧道智能综合管理系统及管理方法与流程

本发明涉及智能管理系统，用于长隧道出现火灾、交通事故的事件进行及时处理。

背景技术：

隧道监控系统一般都包括视频监控、交通控制、信息发布、紧急电话与广播、火灾报警、电力监控等多个子系统。多数情况是各个子系统使用各个设备厂商自己的独立管理系统平台，与其他子系统之间没有太多联系。由于各个子系统管理系统平台之间的相对独立，且大部分都使用自己自定义的通讯协议，造成了子系统之间无法直接实现数据共享，只能通过人工手动操作方式实现各个子系统的操作。如果出现事故工作人员没有及时发现就容易出现问题，导致严重的后果。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种中长隧道智能综合管理系统及管理方法，能够监测隧道内车辆行驶及设备的运行，及时处理火灾、交通事故等突发事件。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种中长隧道智能综合管理系统，包括数据处理系统、数据展示系统和设置在隧道内的若干数据采集及控制单元，数据采集及控制单元包括区域控制器、若干数据采集装置和若干联动控制装置，数据采集装置包括分别连接区域控制器的视频设备、隧道环境采集设备和网络设备；联动控制设备包括分别连接区域控制系统的紧急电话、IP广播、可变情报板、风机装置；数据处理系统包括工作站、服务器和存储器；数据展示系统包括连接工作站的显示器、打印机；所述网络设备通过通信系统连接数据处理系统的服务器。

本发明的进一步改进在于：所述视频设备包括固定摄像机、遥控摄像机、硬盘录像机、网络录像机和大屏幕显示器。

本发明的进一步改进在于：隧道环境采集设备包括车辆探测器、烟雾探测器、能见度探测器、火焰探测器、温度探测器和风速风向检测器，所述隧道环境采集设备分别连接区域控制器。

一种中长隧道智能综合管理方法，基于一种中长隧道智能综合管理系统实现，包括以下步骤，

步骤A，在数据处理系统中设置隧道事件预案；设定隧道事件的相关参数正常值范围，设定联动控制方案；

步骤B，数据采集装置采集隧道内的视频信息和环境参数，将采集的视频信息和环境参数传送到区域控制器，区域控制器将数据处理后传递到数据处理系统，数据处理系统分析环境参数并与设定的正常值范围相比较，如果环境参数处于正常值范围内则数据展示系统显示和储存数据；如果环境参数处于正常值范围外则向工作人员发出联动控制提示；

步骤C，在发出联动控制提示后如果工作人员确认则执行联动控制方案；如果工作人员没有确认则等待一段时间，这段时间结束后仍然没有确认则自动执行联动控制方案；

步骤D，执行联动控制方案，通过运行紧急电话、IP广播、可变情报板、风机装置对隧道内的交通和消防情况进行控制、引导，并将执行信息传递给数据处理系统，直到隧道事件处理完成。

本发明的进一步改进在于：隧道火警事件的管理方法包括以下步骤，

步骤A1，在数据处理系统中设置隧道火警预案；设定隧道内温度正常值范围、火焰正常值范围、烟雾正常值范围，设定火警联动控制方案；

步骤B1，数据采集装置中的烟雾探测器、火焰探测器和温度探测器采集隧道内的消防信号参数，视频设备监视隧道内的火灾情况，将采集的视频信息和消防信号参数传送到区域控制器，区域控制器将数据处理后传递到数据处理系统，数据处理系统分析消防信号参数并与设定的正常值范围相比较，如果隧道内的温度、烟雾值和火焰值处于正常值范围内则数据展示系统显示数值、视频信息并储存数据；如果隧道内的温度、烟雾值和火焰值处于正常值范围外则向工作人员发出火警联动控制提示；

步骤C1，在发出火警联动控制提示后如果工作人员确认则执行火警联动控制方案；如果工作人员没有确认则等待一段时间，这段时间结束后仍然没有确认则自动执行火警联动控制方案；

步骤D1，执行火警联动控制方案，根据风速风向探测器探测的风速信息运行风机装置，使风机的风向与自然风向相同，根据烟雾数据控制风机转动速度，通过IP广播向隧道内车辆通报火灾情况并发出交通指挥信息，可变情报板提供火灾情况的信息，紧急电话进行119报警，区域控制器将执行信息传递给数据处理系统，直到隧道火灾处理完成。

本发明的进一步改进在于：隧道交通事故的管理方法包括以下步骤，

步骤A1，在数据处理系统中设置隧道交通事故预案；设定隧道内交通信息正常值范围，设定交通事故联动控制方案；

步骤B1，数据采集装置中的车辆探测器、能见度探测器采集隧道内的车辆行驶信号参数，视频设备监视隧道内的车辆行驶情况，将采集的视频信息和车辆行驶信号参数传送到区域控制器，区域控制器将数据处理后传递到数据处理系统，数据处理系统分析车辆行驶信号参数并与设定的正常值范围相比较，并分析视频信息，如果车辆行驶信号参数处于正常值范围内，视频信息分析没有交通事故则数据展示系统显示数值、视频信息并储存数据；车辆行驶信号参数处于正常值范围外，视频信息分析发现有交通事故则向工作人员发出交通事故联动控制提示；

步骤C1，在发出交通事故联动控制提示后如果工作人员确认则执行交通事故联动控制方案；如果工作人员没有确认则等待一段时间，这段时间结束后仍然没有确认则自动执行交通事故联动控制方案；

步骤D1，执行交通事故联动控制方案，通过IP广播向隧道内车辆通报交通事故情况并发出交通指挥信息，可变情报板提供交通事故情况的信息，紧急电话进行电话报警，区域控制器将执行信息传递给数据处理系统，直到隧道交通事故处理完成。

由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于：

本发明能够监测隧道内车辆行驶及设备的运行，及时处理火灾、交通事故等突发事件。

本发明将隧道的应用中配电子系统、火灾报警子系统、视频采集及分析子系统、交通控制子系统、交通诱导子系统、紧急电话和广播子系统、通风子系统、照明子系统、环境采集子系统等这些子系统有机集成在一起，并实现有效的联动，充分发挥各子系统的能力，减小现场监控人员的劳动强度，提高控制能力。本发明通过联动控制等自动功能控制照明和风机，实现了通风和照明的优化，节约了运行能耗。本发明由于采用一套软件系统，可实现多个子系统集中显示到一台客户机方案，相对于多个独立子系统的方案减少了客户端计算机的数量，降低了系统的硬件规模，节约了硬件系统的建设成本。同时由于硬件的减少还可降低，维护和检修成本。由于本发明具备二次开发能力，当隧道系统升级改造时，原软件系统可在原有基础上进行对应的程序修改，不用再次重新开发，节约时间和资金，避免了浪费。本发明还通过冗余方案增强了系统的稳定性，避免由于硬件问题造成系统停机。总之，本发明不仅减少硬件上浪费，更实现了节能减排的功能，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明数据采集及控制单元结构示意图；

图3是本发明联动系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

一种中长隧道智能综合管理系统，包括数据处理系统、数据展示系统和设置在隧道内的若干数据采集及控制单元。数据采集及控制单元包括区域控制器、若干数据采集装置和若干联动控制装置，数据采集装置包括分别连接区域控制器的视频设备、隧道环境采集设备和网络设备；联动控制设备包括分别连接区域控制系统的紧急电话、IP广播、可变情报板、风机装置。通讯协议采用ModbusTcp、ProfiNet、Controlnet或LonWorks等协议。数据采集装置还包括其它设备，如电力智能监控系统，监测设备的供电情况，保证设备正常运行。

视频设备包括固定摄像机、遥控摄像机、硬盘录像机、网络录像机和大屏幕显示器。

隧道环境采集设备包括车辆探测器、烟雾探测器、能见度探测器、火焰探测器、温度探测器和风速风向检测器，所述隧道环境采集设备分别连接区域控制器。

数据处理系统包括工作站、服务器和存储器；网络设备通过通信系统连接数据处理系统的服务器。数据处理系统内的软件设置多个联动预案，通过数据采集装置采集到的数据进行处理、分析、报警、存储和转发。通过算法对采集到的火灾报警、视频数据的事件分析结果、隧道环境数据等调用相应的数据处理，使之产生对应的处理动作。软件内部内置多种隧道事件联动处理预案，如火灾点附近视频上墙、环境数据差启动风机通风、火灾时关闭车道等等。这些预案用户可通过自定义方式实现。所有预案在人工确认后才会真正启动执行。

数据展示系统包括连接工作站的显示器、打印机等设备；数据展示系统的功能包括数据输出、组态、趋势曲线、数据报表、数据查询。数据输出是指通过设备驱动程序改变该设备的数据、参数、状态等，并使该设备产生一系列的动作，从而达到预期目的操作。组态是指通过系统内配置的模块化、功能化、积木式的方式和通过简单修改编码进行开发的方式搭建系统，方便用户快速的搭建系统且所组态的对象能够与现场设备具备一一对应关系，更直观的反映出隧道内部现场设备的分布和工作状态。趋势曲线包含实时趋势和历史趋势，可通过趋势曲线直观看到的数据参数的运行变化状况。数据报表包含报警数据与事件分析数据，通过数据报表可直观反映隧道运行的异常情况。数据查询包含对各种数据的记录其中有设备运行状态、环境参数、视频事件分析结果、各种报警记录、广播、电话、情报板发布及变更的信息、操作人员的登入和登出等，可以通过这些记录可以通过查询的方式调阅。

本发明通过设备驱动程序实现对设备的识别和控制，数据处理系统内通过一套软件实现对隧道内所有相关设备的管理和监控；同时为用户提供二次开发功能和扩展接口，方便用户对工程进行定制开发。软件内部内置多种隧道事件联动预案，如隧道火警联动预案、隧道交通事故联动预案等，事件发生时，实现按照预定方案进行跨子系统、多设备的联动控制，同时提供预案用户自定义配置系统。

本发明还能提供画面组态、集中管理、数据查询、事件报警、联动控制、权限管理等多种功能。在数据处理系统中集成GIS地理信息系统，可根据地理位置确定相关联动设备。数据处理系统内的管理软件采用C/S+B/S架构，分为客户端和服务器端和配置端，且支持系统冗余功能。

数据处理系统软件集成GIS地理信息系统，隧道内每个设备在地图上的相对位置。设备联动和分组功能可以通过GIS算法确定和所需联动或分组的设备。从地图界面上可直观看到隧道的实际走向、内部设备分布、车流通行状况等信息，并可以从该界面选择单独查看系统中某个设备更加详细的运行状态。

软件采用C/S+B/S架构，分为客户端、服务器端和配置端，配置端组态配置文件和画面文件下装到服务器端和客户端，也可将其发布到Web系统中，Web客户端与C/S客户端功能与效果完全一致；通过更新服务器端，客户端可实现画面、图库、配置文件等的自动更新。

冗余功能包括硬件冗余、网络冗余、和服务冗余。硬件冗余是指支持隧道系统中具备冗余控制器的区域控制器。网络冗余是指支持隧道应用中的冗余光纤环网。服务冗余是指本发明对自身冗余的支持，包括可配置服务器冗余：一台服务器出现故障时可迅速切换到另一台上，不影响系统的运行；客户端之间相互冗余，且互不影响。冗余功能还包括对外部冗余硬件和冗余网络的支持。冗余功能实现简单方便，用户可根据实际情况选择使用或不使用冗余功能。

一种中长隧道智能综合管理方法，基于一种中长隧道智能综合管理系统实现，包括以下步骤，

步骤A，在数据处理系统中设置隧道事件预案；设定隧道事件的相关参数正常值范围，设定联动控制方案；

步骤B，数据采集装置采集隧道内的视频信息和环境参数，将采集的视频信息和环境参数传送到区域控制器，区域控制器将数据处理后传递到数据处理系统，数据处理系统分析环境参数并与设定的正常值范围相比较，如果环境参数处于正常值范围内则数据展示系统显示和储存数据；如果环境参数处于正常值范围外则向工作人员发出联动控制提示；

步骤C，在发出联动控制提示后如果工作人员确认则执行联动控制方案；如果工作人员没有确认则等待一段时间，这段时间结束后仍然没有确认则自动执行联动控制方案；

步骤D，执行联动控制方案，通过运行紧急电话、IP广播、可变情报板、风机装置对隧道内的交通和消防情况进行控制、引导，并将执行信息传递给数据处理系统，直到隧道事件处理完成。

实施例1

隧道火警事件的管理方法包括以下步骤，

步骤A1，在数据处理系统中设置隧道火警预案；设定隧道内温度正常值范围、火焰正常值范围、烟雾正常值范围，设定火警联动控制方案；

步骤B1，数据采集装置中的烟雾探测器、火焰探测器和温度探测器采集隧道内的消防信号参数，视频设备监视隧道内的火灾情况，将采集的视频信息和消防信号参数传送到区域控制器，区域控制器将数据处理后传递到数据处理系统，数据处理系统分析消防信号参数并与设定的正常值范围相比较，如果隧道内的温度、烟雾值和火焰值处于正常值范围内则数据展示系统显示数值、视频信息并储存数据；如果隧道内的温度、烟雾值和火焰值处于正常值范围外则向工作人员发出火警联动控制提示；

步骤C1，在发出火警联动控制提示后如果工作人员确认则执行火警联动控制方案；如果工作人员没有确认则等待一段时间，这段时间结束后仍然没有确认则自动执行火警联动控制方案；

步骤D1，执行火警联动控制方案，根据风速风向探测器探测的风速信息运行风机装置，使风机的风向与自然风向相同，根据烟雾数据控制风机转动速度，通过IP广播向隧道内车辆通报火灾情况并发出交通指挥信息，可变情报板提供火灾情况的信息，紧急电话进行119报警，区域控制器将执行信息传递给数据处理系统，直到隧道火灾处理完成。

实施例2

隧道交通事故的管理方法包括以下步骤，

步骤A2，在数据处理系统中设置隧道交通事故预案；设定隧道内交通信息正常值范围，设定交通事故联动控制方案；

步骤B2，数据采集装置中的车辆探测器、能见度探测器采集隧道内的车辆行驶信号参数，视频设备监视隧道内的车辆行驶情况，将采集的视频信息和车辆行驶信号参数传送到区域控制器，区域控制器将数据处理后传递到数据处理系统，数据处理系统分析车辆行驶信号参数并与设定的正常值范围相比较，并分析视频信息，如果车辆行驶信号参数处于正常值范围内，视频信息分析没有交通事故则数据展示系统显示数值、视频信息并储存数据；车辆行驶信号参数处于正常值范围外，视频信息分析发现有交通事故则向工作人员发出交通事故联动控制提示；

步骤C2，在发出交通事故联动控制提示后如果工作人员确认则执行交通事故联动控制方案；如果工作人员没有确认则等待一段时间，这段时间结束后仍然没有确认则自动执行交通事故联动控制方案；

步骤D2，执行交通事故联动控制方案，通过IP广播向隧道内车辆通报交通事故情况并发出交通指挥信息，可变情报板提供交通事故情况的信息，紧急电话进行电话报警，区域控制器将执行信息传递给数据处理系统，直到隧道交通事故处理完成。