秦岭终南山隧道视频监控

时间:2011-05-08 来源:英飞拓 点击:14690次

[编者按]作为秦岭终南山特长公路隧道视频监控系统设备提供商的厂商代表,我和我的同事们有幸亲历了秦岭隧道视频监控 系统的建设过程。就秦岭终南山特长公路隧道为例,介绍公路监控之隧道视频监控发展趋势。结合在秦岭隧道视频监控系统建 设中的亲身经历,整理成以下文字。文中难免谬误,权抛砖引玉,恳盼读者斧正。在此,向秦岭终南山特长公路隧道业主单位、 监理单位、视频监控系统安装单位表达真挚的谢意! 

于 1930 年代在西方发达国家开始出现的高速公路,历经70 多年的探索和发展,到目前为止,全球已有80 多个国家和地区 拥有了高速公路,通车总里程已经超过25 万公里。像美国、英国、法国这样的发达国家都已拥有了符合本国国情且与本国经济 和社会发展相适应的高速公路网络。 

自 1988 年我国大陆第一条高速公路——沪嘉(上海浦桃工业区至嘉定县)高速正式通车以来,我国的高速公路建设取得了 辉煌的成绩,截止2006 年年底,我国高速公路通车总里程已经超过3.5 万公里,居世界第二位。 

交通部权威数据显示,1998 年至2004 年期间,交通固定资产投资以年均23%的速度增长,占全社会固定资产投资的比重 上升到10%左右,占国民生产总值的比重达到4%左右。根据交通部最新公布的《国家高速公路网规划》,从2005 年起到2030 年,国家将再斥资两万亿元人民币,新建5.1 万公里高速公路,使我国高速公路里程达到8.5 万公里。 

我国是一个多山国家,75%左右的国土面积是山地或重丘。在面对如此地形的公路建设中,过去的普遍做法是盘山绕行或切 坡深挖。但这样的做法却存在很多弊端。资料显示,盘山而建的低等级公路的汽油耗量比高等级公路多20%—50%,可谓耗时 耗财(以秦岭终南山特长公路隧道建成通车为例,西安至柞水的行车时间由原来的3 个多小时缩短为40 分钟);而且,严重破 坏了自然景观与生态环境,造成塌方、滑坡与水土流失。面对这样的不利因素,在我国高速公路高速发展的大背景下,加之近 几年特长公路隧道建设技术的进一步成熟,高速公路隧道建设已成趋势,高速公路隧道投资在高速公路建设中的比重也大幅增 加,除此之外,我国高速公路经过近20 年的发展,一直遵循从易到难的建设规律,到目前为止,平原地域高速公路国道主干线 投资已初具规模,山地或重丘地域公路隧道建设即将成为未来几年必然的投资热点。以秦岭终南山特长公路隧道为代表,近几 年我国特长公路隧道建设规模屡次刷新亚洲或世界纪录即是明证。 

监控系统作为公路隧道,尤其是特长公路隧道机电系统的八大子系统之一,是保障隧道交通安全畅通,提高隧道行车舒适 度的关键系统,肩负着保障隧道正常运营、隧道财产及行车安全、司乘人身安全等不可或缺的重要职责,因此受到业主单位的 持续重视,投资比重在近几年公路隧道机电系统中的比重大幅提升。秦岭终南山特长公路隧道视频监控系统原设计每250 米安 装一台摄像机。但在该监控系统建设过程中,投资方根据“突发事件采用双系统全方位自动跟踪监控,并根据事件类型提供最有 效的救援方案”这一原则性要求及时修正设计方案,将视频监控系统改为每125 米安装一台高性能摄像机。最终,秦岭终南山 特长公路隧道共安装各类摄像机392 台,真正做到了无盲点的全方位、多角度监控。 

基于秦岭终南山特长公路隧道建设的特殊性,秦岭隧道的监控系统包含交通监控、环境监控、通风控制、照明控制、电视/ 视频监控、火灾报警、横通道门监控、中央监控等系统的各类监控点超过1 万个。隧道内每隔125 米就设有一台视频监控摄像 机,是世界上高速公路监控摄像机安装最密集的路段。其监控系统具备对突发事件采用双系统全方位自动跟踪监控及根据事件 类型提供最有效的救援方案的能力;视频监控系统作为整个隧道监控系统的主体,必须为整个监控系统提供准确无误的、前馈 式的信息来源,其自身的先进性与可靠性则尤为重要。为了达到这样的要求,秦岭隧道监控系统实现了以下技术创新,而这些 创新必会成为未来隧道监控的趋势:

1. 秦岭隧道监控系统首次在国内采用工业以太网实现隧道底层网络通讯,为隧道管控一体化提供了可靠且通用的通信平台;

2. 综合研究国内外公路隧道的监控系统规模设置方法,秦岭隧道监控系统创新性的采用了公路隧道监控系统规模与隧道长 度、交通量和经济发展水平相关,结合隧道结构特征、交通流特征和交通组成特征,确定安全系数(即置信水平),寻找安全与 经济之间的平衡点,而确定隧道监控规模。在系统配置时采用功能设计法,有效的提高了系统的可靠性和适用性;

3. 秦岭隧道监控系统首次实现采用前馈式模糊控制法进行隧道通风控制,该控制法大大提高风机的有效开启,减少风机的 无用作为,通过仿真计算可以降低30-40%的运营电费。

4. 秦岭隧道监控系统开发了完全基于TCP/IP 协议的Internet 远程隧道监控系统,实现了公路隧道监控系统从本地监控到支 持Internet 远程监控的飞跃,为城市交通信息化提供信息共享接口。

5. 研究了隧道交通异常自动检测算法,采用结合视频监视,实现隧道异常的可靠检测;

6. 针对公路隧道4 种情况交通工况:火灾异常、故障阻塞异常、周期性交通拥挤异常及正常运营。根据异常情况,危害程 度及处置方案受异常位置、交通量、方向不均匀系数等的影响,提出秦岭终南山特长公路隧道控制工况有40 种,若不考虑双向 交通量不均匀因素中量的差异,常用工况有24 种。基于隧道常有24 工况,提出了隧道12 种交通控制预案,为隧道安全运营提 供了可靠的安全保障。

从以上技术创新中我们不难看出监控系统在高速公路隧道项目中除了持续的关注视频监控系统本身的可靠度、成熟度、以 及是否能够与收费系统、通信系统实现信息共享之外,还需要进一步关注视频监控系统是否足够智能,是否能够为其他七大机 电子系统,包括照明子系统、通风子系统、消防子系统、通信子系统、救援子系统、交通安全控制子系统、供配电子系统提供 前窥式的信息来源,以达到管控结合的目的;是否能够实现多职能功能,以实现基于开放式TCP/IP 协议的实时信息共享;是否 能够与其他机电子系统实现简单的无缝集成;(对于隧道群及高速公路视频监控联网系统来讲)是否能非常简便的实现可靠的多 级联网(比如采用冗余的自愈环工业以太网传输方案、采用基于TCP/IP 的监控主机联网方案来解决此类问题)。 

公路隧道是公路的特殊形态,是公路交通的咽喉地段,由于公路隧道本身的咽喉属性,隧道监控系统则当仁不让的成为保 障隧道交通安全畅通,提高隧道行车舒适度的关键系统。如何保证整个隧道监控系统安全稳定地运行,尽可能地发挥其应有的 功能,是高速公路交通监控系统建设中的关键问题。秦岭隧道总投资RMB31.93 亿元,其中机电项目投资逾RMB7 亿元。隧道 双洞总长36.04KM,洞内容纳了照明、通风、消防、通信、救援、交通安全控制、供配电、监控八大机电子系统。洞内各类强、 弱电系统电子设备密密麻麻,电磁互扰程度可想而知。对于监控系统来讲,如何有效的规避电磁对各种监控信号的干扰即是对 监控系统所采用设备性能的最直接考验;如何在曲度不同的隧道壁上安装摄像机,并能得到横平竖直的图像,也是系统安装单 位在施工过程中遇到的众多困难之一。凡此种种技术“小插曲”,不胜枚举,经过供货方与安装方的智慧合作,都一一完满解决。 

当然,如何解决监控系统自身的可靠性、开放性,如何实现智能化的前窥式探测,如何合理规划监控系统的网络结构,正 真实现在正确的时间将正确的信息传送到正确的位置,如何实现与其它子系统即时互联互通、完美集成,达到机电系统实现管 控合一的目的才是该系统建设过程中正真的难点。隧道监控系统本质上是一个反馈控制系统,整个监控过程就是一个“获取现 场信息——根据获得的信息做出决策——将决策发出并执行的不断重复的循环。如何进一步得到以上问题的更佳解决方案应当 是隧道视频监控系统提供商接下来需要认真琢磨的问题。

附一:秦岭终南山特长公路隧道概况

秦岭终南山特长公路隧道是国家高速公路网包头至茂名线控制性工程。秦岭隧道北起西安市长安区青岔,止于商洛市柞水 县营盘镇,总投资31.93 亿元。秦岭终南山特长公路隧道单洞长度18.02 公里,双洞长度36.04 公里,是建设规模世界第一的特 长公路隧道工程。秦岭隧道监控管理系统的建设规模及技术先进性均创下了全球公路隧道之最,是我国高速公路隧道示范工程 和标志性工程,被誉为中国公路隧道建设史上的里程碑。 

秦岭隧道拥有全世界高速公路隧道最完备的监控管理系统,肩负着保障隧道正常运营、保障隧道及行车安全等不可替代的 重要职责。隧道每125 米设置一台视频监控摄像机,加上特殊路段、特殊通道的摄像机,两洞共设置Infinova 摄像机392 台,是 世界上高速公路监控摄像机安装最密集的路段,真正做到了无盲点的全面监控。英飞拓提供视频设备包括大型矩阵、监视器、 摄像机和快球等核心设备。

附二:隧道排名 

1. 世界双洞公路隧道长度前三名: 第一名:中国陕西秦岭终南山特长公路隧道,双洞总长 36.04 公里;

第二名:日本关越隧道,双洞总长 21.8 公里;

第三名:奥地利普拉布什隧道,双洞总 20.6 公里。

2. 世界单洞公路隧道长度前三名:

第一名:挪威洛达尔隧道,长度 24.5 公里;

第二名:瑞士圣哥达隧道,长度 16.9 公里;

第三名:意大利弗儒雷斯隧道,长度 13.2 公里。