高速公路隧道環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

隨著我國高速公路建設里程的增長，隧道占新建設高速公路里程的比例越來越大。隧道在空間上呈封閉帶狀分布的結構特征，給行車環(huán)境帶來了一系列變化，往往構成高速公路交通事故的多發(fā)區(qū)，并且極易引發(fā)二次交通事故，引起高速公路堵塞，造成重大經濟損失。 隧道運營問題顯得越來越突出，隧道內環(huán)境監(jiān)測與控制成為保證高速公路隧道及運行的重要手段。

由于隧道是公路的特殊構造物，在空間上的限制而使隧道內的環(huán)境 狀況比較復雜，由于行駛車輛排放出的氣態(tài)及游離固態(tài)微?；旌铣傻挠泻U氣和車輛攜帶的塵土及卷起的塵埃，因隧道內空間的限制，往往不能很快擴散、消失，導致在隧道內的空氣質量極差；由于山體豐富的淅瀝水和洞內外溫差的作用，而使隧道內常常處于很潮濕的環(huán)境中，在洞內容易出現積水；由于隧道內交通繁忙，加上環(huán)境惡劣和空間場地的限制，而使設備的日常維護、故障檢修工作困難、勞動強度大而效果較差 ，經常出現隧道內燈光設施損壞，而檢修人員只有到現場巡查時才會發(fā)現， 而 這些因素就是導致交通事故發(fā)生的根本性原因。

綜上所述，從公路隧道本身具有的特殊性，對隧道內的有害氣體、溫濕度、能見度，積水情況進行監(jiān)測，公路運行部門及時掌握隧道內的綜合環(huán)境情況，可以進行有效地進行交通控制和疏導，從而可減少交通事故的發(fā)生，減少人員生命及財產的損失。

2 、系統(tǒng)建設目標

圣凱安監(jiān)測系統(tǒng)主要建設對隧道內的綜合環(huán)境監(jiān)測與控制，主要實現以下幾個方面：

（１）通過在隧道內安裝溫濕度傳感器、光線感應器、以及積水監(jiān)測儀來對環(huán)境進行監(jiān)測 ，主要包括對有害氣體、能見度、風速、水位、煙霧、明火、含氧量等進行實時監(jiān)測；

（２）對前端監(jiān)測的數據進行分析，當發(fā)現有異常時，自動給出報警提示，并能判斷到當積水超限時 排水磊是否工作，當發(fā)現隧道內有害氣體超標時，自動啟動和控制通風系統(tǒng)進行及時 換氣 ；

（３） 通過建立 監(jiān)控中心，及時地掌握各個公路隧道內的環(huán)境情況及各控制設施的運行狀態(tài)。 集中化管理 道路 報警信息，實現對報警的統(tǒng)計和分析， 實現環(huán)境異常與其它控制的設施的聯動控制。

3 、系統(tǒng)總體 設計

高速公路隧道綜合環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)用于對公路隧道 內環(huán)境 進行 監(jiān)測 ，可以實現 隧道內的風速、能見度、含氧量等進行實時 監(jiān)測，通過將這些采集的數據進行分析和處理，能為減少交通事故的發(fā)生提供保障 。系統(tǒng)在整體上由前端 采集系統(tǒng) 、通信傳輸系統(tǒng)和 監(jiān)控 中心系統(tǒng)三大部分組成，其組成結構 如下圖所示：

3.1 前端采集與控制

3.1.1 采集

本系統(tǒng)主要采集以下數據：

1、有害氣體

通過在隧道內安裝在害氣體傳感器，一般安裝在隧道洞壁 上 ，每隔500m安裝一只傳感器，傳感器通過ＷＳＮ網絡進行 數據傳輸。

2、含氧量

通過在隧道中間安裝含氧量探測儀，實時掌握隧道內的空氣情況，為駕駛人員駕駛提供保障。

3、積水

通過在隧道內安裝積水測試儀，及時掌握隧道內是否由于天氣原因導致隧道內有嚴重積水等現象，通過積水探測儀與排水系統(tǒng)進行聯動控制，可實現當積水超過指定標準時， 排水系統(tǒng)自動開始啟動排水泵進行排水處理。

4、煙霧 、明火

在隧道內發(fā)生火災會導致迅速的有害氣體增加，再加上汽車尾氣等，在隧道內氣溫也會快速升溫，在短時間內可能會造成爆炸。監(jiān)測隧道內是否有煙霧、明火等顯得非常重要。通過煙霧傳感器報警后與消防系統(tǒng)及通風系統(tǒng)聯動后， 可以快速地滅火處理及改善隧道內的空氣質量。

3.1.2 控制

通過在隧道內安裝光線傳感器感應隧道內的光照情況，根據每個位置的不同，所測量的光照度也不同，系統(tǒng)根據每個位置的能見度情況，自動調整每個照明燈的光線，從而來滿足隧道內的光照滿足標準。

通過煙霧探測器實時監(jiān)測隧道內是否發(fā)生火災，當有發(fā)現有火災發(fā)生時，根據煙霧濃度自動開啟消防系統(tǒng)以及通風系統(tǒng)，通過消防噴淋系統(tǒng)進行及時滅火；通風系統(tǒng)會在隧道內有害氣體濃度超標，含氧量過少時自動開啟通風系統(tǒng)，進行排氣換風處理，從而來保證隧道內的空氣能滿足要求。

3.2 數據傳輸

在隧道內安裝傳感器，需要將采集的數據傳送到監(jiān)控中心，而隧道內由于處于山中， 沒有ＧＰＲＳ信號覆蓋，導致公路運行人員不能及時了解到隧道內的環(huán)境及設備的狀態(tài)。通過在隧道內增加ＷＳＮ節(jié)點，利用ＷＳＮ無線網絡將采集的數據傳輸到隧道洞口，再由安裝在隧道口的傳輸設備將數據傳回到監(jiān)控中心。監(jiān)控中心就能及時了解到隧道內的環(huán)境情況。

3.3 監(jiān)控中心

監(jiān)控中心將部署于公路運行中心 ，它的功能主要是由運行于后臺服務器上的 隧道綜合環(huán)境監(jiān)測 管理軟件來實現的。 主要 為用戶提供信息服務，實時采集隧道內的環(huán)境參數，隧道內消防、照明等子系統(tǒng)的運行狀態(tài)等。

綜合環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)每十分鐘會采集隧道內的環(huán)境數據，通過對采集數據進行分析，從而可掌握到隧道內的環(huán)境情況，為交通部門提供依據。通過系統(tǒng)可了解到隧 道內的照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、通風系統(tǒng)的運行情況及這些設施