高速公路隧道机电设备监控数据系统
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摘要:
高速公路隧道机电系统的监控数据通过中间件和级联协议，由低到高从隧道管理站、路段中心、片区中心向省中心逐级上报，该系统具有规范的传输协议文本，有效保障了各级监控中心对所管辖路段隧道路况的及时了解，保证了应急指挥的及时性和准确性，是确保高速公路行车安全强有力的一环。
关键词:
0引言
目前，全国高速公路路网可谓是四通八达，极大地拉近了城市之间的距离，方便人民群众的出行。与国省道相比，高速公路具有行车速度快、单一方向通行、没有急弯陡坡、封闭性强等众多利于快速行车的优势，而高速公路隧道便在其中发挥着重要的作用。与普通国省道盘山公路相比，隧道的开通极大地缩短了两地间的距离，也避免了弯曲山路车速缓慢、安全性差的缺点，加快了行车速度。虽然隧道为方便出行提供了各方面的好处，但与之共存的则是隧道环境相对密闭，一旦发生突发情况，不利于及时发现处理，容易引发大的事故。因此，高速公路在隧道监控上也配备了较多的物力和人力。隧道内随处可见各类相关的监控设备，包括视频监控、环境监控、行车引导监控等;在隧道管理站，监控人员24h不间断地掌握隧道路况信息，发现问题及时通知、上报、处理解决。然而，为了掌握整个区域，如太原市，甚至整个山西省高速公路隧道的运行情况，一方面便于在有突发情况时，有效地在路网级层面进行控制指挥，另一方面，多处监控管理，便于隐患的及时发现，山西省高速公路管理局提出一套高速公路隧道监控数据上传的级联协议。根据该协议，隧道监控数据通过隧道管理站、路段中心、片区中心、省中心逐级上报，在任意一处综合监控平台，均能看到隧道监控设备的工作状态，有效地保障了隧道内环境的安全和路况的稳定。
1监控数据入库
高速公路隧道监控系统包含多种机电设备，如情报板CMS、车检器VD、车道指示器LS、交通信号灯TS等，每类设备在保障道路安全或顺畅中发挥其自身的作用。情报板通过文字显示，直观地为出行者说明前方路况或提供高速公路基本服务和应急救援信息。车检器利用线圈或微波原理测量道路车流量、车速等数据，为高速公路管理部门进行路况预测或今后的规划提供基础数据。车道指示器引导司机快速进行车道选择，判断隧道内前方车道通行情况，减少甚至避免拥堵和事故的发生。各类监控设备在正常工作期间，存在其唯一的状态参数。隧道管理站的隧道监控软件时时刻刻更新当前所有设备的工作运行状态，对设备是否正常运行、当前运行参数、操作指令下发等均有记录。隧道监控软件会根据每一个设备的状态对设备当前工况进行数据库存储。对于可控设备，保存设备当前的状态数据，如果有操作员干预，在数据库中记录操作日志，并将新的设备状态记录入库。对于不可控设备，如环境监测设备，将定时或按照数据实时变化，将实时新数据入库记录。所有监控数据按照特定格式记录保存在高速公路数据存储服务器中，以备后续数据级联或查询使用。
2监控数据级联
山西省高速公路监控系统数据级联总共分为四级，由高到低分别为省中心、片区中心、路段中心和隧道管理站。级与级之间确保网络通畅后，通过数据传输中间件进行数据交互，传输xml格式文本信息，实现监控数据级联的目的。数据交互只在上下级之间进行，不存在直接的跨级传输，跨级发送信息均需逐级上报或逐级下发转送。机电设备数据级联系统传输的数据包括高速公路基础信息及附属机构，如桥梁、隧道等信息、机电设备基础信息及实时的状态和采集到的数据信息、上下级发送指令和回复响应信息等。其中，基础信息及附属机构等数据通过中间件配置文件进行同步传送;机电设备的基础数据等通过上级发送请求，下级进行响应回复的方式获取。机电设备的实时状态数据由下级主机主动上报，上级接收处理信息即可。隧道机电设备监控数据级联协议使用xml格式文本进行通信，每条信息存放在一条xml字符串中，通过中间件一次性发送完成。该字符串使用GBK编码，根节点为MsgPackage。内容中包含4个子节点，分别为identity，head，subPackage和returnState。其中identity存放上下级双方的标识符，如上级目标地址代码和下级源地址代码，用来识别发送对象和接收对象的基本属性;head中存放本次数据的基本类型信息，如业务编码、创建时间、消息类型等;subPackage中存放具体传输数据;returnState中存放目标主机的响应反馈，如接收成功、消息解析失败、未知错误等，若不存在反馈，即为空。在进行设备列表请求时，数据subPackage包中的信息包含识别该信息属于REQUEST的类型字段，请求发生的时间以及对应请求设备列表的名称。在进行设备列表响应时，数据subPackage包中的信息包含识别该信息属于RESPONSE的类型字段以及具体设备ID、类型和创建时间。在进行设备属性请求时，数据包中包含希望得到回复属性的设备ID，根据该设备ID，下级主机回复对应的设备属性。隧道机电设备的属性包括设备通用属性和特有属性两部分。设备通用属性包括设备编号ID、设备描述description、设备类型type、设备状态status、设备状态描述statusMessage、设备的生产厂家mfrs、设备型号model、设备的经度位置longitude、设备的纬度位置latitude、设备的桩号位置position、设备的方向direction、车道号channel、设备所属路段编号road、设备所属的隧道编号tunnel。设备的特有属性针对不同的设备具有各自的属性。例如情报板的特有属性包括情报板的宽度width、高度height、正在显示的内容content以及正在显示的内容的base64编码格式内容playlist。车检器的特有属性包括数据的采集时间time、上行车流量upFlux、上行平均车速upSpeed、上行占有率upOcc、下行车流量downFlux、下行平均车速downSpeed、下行占有率downOcc。针对不同的设备，特有属性表征其关键状态参数或测量参数，利用数字、代码或英文单词说明其参数的含义。机电设备监控数据级联系统通过提取保存在监控数据库中的设备状态参数，结合级联协议，将设备状态字段及相关信息整理为标准格式，发送上报，完成监控数据的上传。
3结语
高速公路隧道机电设备监控数据级联系统能够充分保障监控信息的实时级联，各类设备所监测到的状态参数能够快速准确地传递至相关监控或管理部门，是高速公路安全运营重要的一环。
参考文献:
［1］邵利军．高速公路特长隧道应急联动预案系统研究［J］．山西交通科技，2013(20):179-180．
［2］李朝霞．KingSCADA组态软件在特长隧道群监控中的应用［J］．山西交通科技，2013(20):164-165．
［3］张伟．高速公路视频监控系统联网技术的研究与实现［D］．上海:上海海事大学，2004．
［4］徐永实．高速公路交通流运行状态实时监控技术研究［D］．南京:东南大学，2004．
作者:马阅军 单位:山西省交通科学研究院
