高速公路隧道機(jī)電設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)系統(tǒng)

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摘要:

高速公路隧道機(jī)電系統(tǒng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)中間件和級(jí)聯(lián)協(xié)議，由低到高從隧道管理站、路段中心、片區(qū)中心向省中心逐級(jí)上報(bào)，該系統(tǒng)具有規(guī)范的傳輸協(xié)議文本，有效保障了各級(jí)監(jiān)控中心對(duì)所管轄路段隧道路況的及時(shí)了解，保證了應(yīng)急指揮的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，是確保高速公路行車安全強(qiáng)有力的一環(huán)。

關(guān)鍵詞:

高速公路，機(jī)電設(shè)備，數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)，監(jiān)控數(shù)據(jù)

0引言

目前，全國(guó)高速公路路網(wǎng)可謂是四通八達(dá)，極大地拉近了城市之間的距離，方便人民群眾的出行。與國(guó)省道相比，高速公路具有行車速度快、單一方向通行、沒有急彎陡坡、封閉性強(qiáng)等眾多利于快速行車的優(yōu)勢(shì)，而高速公路隧道便在其中發(fā)揮著重要的作用。與普通國(guó)省道盤山公路相比，隧道的開通極大地縮短了兩地間的距離，也避免了彎曲山路車速緩慢、安全性差的缺點(diǎn)，加快了行車速度。雖然隧道為方便出行提供了各方面的好處，但與之共存的則是隧道環(huán)境相對(duì)密閉，一旦發(fā)生突發(fā)情況，不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，容易引發(fā)大的事故。因此，高速公路在隧道監(jiān)控上也配備了較多的物力和人力。隧道內(nèi)隨處可見各類相關(guān)的監(jiān)控設(shè)備，包括視頻監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、行車引導(dǎo)監(jiān)控等;在隧道管理站，監(jiān)控人員24h不間斷地掌握隧道路況信息，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)通知、上報(bào)、處理解決。然而，為了掌握整個(gè)區(qū)域，如太原市，甚至整個(gè)山西省高速公路隧道的運(yùn)行情況，一方面便于在有突發(fā)情況時(shí)，有效地在路網(wǎng)級(jí)層面進(jìn)行控制指揮，另一方面，多處監(jiān)控管理，便于隱患的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，山西省高速公路管理局提出一套高速公路隧道監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳的級(jí)聯(lián)協(xié)議。根據(jù)該協(xié)議，隧道監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)隧道管理站、路段中心、片區(qū)中心、省中心逐級(jí)上報(bào)，在任意一處綜合監(jiān)控平臺(tái)，均能看到隧道監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)，有效地保障了隧道內(nèi)環(huán)境的安全和路況的穩(wěn)定。

1監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)入庫(kù)

高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)包含多種機(jī)電設(shè)備，如情報(bào)板CMS、車檢器VD、車道指示器LS、交通信號(hào)燈TS等，每類設(shè)備在保障道路安全或順暢中發(fā)揮其自身的作用。情報(bào)板通過(guò)文字顯示，直觀地為出行者說(shuō)明前方路況或提供高速公路基本服務(wù)和應(yīng)急救援信息。車檢器利用線圈或微波原理測(cè)量道路車流量、車速等數(shù)據(jù)，為高速公路管理部門進(jìn)行路況預(yù)測(cè)或今后的規(guī)劃提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。車道指示器引導(dǎo)司機(jī)快速進(jìn)行車道選擇，判斷隧道內(nèi)前方車道通行情況，減少甚至避免擁堵和事故的發(fā)生。各類監(jiān)控設(shè)備在正常工作期間，存在其唯一的狀態(tài)參數(shù)。隧道管理站的隧道監(jiān)控軟件時(shí)時(shí)刻刻更新當(dāng)前所有設(shè)備的工作運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)設(shè)備是否正常運(yùn)行、當(dāng)前運(yùn)行參數(shù)、操作指令下發(fā)等均有記錄。隧道監(jiān)控軟件會(huì)根據(jù)每一個(gè)設(shè)備的狀態(tài)對(duì)設(shè)備當(dāng)前工況進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。對(duì)于可控設(shè)備，保存設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)數(shù)據(jù)，如果有操作員干預(yù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄操作日志，并將新的設(shè)備狀態(tài)記錄入庫(kù)。對(duì)于不可控設(shè)備，如環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備，將定時(shí)或按照數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化，將實(shí)時(shí)新數(shù)據(jù)入庫(kù)記錄。所有監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)按照特定格式記錄保存在高速公路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器中，以備后續(xù)數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)或查詢使用。

2監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)

山西省高速公路監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)總共分為四級(jí)，由高到低分別為省中心、片區(qū)中心、路段中心和隧道管理站。級(jí)與級(jí)之間確保網(wǎng)絡(luò)通暢后，通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸中間件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，傳輸xml格式文本信息，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)的目的。數(shù)據(jù)交互只在上下級(jí)之間進(jìn)行，不存在直接的跨級(jí)傳輸，跨級(jí)發(fā)送信息均需逐級(jí)上報(bào)或逐級(jí)下發(fā)轉(zhuǎn)送。機(jī)電設(shè)備數(shù)據(jù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包括高速公路基礎(chǔ)信息及附屬機(jī)構(gòu)，如橋梁、隧道等信息、機(jī)電設(shè)備基礎(chǔ)信息及實(shí)時(shí)的狀態(tài)和采集到的數(shù)據(jù)信息、上下級(jí)發(fā)送指令和回復(fù)響應(yīng)信息等。其中，基礎(chǔ)信息及附屬機(jī)構(gòu)等數(shù)據(jù)通過(guò)中間件配置文件進(jìn)行同步傳送;機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)等通過(guò)上級(jí)發(fā)送請(qǐng)求，下級(jí)進(jìn)行響應(yīng)回復(fù)的方式獲取。機(jī)電設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)由下級(jí)主機(jī)主動(dòng)上報(bào)，上級(jí)接收處理信息即可。隧道機(jī)電設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)協(xié)議使用xml格式文本進(jìn)行通信，每條信息存放在一條xml字符串中，通過(guò)中間件一次性發(fā)送完成。該字符串使用GBK編碼，根節(jié)點(diǎn)為MsgPackage。內(nèi)容中包含4個(gè)子節(jié)點(diǎn)，分別為identity，head，subPackage和returnState。其中identity存放上下級(jí)雙方的標(biāo)識(shí)符，如上級(jí)目標(biāo)地址代碼和下級(jí)源地址代碼，用來(lái)識(shí)別發(fā)送對(duì)象和接收對(duì)象的基本屬性;head中存放本次數(shù)據(jù)的基本類型信息，如業(yè)務(wù)編碼、創(chuàng)建時(shí)間、消息類型等;subPackage中存放具體傳輸數(shù)據(jù);returnState中存放目標(biāo)主機(jī)的響應(yīng)反饋，如接收成功、消息解析失敗、未知錯(cuò)誤等，若不存在反饋，即為空。在進(jìn)行設(shè)備列表請(qǐng)求時(shí)，數(shù)據(jù)subPackage包中的信息包含識(shí)別該信息屬于REQUEST的類型字段，請(qǐng)求發(fā)生的時(shí)間以及對(duì)應(yīng)請(qǐng)求設(shè)備列表的名稱。在進(jìn)行設(shè)備列表響應(yīng)時(shí)，數(shù)據(jù)subPackage包中的信息包含識(shí)別該信息屬于RESPONSE的類型字段以及具體設(shè)備ID、類型和創(chuàng)建時(shí)間。在進(jìn)行設(shè)備屬性請(qǐng)求時(shí)，數(shù)據(jù)包中包含希望得到回復(fù)屬性的設(shè)備ID，根據(jù)該設(shè)備ID，下級(jí)主機(jī)回復(fù)對(duì)應(yīng)的設(shè)備屬性。隧道機(jī)電設(shè)備的屬性包括設(shè)備通用屬性和特有屬性兩部分。設(shè)備通用屬性包括設(shè)備編號(hào)ID、設(shè)備描述description、設(shè)備類型type、設(shè)備狀態(tài)status、設(shè)備狀態(tài)描述statusMessage、設(shè)備的生產(chǎn)廠家mfrs、設(shè)備型號(hào)model、設(shè)備的經(jīng)度位置longitude、設(shè)備的緯度位置latitude、設(shè)備的樁號(hào)位置position、設(shè)備的方向direction、車道號(hào)channel、設(shè)備所屬路段編號(hào)road、設(shè)備所屬的隧道編號(hào)tunnel。設(shè)備的特有屬性針對(duì)不同的設(shè)備具有各自的屬性。例如情報(bào)板的特有屬性包括情報(bào)板的寬度width、高度height、正在顯示的內(nèi)容content以及正在顯示的內(nèi)容的base64編碼格式內(nèi)容playlist。車檢器的特有屬性包括數(shù)據(jù)的采集時(shí)間time、上行車流量upFlux、上行平均車速upSpeed、上行占有率upOcc、下行車流量downFlux、下行平均車速downSpeed、下行占有率downOcc。針對(duì)不同的設(shè)備，特有屬性表征其關(guān)鍵狀態(tài)參數(shù)或測(cè)量參數(shù)，利用數(shù)字、代碼或英文單詞說(shuō)明其參數(shù)的含義。機(jī)電設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)通過(guò)提取保存在監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備狀態(tài)參數(shù)，結(jié)合級(jí)聯(lián)協(xié)議，將設(shè)備狀態(tài)字段及相關(guān)信息整理為標(biāo)準(zhǔn)格式，發(fā)送上報(bào)，完成監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的上傳。

3結(jié)語(yǔ)

高速公路隧道機(jī)電設(shè)備監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)能夠充分保障監(jiān)控信息的實(shí)時(shí)級(jí)聯(lián)，各類設(shè)備所監(jiān)測(cè)到的狀態(tài)參數(shù)能夠快速準(zhǔn)確地傳遞至相關(guān)監(jiān)控或管理部門，是高速公路安全運(yùn)營(yíng)重要的一環(huán)。

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作者:馬閱軍 單位:山西省交通科學(xué)研究院