編者按｝隨著中國西部地區(qū)以及內(nèi)陸地區(qū)高速公路的大規(guī)模興建，為解決山區(qū)公路建設(shè)繞山爬坡所帶來的工程量大、通過耗時、耗材等問題，在崇山峻嶺之中穿山而過的長、特長隧道以及隧道群，開始成為這些地區(qū)高速公路建設(shè)的重要部分。另外，隨著近幾年特長公路隧道建設(shè)技術(shù)的進(jìn)一步成熟，高速公路隧道建設(shè)已成趨勢，高速公路隧道投資在高速公路建設(shè)中的比重也大幅增加。例如，青銀高速公路全長181Km，其中隧道就有25座，包括6座長隧道，l座8．69Km特長隧道、1座5．2公里、6座3公里以上特長隧道，隧道單洞長度約為98.7公里。\r\
我國是一個多山國家，75%左右的國土面積是山地或重丘。在面對如此地形的公路建設(shè)中，過去的普遍做法是盤山繞行或切坡深挖。但這樣的做法卻存在很多弊端。資料顯示，盤山而建的低等級公路的汽油耗量比高等級公路多20%—50%，可謂耗時耗財（以秦嶺終南山特長公路隧道建成通車為例，西安至柞水的行車時間由原來的3個多小時縮短為40分鐘）；而且，嚴(yán)重破壞了自然景觀與生態(tài)環(huán)境，造成塌方、滑坡與水土流失。\r\n面對這樣的不利因素，在我國高速公路高速發(fā)展的大背景下，加之近幾年特長公路隧道建設(shè)技術(shù)的進(jìn)一步成熟，高速公路隧道建設(shè)已成趨勢，高速公路隧道投資在高速公路建設(shè)中的比重也大幅增加。除此之外，我國高速公路經(jīng)過近20年的發(fā)展，一直遵循從易到難的建設(shè)規(guī)律，到目前為止，平原地域高速公路國道主干線投資已初具規(guī)模，山地或重丘地域公路隧道建設(shè)即將成為未來幾年必然的投資熱點。以秦嶺終南山特長公路隧道為代表，近幾年我國特長公路隧道建設(shè)規(guī)模屢次刷新亞洲或世界紀(jì)錄即是明證。\r\n監(jiān)控系統(tǒng)作為公路隧道，尤其是特長公路隧道機電系統(tǒng)的八大子系統(tǒng)之一，是保障隧道交通安全暢通，提高隧道行車舒適度的關(guān)鍵系統(tǒng)，肩負(fù)著保障隧道正常運營、隧道財產(chǎn)及行車安全、司乘人身安全等不可或缺的重要職責(zé)，因此受到業(yè)主單位的持續(xù)重視，投資比重在近幾年公路隧道機電系統(tǒng)中的比重大幅提升。\r\n\r\n秦嶺終南山隧道監(jiān)控之特點\r\n至目前為止，秦嶺終南山特長公路隧道是世界雙洞公路隧道建設(shè)規(guī)模第一的隧道工程。美國英飛拓公司是此隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備提供商的廠商代表。下文中，筆者將以親身經(jīng)歷的觸角，介紹一下此案例的特點。\r\n攝像機建置高度密集\r\n基于秦嶺終南山特長公路隧道建設(shè)的特殊性，秦嶺隧道的監(jiān)控系統(tǒng)包含交通監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、通風(fēng)控制、照明控制、電視/視頻監(jiān)控、火災(zāi)報警、橫通道門監(jiān)控、中央監(jiān)控等系統(tǒng)的各類監(jiān)控點超過1萬個。隧道內(nèi)每隔125米就設(shè)有一臺視頻監(jiān)控攝像機，是世界上高速公路監(jiān)控攝像機安裝最密集的路段。\r\n為何如此密集地安裝攝像機？其實，在建設(shè)之初，秦嶺終南山特長公路隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)原設(shè)計為每250米安裝一臺攝像機。但是在該監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)過程中，投資方根據(jù)“突發(fā)事件采用雙系統(tǒng)全方位自動跟蹤監(jiān)控,并根據(jù)事件類型提供最有效的救援方案”這一原則性，主動要求及時修正設(shè)計方案，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)改為每125米安裝一臺高性能攝像機。最終，秦嶺終南山特長公路隧道共安裝各類攝像機392臺，真正做到了無盲點的全方位、多角度監(jiān)控。建成后的監(jiān)控系統(tǒng)，具備對突發(fā)事件采用雙系統(tǒng)、全方位自動跟蹤監(jiān)控及根據(jù)事件類型提供最有效的救援方案的能力。\r\n技術(shù)創(chuàng)新\r\n此外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)的主體，必須為整個監(jiān)控系統(tǒng)提供準(zhǔn)確無誤的、前饋式的信息來源，其自身的先進(jìn)性與可靠性則尤為重要。為了達(dá)到這樣的要求，秦嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了以下技術(shù)創(chuàng)新，而這些創(chuàng)新必會成為未來隧道監(jiān)控的趨勢：\r\n1. 秦嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)首次在國內(nèi)采用工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)隧道底層網(wǎng)絡(luò)通訊，為隧道管控一體化提供了可靠且通用的通信平臺； \r\n2. 綜合研究國內(nèi)外公路隧道的監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模設(shè)置方法，秦嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)創(chuàng)新性的采用了公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模與隧道長度、交通量和經(jīng)濟發(fā)展水平相關(guān)，結(jié)合隧道結(jié)構(gòu)特征、交通流特征和交通組成特征，確定安全系數(shù)（即置信水平），尋找安全與經(jīng)濟之間的平衡點，而確定隧道監(jiān)控規(guī)模。在系統(tǒng)配置時采用功能設(shè)計法，有效的提高了系統(tǒng)的可靠性和適用性； \r\n3. 秦嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)首次實現(xiàn)采用前饋式模糊控制法進(jìn)行隧道通風(fēng)控制，該控制法大大提高風(fēng)機的有效開啟，減少風(fēng)機的無用作為，通過仿真計算可以降低30-40%的運營電費。\r\n4. 秦嶺隧道監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)了完全基于TCP/IP協(xié)議的Internet遠(yuǎn)程隧道監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)從本地監(jiān)控到支持Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控的飛躍，為城市交通信息化提供信息共享接口； \r\n5. 研究了隧道交通異常自動檢測算法，采用結(jié)合視頻監(jiān)視，實現(xiàn)隧道異常的可靠檢測； \r\n6. 針對公路隧道4種情況交通工況：火災(zāi)異常、故障阻塞異常、周期性交通擁擠異常及正常運營。根據(jù)異常情況，危害程度及處置方案受異常位置、交通量、方向不均勻系數(shù)等的影響，提出秦嶺終南山特長公路隧道控制工況有40種，若不考慮雙向交通量不均勻因素中量的差異，常用工況有24種。基于隧道常有24工況，提出了隧道12種交通控制預(yù)案，為隧道安全運營提供了可靠的安全保障。\r\n視頻監(jiān)控系統(tǒng)是否足夠智能是關(guān)鍵\r\n從以上技術(shù)創(chuàng)新中，我們不難看出監(jiān)控系統(tǒng)在高速公路隧道項目中除了持續(xù)的關(guān)注視頻監(jiān)控系統(tǒng)本身的可靠度、成熟度、以及是否能夠與收費系統(tǒng)、通信系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享之外，還需要進(jìn)一步關(guān)注以下幾點：\r\n首先是系統(tǒng)是否足夠智能。視頻監(jiān)控系統(tǒng)是否能夠為其他七大機電子系統(tǒng)，包括照明子系統(tǒng)、通風(fēng)子系統(tǒng)、消防子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、救援子系統(tǒng)、交通安全控制子系統(tǒng)、供配電子系統(tǒng)提供前窺式的信息來源，以達(dá)到管控結(jié)合的目的。\r\n其次，系統(tǒng)是否能夠?qū)崿F(xiàn)多職能功能，以實現(xiàn)基于開放式TCP/IP協(xié)議的實時信息共享；是否能夠與其他機電子系統(tǒng)實現(xiàn)簡單的無縫集成；（對于隧道群及高速公路視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)來講）是否能非常簡便的實現(xiàn)可靠的多級聯(lián)網(wǎng)（比如采用冗余的自愈環(huán)工業(yè)以太網(wǎng)傳輸方案、采用基于TCP/IP的監(jiān)控主機聯(lián)網(wǎng)方案來解決此類問題）。\r\n\r\n咽喉要道——隧道監(jiān)控需要直面解決的難題\r\n公路隧道是公路的特殊形態(tài)，是公路交通的咽喉地段，由于公路隧道本身的咽喉屬性，隧道監(jiān)控系統(tǒng)則當(dāng)仁不讓地成為保障隧道交通安全暢通、提高隧道行車舒適度的關(guān)鍵系統(tǒng)。如何保證整個隧道監(jiān)控系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行，盡可能地發(fā)揮其應(yīng)有的功能，是高速公路交通監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中的關(guān)鍵問題。秦嶺隧道總投資RMB31.93億元，其中機電項目投資逾RMB7億元。隧道雙洞總長36.04KM，洞內(nèi)容納了照明、通風(fēng)、消防、通信、救援、交通安全控制、供配電、監(jiān)控八大機電子系統(tǒng)。洞內(nèi)各類強、弱電系統(tǒng)電子設(shè)備密密麻麻，電磁互擾程度可想而知。對于監(jiān)控系統(tǒng)來講，如何有效的規(guī)避電磁對各種監(jiān)控信號的干擾即是對監(jiān)控系統(tǒng)所采用設(shè)備性能的最直接考驗；如何在曲度不同的隧道壁上安裝攝像機，并能得到橫平豎直的圖像，也是系統(tǒng)安裝單位在施工過程中遇到的眾多困難之一。凡此種種技術(shù)“小插曲”，不勝枚舉，經(jīng)過供貨方與安裝方的智慧合作，都一一完滿解決。\r\n當(dāng)然，如何解決監(jiān)控系統(tǒng)自身的可靠性、開放性，如何實現(xiàn)智能化的前窺式探測，如何合理規(guī)劃監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，正真實現(xiàn)在正確的時間將正確的信息傳送到正確的位置，如何實現(xiàn)與其它子系統(tǒng)即時互聯(lián)互通、完美集成，達(dá)到機電系統(tǒng)實現(xiàn)管控合一的目的才是該系統(tǒng)建設(shè)過程中真正的難點。隧道監(jiān)控系統(tǒng)本質(zhì)上是一個反饋控制系統(tǒng)，整個監(jiān)控過程就是一個“獲取現(xiàn)場信息——根據(jù)獲得的信息做出決策——將決策發(fā)出并執(zhí)行的不斷重復(fù)的循環(huán)。如何進(jìn)一步得到以上問題的更佳解決方案應(yīng)當(dāng)是隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供商接下來需要認(rèn)真琢磨的問題。\r\n\r\n\r\n秦嶺終南山特長公路隧道概況\r\n秦嶺終南山特長公路隧道是國家高速公路網(wǎng)包頭至茂名線控制性工程。秦嶺隧道北起西安市長安區(qū)青岔，止于商洛市柞水縣營盤鎮(zhèn)，總投資31.93億元。秦嶺終南山特長公路隧道單洞長度18.02公里，雙洞長度36.04公里，是建設(shè)規(guī)模世界第一的特長公路隧道工程。秦嶺隧道監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設(shè)規(guī)模及技術(shù)先進(jìn)性均創(chuàng)下了全球公路隧道之最，是我國高速公路隧道示范工程和標(biāo)志性工程，被譽為中國公路隧道建設(shè)史上的里程碑。\r\n秦嶺隧道擁有全世界高速公路隧道最完備的監(jiān)控管理系統(tǒng)，肩負(fù)著保障隧道正常運營、保障隧道及行車安全等不可替代的重要職責(zé)。隧道每125米設(shè)置一臺視頻監(jiān)控攝像機，加上特殊路段、特殊通道的攝像機，兩洞共設(shè)置Infinova攝像機392臺，是世界上高速公路監(jiān)控攝像機安裝最密集的路段，真正做到了無盲點的全面監(jiān)控。英飛拓提供視頻設(shè)備包括大型矩陣、監(jiān)視器、攝像機和快球等核心設(shè)備。\r\n世界隧道建設(shè)規(guī)模排名 \r\n1.世界雙洞公路隧道長度前三名： \r\n第一名：中國陜西秦嶺終南山特長公路隧道，雙洞總長36.04公里； \r\n第二名：日本關(guān)越隧道，雙洞總長21.8公里； \r\n 第三名：奧地利普拉布什隧道，雙洞總20.6公里。 \r\n2.世界單洞公路隧道長度前三名： \r\n 第一名：挪威洛達(dá)爾隧道，長度24.5公里； \r\n 第二名：瑞士圣哥達(dá)隧道，長度16.9公里； \r\n 第三名：意大利弗儒雷斯隧道，長度13.2公里。\r\n<參考資料>\r\n1．《2007年中國高速公路市場分析及研究預(yù)測報告》，中國投資咨詢網(wǎng)，2006.12；\r\n2．重慶交通科研設(shè)計院官方網(wǎng)站http://www.ccrdi.com；\r\n3．《西安日報》之《龍臥秦嶺隧冠天下》2007年1月21日，張力群、王??；\r\n4．《我國公路隧道建設(shè)技術(shù)的現(xiàn)狀與展望》，隧道網(wǎng)（www.tunnelling.cn）。\r\n5．《高速公路隧道監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計研究》，中國交通信息產(chǎn)業(yè)，2004年第2期，蔣責(zé)川 馮光宇 易術(shù)。\r\n\r\n<作者簡介>\r\n曹承先，3年安防行業(yè)工作經(jīng)驗，現(xiàn)任美國英飛拓有限公司西安代表處首席代表，負(fù)責(zé)英飛拓公司在中國大陸西北區(qū)域的團(tuán)隊建設(shè)及業(yè)務(wù)拓展。\r\n
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