隧道工程智能化十篇

隧道工程智能化篇1

关键词：人工智能、隧道工程、应用、智能化

Abstract: in the traditional tunnel construction in our country and the design process, the use of the experience that the construction development under the limitation of the tunnel. Therefore, the emergence of artificial intelligence should cause our attention, should try to use artificial intelligence to the tunnel engineering. This article through the introduction, use of artificial intelligence, as well as in design and construction and later maintenance and introduces the application of artificial intelligence. Tunnel engineering, artificial intelligence, will make the relevant technology of tunnel engineering optimization, thus greatly improve the tunnel engineering of comfort, safety, high efficiency and energy saving.

Keywords: artificial intelligence, tunnel project, application, intelligent

中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：

引言

隧道工程是土木工程专业岩土及地下方向的一门专业课，也是核心和代表性的必修课程之一，其目的和任务是使学生掌握隧道的基本概念与构造、基本力学原理、施工作业方法、最新设计理念及行业规范等专业知识，具备隧道工程的设计能力、隧道工程相关技术和研究工作的基本素质，为从事各类隧道工程建设的设计、施工及维护管理奠定基础。在我国，许多建筑企业大都已经配备了现代化管理技术的硬件系统，并且已经在各自的实践中日益发挥着重要的作用。现代计算机水平、电子技术水平以及通讯技术水平的提高，从物质上为隧道工程智能化提供了一定的条件；而人工智能学科的发展也为实现隧道工程智能化奠定了理论基础。因此，在隧道工程界发展智能方法就成为可能和必要了。

二、人工智能在隧道工程中的现状

人工智能作为一种外向型的学科，是通过运用计算机等来模拟人类智能活动能力的科学。这就需要对研究它的人提出较高的要求，既要懂的有关人工智能的知识，又要有极为稳定的数学水平。人类的有些思维抑或判断，是智能机器应该掌握的，不仅如此，智能机器还要有执行一项或多项任务的能力，有独立的操作及解决问题的能力。不仅在隧道工程上，在其他更为高端的方面，智能化的运用一样很多。在我国，人工智能仍处于初步发展的阶段，还有很多的发展空间。但是，随着我国在人工智能上的认识不断提升，人工智能得到更为快速的发展。尤其在隧道工程中，人工智能的发展更为快速。只是，由于隧道工程中运用的是较为随机，模糊的天然材料及工程岩土。导致隧道工程中的人工智能的运用还有待提高。在隧道工程中，智能化的运用还仅仅处于概念性的阶段，仍然有很长的路要走。在我国的现阶段隧道建设中，人工智能的运用仍不够成熟，缺少理论及实践上的经验，没有一套行而有效的方案。导致在隧道的建设中，常常出现浪费工程材料的事情出现。因此，在我国智能化较为落后的情况下，我们要努力的去学习国际上先进的人工智能技术，并实施于我国的隧道事业中。使得我国的隧道事业能够得到长足有效的发展。而且将人工智能引入能在隧道工程中的应用将会极大优化隧道结构的设计和施工，在隧道的运营和监控中也会起到事半功倍的效果。

三、人工智能在隧道工程中的应用

1、隧道工程设计的智能化

在隧道工程设计中，在我国目前的设计施工中，设计师们主要依靠经验来进行隧道的施工设计，并没有一套成熟的智能化设计标准。因此，很有必要提高人工智能隧道工程设计中的水平。应用人工智能进行隧道设计能够更加深入的，更为方便的进行隧道设计。运用智能化，可以提高设计的效率，提高设计的准确性，因此，在隧道设计过程中，智能化的运用显得极为有效。

2、隧道施工的智能化

在隧道施工过程中，应用智能化可以有效的提高施工的效率，提高施工的安全性。设计师可以通过计算机的运用，更加方便，快捷的进行施工的进行，通过计算机，可以更加直观的看到施工过程的全过程，可以更加有效，及时的对施工过程中出现的问题进行解决。总之，智能化在施工过程中的运用，可以大大的提高施工工程的效率，提高施工的安全性。在施工过程中，使用智能机器，能够提高施工的效率。

3、隧道运营维护的智能化

在隧道的后期运行过程中，智能化也起着关键的作用。隧道的后期维护及保养，在隧道的建设中一样起着重要的作用。因此，要重视隧道的后期维护及保养。而智能化在隧道后期维护的作用有显而易见，因此，要提高智能化在隧道后期维护过程中的运用。运用计算机对隧道中的运行状态进行适时地检测及维护，保证各设备正常高效的工作。使得各设备都在有效的监控下，进而做到对各设备进行及时的监控，做到有效及时的维护。在消防监控中，智能化也起着重要的作用。监控人员可以通过计算机等人工智能的使用，及时的对消防监控进行有效的控制。在发生火灾时，可以通过地理信息系统对火灾地点进行确认，以达到及时的对火灾进行处理。运用智能化对火灾进行监控和处理，可以有效的控制火灾的后期蔓延。

五、隧道内设置无线通信的必要性

目前，在国外，隧道的建设工程中，人工智能的运用较我国相比，成熟很多也得到了更多的应用。但是计算机等一些智能机器，缺少灵活性，不能及时有效的应对隧道施工过程中出现的一些突发事故。所以，需要我们建立一套有效的无线通信设施，以便我们能够及时的掌握隧道工程中设计施工或者后期的维护中可能出现的状况，并及时进行解决。而作为智能机器的研究者，设计师们应该建立一套有效的反馈机制，把所得到的结果反馈给知识库，修改已知的知识，让它得到的结果更准确，更具有可用性。赋予智能机器独立解决，独立处理数据的能力。因此，应该提高设计专家的能力，使得智能机器的使用更加合理，更加有效。对于操作智能机器的人员，也要有较高的专业素养，才能够熟练的对智能机器进行操控。所以，一套有效的无线通信设施的建立在隧道工程中显得尤为重要。

四、人工智能在隧道工程中的发展前景

在我国，人工智能的使用尽管只有短短的十几年，但是，其在隧道工程中的运用已经得到极为快速的发展。现在的人工智能技术在我国的使用，已经有了自己的专业上的定位，作为隧道施工中的使用工具，人工智能也仅仅扮演者决策的工具，是人类设计师的助手，而且仅此而已。它不能代替人类的设计师，不能进行独立的设计，施工。而且在我国，人工智能也渐渐的走向商业化的道路。人工智能是人类运用自身的智慧，施以计算机或者其他智能机器一套有效快捷的理论系统。在工作过程中高效及时的帮助人类处理工程中的任务。人工智能技术本身从简单的基于规则的系统迅速地发展到比较复杂的基于框架的、面向目标的、基于实例的系统，不断扩大它在解决隧道工程问题的适用性和有效性。但它也不能替代其他行之有效的方法。事实上，人工智能技术未来的发展方向是复合系统，即基于知识的、基于实例的、神经网络系统、遗传算法、模糊集合、概率方法和定量计算方法的混合。虽然人工智能技术能大大优化隧道工程中的各项工作，但是我们还应该注意到，其作为一门新兴技术，在隧道工程中还存在一些不足之处。比如它的专家系统部分。一个人类专家可以在实践过程中不断地丰富自己的知识，使自己做出的结论在结合实践后反馈回自己，让自己修改错误。人是一个负反馈智能化水平低，交通运营状态依赖于闭路电视监预先诱导；通风控制依据CO／VI(能见度)的检测值，不能做到预控；照明控制按天气和时间段进行分级控制，不能做到任意点的自动控制；初期设计考虑光通量随时间衰减问题，致使初期照明亮度很高，增加了运营成本。火灾时与堵塞时的交通组织与诱导研究不够，预防措施不力。

五、结语

综上所述，随着经济的发展，技术的提高，观念的更新，人工智能在隧道工程中的应用，将使资源配置得到优化，使工作效率得到有效提高。隧道工程中的人工智能，将会极大优化隧道结构的设计和施工，在隧道的运营和监控中也会起到事半功倍的效果。

参考文献：

［1］ 郑臻毅：《隧道火灾自动报警探测器选用》，《中国交通信息产业》， 2004年02期

［2］ 韩直：《公路隧道机电系统主要存在四个方面的问题》，《中国交通信息产业》， 2004年02期

隧道工程智能化篇2

关键词：公路隧道；LED照明；智能监控系统

中图分类号：U45 文献标识码：A

1目前公路隧道照明现状

我国目前的隧道照明监控系统总体来说技术还比较落后，大多数地区还在使用传统的控制方式，通过时控开关或直接按排人员手动操作来实现灯的开关。传统方式在实际应用中面临以下问题：实现功能比较单一，只有开关灯控制，无法自动调节灯的亮度；亮灯率比较模糊，具体多少盏灯故障、故障率情况及影响交通程度等都无从反应；只能对灯进行集中控制，无法对每盏灯进行节能控制，在白天进行故障检修时，无故障的灯也需同时开启，严重浪费资源。落后的控制方式已远远不能满足现代化管理和节能的需求。作为公路管理部门迫切需要一种现代化的管理系统平台，使其管理效率提高的同时降低运行成本。隧道照明智能监控系统正是基于此而提出的。

2 隧道照明远程智能监控系统的定义及意义

2.1隧道照明远程智能监控系统的定义

隧道照明智能监控是一种能控制某一回路灯的开关、调光、数据采集以及故障判断等功能，便于管理单位进行实时管理的系统。

2.2 隧道照明远程智能监控系统的意义

提高管理部门形象。监控每路光源的工作状况和输出功率，监测失效光源并报告位置，减少人员的巡查，减少对管理部门的投诉，从而进一步提高管理部门的形象。

增强应急能力。系统具有定时控制和人工控制等多种方式，在特殊的天气情况下能通过人工控制实现应急调度功能。增加照度控制功能，可实现点、线组合式的节能控制，节能效果好。

增加安全防范功能，智能监控系统可以实现快速故障灯具的处理及灯具的预维护，以免灯故障而引发交通事故。

3隧道照明远程智能监控系统

3.1系统组成

3.1.1整体框架

图1为本次隧道照明远程智能监控系统的结构框图。采用这样的系统，能够为公路管理机构带来节能和节省维护成本的效果，同时也能够提高服务质量，并提升公共安全。

3.1.2系统组成

单灯节能监控系统主要包括以下几部分：

（1）隧道照明控制箱：

（2）信号通信控制器：

（3）光控模块：

（4）车检模块：

（5）电源节能模块：

（6）监控软件：

3.2工作原理

3.2.1硬件系统

隧道照明控制箱是该系统的核心设备，整个系统要完成的功能全部由这个设备完成。隧道照明控制箱，还可以通过gprs与网络连接，实现远程监控。信号通信控制器是实现只能开关灯和通信调光的设备，设备也分为节点通信模块和状态控制模块。光控模块是采集周围自然光的关照度。车检模块是检测是否有车辆进入隧道。电源节能模块是调光通信中的一个重要模块，保证调光信号的质量。监控软件对于中心所管理的总控制服务器发来的数据进行过滤、汇集并记录到SQL数据库中。可以在软件信息查询栏中查到相应的信息，查询后可导出报表。采集到的数据，为用户提供有意义的、专门针对灯应用的界面，实现了用户对所管理隧道路灯系统的监测和控制。

3.2.2工作原理

隧道照明分晴天、阴天和夜间等多种控制工况，按回路实现分级自动控制（保留手动控制），在隧道外安装自然光照度检测传感器，实时将采集的光照度传送到变电站主控装置，主控装置根据当前隧道外的照度自动调整LED灯调光控制器，使隧道内LED灯具的照度和隧道外自然光照度相匹配。

（1）车辆检测。隧道两端安装有车辆检测装置，实时检测过往隧道的车辆，当系统工作在白昼模式下，当隧道内有车过往时，LED灯照度自动匹配隧道外自然光照度提供照明，当无车时则降功率照明，此手段有效的提高了隧道灯具照明的利用率。

（2）夜间节能模式。当系统时间进入夜间节能时间段时，则停止车辆检测功能，隧道灯具以固定功率降压工作，从而进一步提升节能效果。

（3）无级调控。LED采用可调恒流电源来驱动，可在0～100%范围内调整，因此可实现无极调光功能，在相应的工况下，光源不会满负荷运行，使光源得到了充分的“休息”，不仅能延长灯具的寿命，同时还降低光衰。

（4）回路循环切换。根据系统时间、白昼、黑夜的时间段设定和工作线路设定，系统将自动循环隔日切换照明工作线路，有效的延长灯具使用寿命并降低额外耗电。

4隧道照明远程智能监控系统应用

浙江省文成县位于浙江南部山区，俗称“八山一水一分田”，境内隧道颇多，本次改造的330省道瑞东线的上岙岭座隧道照明设施，原建于2004年，是二级（收费）公路隧道，宽10米，长分别为1105米，采用传统HID高压钠灯照明，自2008年底费改税改革变更为非收费公路以来，由于线路老化等原因导致隧道照明效果差，上述隧道曾多次发生交通事故，为保障行车安全，急需改造。经多年积极争取，在各级公路交通主管部门的大力支持下，上岙岭隧道照明设施列为节能减排项目，安装了智能监控系统并对照明设施进行LED灯节能改造。LED灯属于第四代新型光源，LED与传统光源在发光形态上最大的区别在于LED发出的光线是定向的，光源的光已经得到了“整形”（称光源配光或一次配光），整形后的光通量就是它的出射光通，也就是说，从LED发出的大部分光线就能直接射向被照面，得到充分利用，利用的比例远高于传统的光源。而对于传统光源来说，从发光体发出的光线，都向空间的四面八方发散出去，部分光线可以直接利用，许多光线只能间接利用（通过发射器后才利用），光源光线的利用率自然比较低。

现将两种光源相关数据进行比较（见表1）。

从上表可以看出，高压钠灯与LED灯各有千秋，各有各的特色。但综合考虑其照明效果、节约能源的角度，且国家积极推广LED等节能灯具，因此本次改造采用LED灯。由于目前隧道LED灯照明及监控系统刚改造完成，上述相关数据目前无法正确评价，下步我们将本次改造项目与类似长度且采用高压钠灯照明的隧道进行灯具使用寿命、光衰、可靠性、维护成本、照明效果、节约电费等方面数据对比，全方位综合考评与总结。

但本次隧道改造无疑是成功的，远程智能监控系统做到了分晴天、阴天和夜间等多种控制工况，按回路实现分级自动控制，安装自然光照度检测传感器，实时将采集的光照度通过主控装置自动调整LED灯照度，使隧道内LED灯具的照度和隧道外自然光照度相匹配。通过车辆检测、夜间节能模式、无级调控、回路循环切换功能正常启用，目前单从高压钠灯与LED灯功率上就能达到年节约电能约11.3万度，用电省且照明效果好，行车安全感得到较大提升，得到社会各界好评，盛赞其为“亮丽文成”添砖加瓦。

参考文献

[1]朱磊. 公路隧道LED照明节能控制研究[D].西安：长安大学，2011.

隧道工程智能化篇3

关键词：电缆隧道 照明 排水 通风 智能

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）09（a）-0013-02

随着城市发展规划对功能性及美观度的要求不断提升，电缆敷设由隧道敷设取代架空线路已经成为世界潮流，而且在厂矿企业、社区、办公区域等场所得到普遍应用。但是，电缆隧道存在的通风不良、排水不畅、无照明和消防设施等问题，造成运维人员施工、检修困难、人身安全难以保障，同时也严重影响了抢修时效和供电的可靠性。

1 项目的技术原理

为了优化电缆隧道的排水、照明、通风防火方案，提高安全防护措施，选用新型潜水式排污泵和智能控制箱，实现液位智能排水，提高了电缆隧道的防洪排水能力。采用太阳能电池供电用于检修照明，照明为24 V安全电压，安全节能。增加通风窗实现自然通风，提高了通风效率，通风窗配有防火阀，发生火灾时自动关闭，有利于消防。电缆隧道多功能检查井实现了通风防火、智能排水、安全照明系统的集成化、简约化，具有占地面积、体积小，对周围环境影响小；其安装简易、维护方便、造型美观、节能环保。

2 关键技术和创新点

2.1 关键技术

（1）智能控制系统设计。（2）排水系统设计。（3）通风系统设计。（4）绿色照明设计。（5）尺寸确定、建模及荷载计算。（6）方便维护和环保需求。

2.2 主要创新点

（1）照明节能环保：选用高效节能防水防尘LED灯具，采用24 V安全电压，通过太阳能电池板和蓄电池供电，无需外接电源。太阳能电源系统：多功能电缆隧道检查井的屋顶设置一套太阳能电池板，通过太阳能发电单元与蓄电池的组合共同为电缆隧道提供电源系统，无需外接电源，节能环保。太阳能电池板和蓄电池配置的计算：首先计算出电流：按30 W的LED灯2只，24 V系统，电流=60W÷24V=2.5A；计算蓄电池：每日放电时间按7 h，需要满足连续阴雨天5 d的照明需求；蓄电池的容量=2.5A×7h×6天=105AH；蓄电池充、放电预留20%容量，再加上20%的损耗，蓄电池的实际容量=105AH×（100%+20%+20%）=147AH取整后为150 AH，实际蓄电池为24V/150AH，需要两组12 V蓄电池共计：300 AH批；计算电池板的需求峰值（WP）：电池板每天接受有效光照时间为4.5 h，最少放宽对电池板需求20%的预留额，每日放电时间按7 h，所以需要两块12 V电池板共计：200 W。（2）通风安全高效：检修门及三面外墙设有防雨百叶窗，提高自然通风效率。通风窗设有防火阀，发生火灾时自动关闭，有利于消防。对于变电站、工厂、小区场所的电缆隧道的截面尺寸一般为1.4 m宽，1.9 m高，检查井间距在70左右，如果电缆数量不多，发热量不高时，一般设自然通风就能满足通风需求。（3）排水自动快速：检查井下部的集水坑配有一用一备的潜水排污泵，水泵启动实现液位自动启停，提高电缆隧道的排水防洪能力。排水措施：电缆隧道底部设导流槽，按5‰坡度汇至检查井下方集水坑，集水坑的容积满足隧道渗水的汇水量和排水泵的流量要求。集水坑内配置两台潜水排污泵（1用1备）和液位计，收集的雨水通过液位浮球阀和智能控制柜控制排水泵排入附近排水检查井，实现液位智能排水。消防系统：设计一套高压细水雾的消防系统，其水源来自于电缆隧道下方的集水坑收集的积水。在电缆隧道内发生火灾时，该套系统通过一台排水泵将集水坑的水进行“细水雾”化，用于火灾初期灭火。除此之外，该套高压细水雾消防系统还和智能辅助系统连接进行火灾报警，为抢修人员及时赶赴现场争取时间。（4）控制简易智能：照明、通风、排水、防火设施均采用新型节能环保的材料和设备，无需人工操作，实现智能控智能辅助系统：主要是对电缆隧道内的排水、照明和通风防火设施提供智能支持，利用智能辅助设备实现电缆隧道内的智能排水、智能防火、智能照明等功能，太阳能电源系统和智能辅助系统形成联动，当蓄电池容量不足时，智能辅助系统发出报警信号，而太阳能电源系统为智能辅助系统提供电源。（5）检修维护方便：检修通道：多功能检查井内设置下人爬梯（和电缆方向平行），检查井门口高于室外地坪200 mm，门口做防水措施。集水坑顶部设置方便开启的镀锌安全盖板，方便运维人员敷设电缆、检修设备等工作。

3 推广应用情况及前景

3.1 推广应用情况

电缆隧道功能检查井已在枣庄夏庄220 kV变电站和柴胡店110 kV变电站投产应用，通过该项目的实施实现了电缆隧道的通风、排水、照明、消防系统的高度集成化，有效解决了电缆隧道内通风不良、排水不畅，容易积水、无照明设施，不方便检修等问题，电缆隧道功能检查井具有占地面积、体积小，对周围环境影响小；同时其安装简易、维护方便、造型美观等特点，所涉及到的技术具有综合高效、节能环保、造价合理、维护方便等优点，便于继续推广应用。

3.2 经济效益和社会效益

经济效益方面：电缆隧道多功能检查井与常规方案对比，节约排水泵检查井和集水池费用约3万元，节约电缆隧道通风费用约2万元，约电缆隧道照明费用约2万元，每年减少人员检修维护费用约1万元，减少征地及补偿费用约2万元，节约了宝贵的土地资源，单项工程降低造价约10万元，二座变电站累计节约造价约20万元。社会效益方面：首先是环保方面，该技术能减少排水、通风设施的占地面积，保护了现有的地面附着物与植被，有利于城市绿化，更好地落实“环境友好型”的建设要求。其次，电缆隧道多功能检查井为隧道提供了良好的自然通风、检修照明、智能排水，方便了人员抢修施工，体现了“安全第一、以人为本、质量至上、环保优先”的建设理念。

3.3 应用前景

该技术可推广应用于电缆隧道和电缆沟建设，包括新建和扩建（改造）工程，可有效改善电缆隧道的运维环境，为安全供电和方便检修提供安全保障。

4 结语

如何提质增效、创新驱动、绿色发展是各行各业落实国家创新增效政策的主题活动，每个人可以从日常身边事做起，以问题为导向、以短板为突破口，创新思维形成更好的解决措施，电缆隧道多功能检查井就是功能多样化、设备智能化、使用便利化的创新成果代表之一，而我国在航天、深潜、高铁等重点领域的创新成果赢得世界赞誉，引领我国步入科技强国时代。

隧道工程智能化篇4

关键词：桥梁；隧道；健康检测系统；智能管理系统

中图分类号： K928 文献标识码： A

引言

近年来，现代道路交通运输载体的重要组成部分就是桥梁和隧道，桥梁隧道的检测，以及日常的管理关系着桥梁隧道的健康状态和使用状况，对道路交通及运输有着重要的影响，因此，建立一套系统完善的桥梁、隧道健康检测与智能管理系统是今后桥梁隧道管理方式的必由之路。

一、桥梁隧道健康检测与智能管理系统的现状分析

桥梁管理信息系统研究最早出现在美国,在上世纪70年代初,美国建立了世界上第一个桥梁信息系统――国家桥梁档案数据库(PONTIS前身),进行全国桥梁相关资料的收集和整理。经过30多年的发展和充实,目前PONTIS已成为能记录、存储、更新和统计所有桥梁各项数据的桥梁数据库系统,同时还能对国家公路桥梁作出评定,并对候选项目进行优先排序,为桥梁重建和维修计划提供辅助决策。另外,美国许多较大的州,如纽约州、宾州、佛罗里达州等均自行开发了适合其自身需求与制度的桥梁管理系统。与此同时,其他一些国家也开发了各具特色的桥梁管理信息系统,如丹麦的DANBRO、芬兰的国家公路署管理系统、英国的NATS、加拿大的阿尔伯塔省桥梁管理系统、日本的MICHI等。

我国的桥梁信息管理系统研究始于80年代中期,交通部、四川省、上海、北京等公路科研机构最早开始桥梁管理系统的研究工作,并开发了各自的公路桥梁管理系统,如交通部公路科研所开发的“中国公路桥梁管理系统(CBMS)”,同济大学研发的“上海市城市桥梁管理系统”,浙江大学交通工程研究所研发的“文晖大桥斜拉桥健康检测评估管理系统”等。

目前隧道管理信息系统的开发偏重于项目级管理系统,如我国的青海马平隧道的综合监控运营管理系统,成功岭高速公路隧道监控系统,秦岭终南山隧道监控系统等。此外,对隧道管理信息系统的开发结构比较单一,只要集中于隧道环境量及机电设备的监控系统上,对开发网络级的功能齐全的隧道养护与智能管理系统较少[1]。

二、桥梁隧道健康检测与智能管理系统的模式分析

建立桥梁隧道健康检测与智能管理系统能够使管理者更为直观、准确、全面的了解桥梁隧道的过去、现在和未来，对桥梁隧道的运营状况做出正确的评估，使管理者能够及时、有效的对桥梁隧道实施维修和养护，最大限度的延长桥梁隧道的使用寿命、充分发挥桥梁隧道的运营价值，进而确保道路交通运输的安全和通畅。因此，桥梁隧道管理系统不能像传统的管理系统一样局限于项目级的管理研发，而是应当建立一个路网级的全方位桥梁隧道管理系统，其内部子系统可以分为如下五个方面，见图1。

图1

1、桥梁隧道检测评估与决策系统

由于每座桥梁隧道的结构都是不同的，根据不同的结构变化数据才能对桥梁隧道的安全性和功能性做出准确的判断，这些数据就是通过桥梁隧道检测评估得出的结论。桥梁隧道检测评估与决策系统至少应当包括检测项目、劣化状况描述、检测评分标准以及维修数量等内容。其中每次检测时应当对检测时间、检测单位以及检测的内容进行详细的记录，而对于劣化状况的描述应当围绕劣化的范围、程度、对桥梁隧道的影响重点开展。根据对桥梁隧道的检测结果，并结合数据库系统桥梁隧道的基本信息，做出科学的评估，不仅可以为后续提出维修和养护方案以及风险处理措施提供数据支持，还能够为维修项目的费用预算提供依据。

2、桥梁隧道数据库系统

桥梁隧道的数据库系统就是将桥梁隧道的基本资料、检测资料、监控资料、维修养护资料以及发生过的交通事故资料等内容进行系统的整合，将桥梁隧道的静态、动态信息都体现在数据库系统中，方便管理者根据数据库中所描述的参数为桥梁隧道的状态评估及维修预算提供数据基础[2]。

3、桥梁隧道地理信息系统

地理信息系统是将采集、存储、分析和描述整个或者部分地球表面的空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。由于桥梁隧道等设施的建设具有很强的地理信息属性，因此将地理信息系统运用到桥梁隧道管理系统中来是今后桥梁隧道管理系统发展的一个必然趋势。桥梁隧道管理系统可以依靠地理信息系统这一强大的数据平台，为更为复杂的桥梁隧道管理提供可靠的数据支持，有利于桥梁隧道管理的全面建设。

4、桥梁隧道预算与维修计划系统

桥梁隧道在使用过程中养护的经费是十分有限的，一旦桥梁隧道出现问题维修的经费也是捉襟见肘。桥梁隧道预算与维修计划系统的建立，就是根据信息系统中桥梁隧道需要维修的紧迫性，在预算额度内对需要维修的项目进行优选顺序排列，制定年度维修计划，以达到预算的最合理分配。预算与维修系统可以综合利用数据库信息以及桥梁检测和实时监控的数据结果制定下一年度的桥梁隧道维修与养护计划，保证桥梁隧道的正常使用，确保道路交通运营安全。

5、桥梁隧道实时监控系统

对桥梁的实时监控主要是对桥梁的荷载能力、动静态反应能力以及桥梁环境进行监测。对隧道的实施监控主要是对隧道变形和隧道内部环境进行监测。隧道实时监控包括隧道变形监测及隧道内环境量监测，变形监测的主要内容有隧道衬砌变形、路基下沉、衬砌单元间裂缝开展、衬砌单元的相对沉降。隧道内环境量监测主要包括全隧道通风、照明、消防和通信设备的运行状况监测；全程气温、烟雾浓度监测；隧洞内外亮度监测；各测点监测；隧道交通状况监测。通过设置在桥梁隧道内的数据采集系统自动采集监测内容的状态参数，周期性的对这些监测参数进行对比分析，得出桥梁隧道的健康状况，并建立自动报警系统，一旦监测到的数据超过了预定的数值程度，则报警提醒管理者对桥梁隧道进行及时的维护。实时监控系统可以对安全隐患进行有效的排除，延长桥梁隧道的使用寿命，并且可以避免由于监管不及时而造成的桥梁隧道重大安全责任事故，避免国家及人民的生命和财产遭受严重损失。

三、桥梁隧道健康检测与智能管理系统的发展前景

桥梁隧道健康检测与智能管理系统是集桥梁隧道检测、监控和管理于一身的系统化、全面化的管理系统模式，是一套功能齐全，科技含量高的管理系统。它的广泛应用一方面可以加强对桥梁隧道范围内交通的疏导和控制，提高桥梁隧道的畅通程度，避免拥堵造成的环境污染，通过高度自动化的管理系统有效的降低了政府部门管理的成本。另一方面，通过该系统对桥梁隧道使用状况的实时监控可以有效避免因监管不及时而造成的重大安全责任事故的发生，避免人民生命财产安全、社会秩序和经济利益遭受负面影响。再者，就桥梁隧道本身的使用而言，该系统的运用不仅能够通过及时的养护和维修达到延长桥梁隧道的使用寿命的目的，更有效的节约了建设、养护、维修和管理的成本，为桥梁隧道的可持续利用提供了条件。由此可见，一套系统完善的桥梁隧道健康检测与智能管理系统的建立和应用可以带来巨大的经济效益和良好的社会效益[3]。

结束语

综上所述，桥梁隧道健康检测与智能管理信息系统的研制与应用，使得桥梁隧道的养护状况得到了长足的发展,管理手段也发生了根本变化,桥梁隧道的养护与管理逐渐趋于规范化、制度化和标准。因此，在未来的发展中，建立一套完善基于WEB的大型综合交通管理信息系统，必能实现巨大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]孙斌.隧道结构健康远程监测系统的研究与设计[D].长安大学，2012.

[2]伍美华,陈平志.桥梁隧道健康检测与智能管理系统研究[J].华东公路,2010,01:45-47.

隧道工程智能化篇5

关键词：隧道照明;PLC控制系统；自动控制；智能调节

中图分类号： U45文献标识码：A

引言

伴随我国近些年隧道高速公路建设投入的加大，隧道也越来越多。当车辆驶入和驶出隧道时，会有“黑洞”效应和“白洞”效应；本文通过介绍PLC控制系统原理，优化隧道照明控制方案有效降低“黑洞效应”和“白洞效应”，减少行车安全事故，同时更准确高效的指导了隧道照明控制系统施工。

隧道照明PLC 控制系统结构

隧道照明PLC控制技术是指利用集成方法，将智能型计算机技术、高性能的网络通信技术、信息处理技术、PLC自动化控制技术与隧道照明有机结合，通过对隧道洞外环境等因素考虑，合理控制隧道照明的一种技术。

隧道照明的PLC控制系统由上至下分别由监控系统、通讯设备、PLC及数据采集模块、控制回路、主回路、照明灯具及检测设备七部分组成。

照明PLC控制系统的结构图如图1所示。

图1 隧道照明PLC控制系统结构图

隧道照明PLC控制系统

2.1原方案及存在问题

遵义至毕节高速尖山1号隧道单洞照明回路可分为入口段、过度1、过度2、过度3加强照明回路、基本照明回路5、应急照明回路以及出口段加强照明回路共7类。每个照明回路采用脉冲信号控制方式和开关量信号反馈方式。控制电路示意图见图2。

图2 照明控制电路示意图

原设计通过分析洞口光照强度和洞内光强对比分析来控制隧道照明各个照明回路的启动停止。洞外/洞内亮度检测器负责对洞口亮度进行检测，并将监测到的亮度值转换成电流信号（4~20mA）。PLC的模拟量输入模块可以接收该电流信号，分析不同电流下代表的亮度信息，控制PLC内部继电器得电/失电，继而控制照明回路。

亮度自动控制方式存在着缺陷。照度检测设备受设备本身质量限制，数据传输干扰等技术条件限制往往易出先故障，影响照明系统持续稳定运行。另外在云天时，光线由于飘过的云朵遮挡，短时间内亮度的变化幅度很大，如果亮度自动控制，照明回路开关频繁；天黑以后，亮度的值变化就很小，很难进行区分，无法确定采用哪种照明等级。

2.2优化方案

将每天的24小时划分为每4个小时一个时间段，在不同的时间段内采用不同的照明等级。一般情况下，中午时间段内照明等级最高，隧道所有灯具全开，而深夜时间段内照明等级最低，只需开基本照明即可。通过PLC系统编程对每天进行时间段划分，在不同的时间段采用相应的控制策略。仅采用时间自动控制方式存在一定的缺陷。例如，季节的不同，昼夜的时间区分也不一致；雨天、重阴天等天气，即使是中午时间段也不需要高照明等级。综合考虑上述的时间自动控制和亮度自动控制两种方式的优缺点，将两种方式融合在一起，即时间-亮度控制系统，能达到更好的控制效果。

时间-亮度控制系统通过每天不同阶段的照度数据产生的控制策略和时间控制策略产生对比，在白天8-16点钟采用较强的控制策略，17点-7点采用较弱的控制策略，即在PLC内设置时钟中设定好时间段，来控制各个时间段隧道内各段的照明强度。通过PLC读取的亮度传感器的数据来判断亮度传感器的数据品质；若在连续五个扫描周期内读取的数值为寄存的所能容纳的最大值或最小值则视为传感器故障，此时，PLC内部程序将自动切换到时间控制模式。控制方案如下图：

PLC照明控制系统策略

2.3软件编程

隧道照明监控软件包括变电所监控软件和管理站监控软件。两个监控软件实现的功能基本相同，包括照明系统的控制和反馈信号检测、照明系统的控制方式选择。软件的编写流程图如下：

三、结语

采用时间-亮度控制策略的高速公路隧道照明PLC控制系统在遵毕高速公路上应用，运行效果达到了设计要求。该系统使得隧道照明即合理高效又运行稳定、节能、可靠，可在高速公路隧道项目中进行推广应用。此外，通过对PLC控制原理的分析，掌握PLC控制技术，可以提高施工质量拓展更广阔的施工领域。

参考文献

[1]夏国华.高速公路隧道PLC的选型与应用[J].中国交通信息产业，2004（8）.

隧道工程智能化篇6

主营突出、稳定增长

交技发展目前业务主要包括两大类：智能交通系统集成业务和工业自动化业务，其中智能交通系统集成业务占据主体，该业务主要是为客户提供智能交通系统项目的解决方案和集成服务，在该公司近三年的业务收入中约90％来自于智能交通系统集成业务，报告期间内该项业务对公司毛利的贡献率达85％左右，是公司持续稳定增长的基础。

受益于行业需求的持续增加，交技发展经营业绩稳步增长，2007-2009年公司实现营业收入分别为27,872.84、32,020.06、36,027.47万元;净利润分别为2,094.82、2,269.20、2,717.44万元;报告期内公司的毛利水平也呈现稳定增长趋势，2008年较2007年增长8.97％，2009年较2008年增长15.18％，显示公司产品具有良好的盈利能力。

强大的技术研发实力

作为上海市高新技术企业，交技发展自设立以来一直将技术研发作为提升核心竞争力的关键所在。公司秉承部级研究所严谨的科研作风，结合行业技术的发展方向，致力于智能交通关键技术和应用产品开发，创新研究具有自主知识产权的前瞻性的交通智能化整体解决方案。该公司设立的智能交通研发中心作为新技术应用和行业解决方案的研究开发部门，对提高公司自身的市场竞争力已取得明显成效。公司应用SOA(面向服务体系架构)等技术成功开发的收费软件，已在贵州、宁夏、重庆及云南东部等省(市)获得高速公路收费软件一揽子订单;公司自主开发的i-SCOPE交通监控软件平台已在上海长江隧桥工程等重大工程得到广泛应用。

丰富的项目实施经验

交技发展作为国内较早进入智能交通工程领域的企业，积累了多年从事系统集成项目的成功经验，拥有高速公路智能交通系统，特大桥梁、隧道智能交通系统以及城市智能交通系统的完整解决方案，基本覆盖了当前智能交通系统集成的各个领域。近年来，该公司先后承担了“世界第一外海跨海大桥”东海大桥通信、监控、收费系统;“世界第一桥隧结合工程”上海长江隧桥综合监控、收费、通信系统工程;“中华第一拱”上海卢浦大桥监控系统;“世界第一条双层双管越江隧道”上海复兴路隧道监控系统;“贵州第一隧”凉风垭隧道群监控系统等国内百项高速公路、特大型桥梁和长大隧道交通工程项目，创造了多项国内第一。

智能交通领域需求旺盛

相关数据显示，近几年，在我国对基础交通建设的大量投资下，智能交通系统行业的年均投资增速超过20％。根据发改委07年制定的《综合交通网中长期发展规划》，预计到2020年我国高速公路里程将达到10万公里左右。目前我国高速公路单位里程投资额中智能交通系统投资的比例平均约占2-3％，与国外10-15％的比例相比明显偏低，行业存在巨大发展空间。同时，我国5-8年前建成的高速公路智能交通系统正逐步进入信息化升级改造阶段，以及城市交通管理系统市场的快速增长，智能交通领域需求旺盛。

隧道工程智能化篇7

关键词：隧道照明；节能设计；安全

1引言

LED灯是目前公路隧道照明系统所采取的主要灯源，但是其控制系统的滞后导致LED灯的节能效果没有得到良好的发挥，因此本文结合工作经验对节能照明系统进行优化设计，以此提高隧道照明系统的节能效果。

2公路隧道照明的特点及影响因素

由于公路隧道是当前山区公路建设常见的，因此配置相应的照明设备是保证出行安全的必要手段，与一般的公路照明相比，隧道照明在白天也需要进行照明，这样一来必然会涉及到节能问题，例如如果该隧道长时间没有车辆通过，但是隧道内的照明设施却一直亮，这样就会涉及到能源浪费问题。结合相关的实践经验，公路隧道照明对于视觉的影响呈现以下特点：驾驶员刚进入隧道前的视觉问题。一般由于隧道内外亮度差距，使得驾驶员在刚进入隧道内时存在“黑洞”问题；在进入隧道内时驾驶员存在“适应滞后现象”，也就是由于内外亮度的差别导致视觉在短时间内需要适应隧道的环境。总体看影响公路隧道照明质量的因素主要包括：隧道洞口亮度、洞口亮度变化与均匀度等。

3公路隧道照明系统节能设计策略

3.1合理计算隧道洞外亮度

隧道洞外亮度是驾驶人员接近隧道洞口时表现的亮度，实践证明如果隧道洞外的亮度过大，则对于隧道亮度的要求较高，因此基于节能考虑需要减小洞外亮度。因此在公路施工设计中要尽可能降低隧道洞口的高度，经数据分析得，若把洞外亮度参数有4000cd/m2降低为3000cd/m2，可使照明费用降低25.4%。

3.2选择具有节能性强的照明灯具

一般公路隧道内的灯具基本上处于长期工作的状态，因此对于隧道内的照明灯具而言具有较强的使用寿命要求，一般隧道照明灯具主要选择高压钠灯、无极灯以及LED灯。高压钠灯虽然具有使用寿命长、光通维持率高的特点，但是其属于高强度的气体放电灯泡，其耗电量比较大，而且市场价格相对比较高，因此在公路隧道照明系统中此种照明灯具不具有节能性。虽然无极灯具有一定的节能性，但是其寿命相对较短，光效问题也不理想，因此在公路隧道照明灯具选择上目前倾向于LED灯。LED灯具有：寿命寿命长；LED光源显色指数高，显色性好，能很好的还原物体的实际色彩；LED灯抗震性好，运输便捷。固态封装，属于冷光源类型。所以它很方便运输和安装。

3.3隧道照明灯具的优化布置

隧道灯具的优化配置也是实现节能效果的重要举措，例如目前隧道照明灯具有的选择三排的安放位置或者采取并排的安放位置，因此根据隧道的结构选择合适的灯具布局是节能设计的重要内容：首先要对隧道内的路面照明强度进行计算，根据照明强度对照明灯具的布局进行优化，一般情况下，照明强度越大，行车视距就越远，车辆行驶就越安全；其次要对照明灯的安装角度进行计算。一般隧道灯的安装角度关系到照明的空间.因此需要结合隧道内部结构对安装角度进行计算，以此达到节能的效果。

3.4公路隧道照明控制系统

公路隧道照明系统的控制系统是整个节能系统的关键，目前公路隧道照明系统的控制系统主要包括：逻辑开光法和无极调光法。通过二者对比无极调光法是节能效果最好的一种方法。因此本文以无极调光法作为照明系统的控制系统，采取智能控制策略实现对隧道照明系统的控制（见图1）。其原理为：无极控制结构主要是根据隧道内车流量、车速信息以及隧道洞外亮度等建立各区段的亮度数学模型，以此实现对隧道内灯具的自动调光控制，例如当隧道内没有车辆通过的时，隧道内的灯具就会自动降低，从而实现节能。其具体的智能控制策略为首先对控制系统各模块进行初始化，对车辆信息以及亮度信息等进行采集，根据采集的信息判断是否启动相应的控制。如果系统处于自动控制系统，需要根据隧道是否处于正常的状态，如果隧道系统处于不正常的状态，需要启动特殊的控制程序，并且实施报警结束程序。如果状态正常，直接调用计算机无级调光控制程序，输出调光指令，完成一次调光；判断是否有外界触发停止程序，如果没有，间隔3-5min重新采集数据，如果有，结束程序。将建立的数学模型和系统控制流程转化为相应的控制程序，嵌入到照明控制计算机中，即可实现隧道照明系统亮度的无级调控。

3.5使用公路隧道诱导技术

诱导技术就是通过应用反光道钉、光电隧道诱导标和特殊灯光带增强照明效果，消除驾驶疲劳。一般在公路隧道中应用反光道钉主要是在隧道路面和轮廓处使用，其主要目的就是分辨道路的轮廓和指明前进方向。由于反光道钉采用了最先进的大面积立方棱镜式反光片，从而提供了极大的可视性；电诱导标照明系统具有能耗小的特点，但是其容易被污染，因此需要经常擦洗，其重要起到警示作用，主要安装在道路两侧的电缆沟侧壁上，具有良好的照明警示作用；公路隧道的特殊照明灯光带在起到相关作用的同时还起到特殊景观带的作用。

4结束语

总之，随着我国公路隧道建设规模的不断扩大以及节能环保要求的日益提高，优化设计隧道照明节能系统是当前公路隧道施工研究的重要内容。通过对隧道照明节能系统的运行效果分析，通过实施节能措施实现了隧道照明的连续调光，大大降低了公路运营企业的经济费用，提高了车辆的安全同行效率。

参考文献：

[1]张小琴,李习武,刘建,龙燕.高速公路隧道照明节能设计[J].后勤工程学院学报,2011(6).

隧道工程智能化篇8

【关键词】 电缆隧道 巡检 机器人 技术

当前，城市地下电网建设普及，电缆故障问题也随之并发，为了能够及时发现隧道电缆出现的故障并且予以消除，限于隧道特殊的环境，人工检查成本高、检查难度大等问题，巡检机器人则成为了首选工具。研制电缆隧道巡检机器人，开展电缆隧道巡检作业具有重大现实意义，对电缆隧道巡检机器人技术进行深入研究，具有重要的学术价值和社会价值。

一、电缆隧道巡检机器人技术的评价分析

隧道巡检机器人在电缆隧道巡检过程中发挥着重要作用，常用巡检机器人有：轮式机器人、履带式机器人、轨道式机器人以及多双足式机器人。不同巡z机器人特点不同，轮式机器人运动结构比较简单，但是转向灵活、机动性较强，较适用于常移动的场合，比如：交通隧道的维修和维护等；履带式机器人则能够较好地适应复杂地面，具有较好地越障能力，明显优于轮式机器人；导轨机器人在巡检过程中，主要沿着事先规划好的路线进行巡检，通常会绕道而行直接抵达目的地。电缆隧道的特点是空间狭小，机器人在接近地面敷设的电缆时，由于避障空间不够，通常会直接翻越障碍物，但是这种越障方式会给电缆的稳定运行带来直接或者是间接危害，使用路径稳定的导轨机器人，则可以有效避免给电缆造成的危害。因此，电缆隧道环境下使用轨道巡检机器人要明显优于其它类型机器人，更有利于保护隧道电缆。

二、巡检机器人的功能设计

电缆隧道巡检机器人系统主要由四大模块组成，分别为主控模块、控制模块、电源管理模块、安全充电模块。电缆隧道中渗水、电缆老化、腐蚀、破损以及电缆阴燃现象时有发生，巡检机器人在这些模块的作用下可以准确定位电缆故障位置、减少电缆火灾以及类似事故发生，确保隧道电缆安全稳定运行，最终促进智能电网建设。

三、隧道巡检机器人的关键技术及应用

1、机械结构。隧道电缆巡检机器人进行地下作业，复杂的地下环境（如：碎石块、土堆等）会给巡检过程带来难度，由此可见，良好的行走和越障机构是巡检机器人必不可少的。巡检机器人在应用过程中配备红外成像设备以及搭建可控云台则更有利于帮助电缆维护人员掌握电缆运行状况。

2、导航与定位技术。自主导航功能可以提高机器人的智能化程度，依靠这项功能可以科学规划行走路径，不仅能够规划全局路径，还能够规划越障路径。因此，巡检机器人自主导航功能的应用，促使机器人在隧道巡检过程中自动进行路径规划，选择最优路径，顺利跨越各种障碍，此外，借助于超声、红外和视觉传感器能够对周围隧道环境自动成像，帮助机器人确定下一个位置，帮助电缆维护人员准确掌握隧道电缆状况。

3、通讯技术。电缆隧道巡检机器人中一个重要模块是通讯模块，它是实现人与上位机通讯的桥梁，发挥的主要作用是在人与上位机之间进行数据传输，上位机与机器人通讯示意图，如图-1所示。巡检机器人由上位机控制，控制手段主要是发送各种遥控指令，比如：图像采集指令、定位拍照指令、行走指令等，机器人执行这些指令后，可以有效获取实时录像、自身方位、电缆运行红外图谱等，然后将这些信息传输给上位机。因此，在两者之间通讯过程中要确保通讯流畅，设备宽带信息传输速度要快，有科学的抗干扰设计，能够进行远距离通讯。

4、线路检查与故障定位 。线路检查与故障定位是巡检机器人经常使用的一项关键技术。电缆隧道环境复杂特殊，必须顺利跨越障碍才能够确保巡检任务完成。隧道巡检机器人在线路检查和故障定位过程中，则需要使用视觉传感器和红外探测传感器，红外探测传感器主要监测断股和接头松动现象，视觉传感器则主要通过高清摄像头对电缆周围环境录像，然后将视频传输至上位机，供操作人员科学判断电缆外观的损坏情况。

总结：综上所述，隧道电缆巡检机器人在隧道电缆巡检方面发挥着重要作用，多样化巡检机器人可以有效提高故障诊断效率和故障位置定位精度。隧道机器人的开发设计一直是隧道电缆巡检过程自动化领域研究的热点。在科学技术飞速发展的今天，隧道巡检机器人可以搭载的传感器种类越来越多，故障诊断速度更快、精确度更高，自动机器人在工业隧道内的应用也必将更为广泛。

参 考 文 献

[1]李团结，机器人技术[M]电子工业出版社，2009

[2]李正.高压输电线路白主巡检机器人的研究[D]上海大学，2013.

隧道工程智能化篇9

关键词：高速公路隧道；消防技术；灭火系统

中图分类号：U458.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）23-0154-01目前，我国的经济发展水平已经进入到一个新阶段，高速公路建设已从城市周边、平原地区发展到山区，国家高速公路网建设日益完善。交通运输业的迅速发展，使得高速公路的重要性也日益凸显。然而，由于山区高速公路长大纵坡及隧道密集，车辆频繁使用刹车，往往导致刹车失灵、轮胎温度升高，极易发生火灾事故，若施救不及时，很容易引发更大的灾难，导致交通瘫痪问题。

1 高速公路的消防系统建设

1.1 监控系统设置

随着科技在交通行业的运用，一些检测系统也运用到高速公路建设中。隧道监控技术的应用，创造了良好的营运环境。一是监控系统具有实时性，能够迅速对隧道内的任何情况作出响应，将事故的后果降低；二是监控系统具有实用性，使用简便、操作方便、性价比高。这就能更有效的保证车辆的行驶安全，减少交通意外的发生。

1.2 灭火系统设置

现阶段我国高速公路的灭火系统主要由给水系统和各种灭火器组成。隧道内灭火装置之间的间隔为50 m，为了更好地达到灭火的效果，这些灭火装置配备了消防栓、水成膜灭火剂和干粉灭火器。

隧道内的灭火系统是针对预防火灾而设定，这一灭火系统需要在短时间内达到控制火势的效果。因此，在选择灭火系统时，应当根据隧道特点，来选择合适的灭火系统。

目前，隧道常用的灭火系统如下：第一，传统的灭火器与消防栓；第二，针对汽油类火灾的水成膜式灭火系统；第三，控制初期火势的水喷雾灭火系统。

2 隧道消防系统工作原理

2.1 给水方式

第一，用水泵将河流或山泉水集中到低位水池后，再利用电力设备压到山顶的高位蓄水池，利用重力原理，水自然流进消防栓内。因此，高位水池与消防栓的高差应根据以下计算公式来决定（高位水池的高度）：

H=P/？籽g

H为水池高度，m；P为管口压力，Pa；？籽为水的密度：kg/m3；g为重力常数，9.8 N/kg。

第二，当隧道山顶高度不满足建设蓄水池要求时，就无法采用重力原理进行给水。针对这一问题，可采用自增压来实现给水。这一给水方式，只需设置低水位蓄水池预报消防室。将水抽至蓄水池中，利用消防泵进行供水。在进行消防泵供水时，必须保证后备电源的正常使用，以防影响施救。

2.2 智能化监控

①提水泵智能化。采用自增压给水方式，需要控制蓄水池水位。实现提水泵智能化可以有效地监测蓄水池水位，如果水位高于蓄水池的蓄水高度时，水泵就启动循环式智能提水功能；相反，水位过低时，水泵就需要启动抽水程序，保持蓄水池的水量。

②备用系统智能化。稳压泵是灭火装置的主要运行系统，其在运行过程中出现问题时，会导致整个消防系统的瘫痪。针对这一问题，要求提前准备消防泵，作为备用系统。当稳压泵出现问题时，自动启动消防泵，保证程序的正常运行。

③智能报警系统。当车辆在高速公路上出现问题时，很多人都会因为惊慌而束手无策，没有在第一时间利用隧道内的消防系统灭火，实现有效地控制火灾目的。因此，应当在消防系统内部安装报警系统，提醒人们自救。

2.3 水成膜灭火装置工作原理

水成膜泡沫灭火剂在水溶液中能起泡，其水溶液比水轻，所以它能浮在燃液表面，因此被称作“轻水泡沫灭火剂”。瑞港公司生产的环保型水成膜泡沫灭火剂对石油类和B类火灾的灭火作用优于蛋白泡沫和氟蛋白泡沫。它的灭火原理，除具有一般泡沫灭火剂的作用外，还有当它在燃烧液表面流散的同时析出液体冷却燃液表面，并在燃烧液面上形成一层水膜与泡沫层共同封闭燃液表面，隔绝空气，形成隔热屏障，吸收热量后的液体汽化稀释燃液面上空气的含氧量，对燃烧液体产生窒息作用，阻止了燃液的继续升温、汽化和燃烧。它和其它灭火剂的根本区别是“水成膜”泡沫灭火剂具有泡沫和水膜的双层灭火作用，这是它灭火效率高、时间短的原因。

3 消防系统的日常维护及措施

3.1 火灾报警装置的维护

光栅传感器、烟雾报警器：检查机房内部是否为安全电压，光栅传感器、烟雾报警器是否清洁；机房内无积水或者漏水现象；电缆及电缆中间接头、终端头是否有漏油、溢胶、放电、过热等现象。

3.2 水成膜设施维护

保持整套设施的清洁完整；每个月至少一次对水成膜设施进行放泡沫液实验，每次时间不低于1 min；通过观察泡沫液亮管上泡沫液的刻度及时补充泡沫液；对于不能放出泡沫液或者放出的泡沫液浓度不够的点，要对整套系统逐一排查，及时更换损坏的部件。

3.3 消防栓、消防水带以及消防水枪维护

每周检查消火栓是否完好，有无生锈、渗水现象，接口垫圈是否完好，并进行放水检查，检查完后及时擦干。定期对消火栓加油；每月检查消火栓箱门是否完好，是否能够正常开关，发现问题及时更换和维修。

3.4 高位水池、低位水池及其自动化提水设施维护

每天对高低位水池进行巡查，检查水位状态；每次抽满水后的两天通过对水位下降的高度来观察水池是否存在漏水，如果存在漏水就及时进行补漏处理；每周对自动补水装置进行实验，并检查线路、水泵、报警器是否正常工作。

3.5 供水管线维护

每天对隧道内供水管线进行巡查，确保无漏水、无爆管，水压正常；露天管网长期日晒雨淋，因此要确保对外管网的防腐、除锈处理；确保管网保温结构的完整。对于冬季某些区域温度过低，要做好人工化冰的准备。

3.6 干粉灭火器定期更换

定期对隧道内干粉灭火器进行检查，如有丢失及时更换；检查灭火器压力表的外表面不得有变形、损伤等缺陷，否则应更换压力表；检查干粉灭火器压力表的指针是否指在绿区（绿区为设计工作压力值），否则应充装驱动气体；灭火器喷嘴是否有变形、开裂、损伤等缺陷，否则应予以更换；灭火器的压把、阀体等金属件不得有严重损伤、变形、锈蚀等影响使用的缺陷，否则必须更换；筒体严重变形的、筒体严重锈蚀或连接部位、筒底严重锈蚀必须报废。

4 结 语

在建设高速公路的消防设施时，应当综合考虑当地的实际情况，按照消防系统建设相关规定，做好管道的建设工作，更好地保证车辆的通行安全。

参考文献：

[1] 王军邦，章恒武.高速公路隧道消防工程辐射井施工技术要点[J].安装，2011，（1）.

[2] 孙庆翔，秦刚，丁国锋.高速公路隧道灾害事件检测新方法及应用研究[J].公共交通科技，2010，（27）.

隧道工程智能化篇10

关键词：Modbus/TCP 隧道变电所 电力自动化

现在高速公路已经成为了人们穿梭各个城市之间必须使用的一种道路类型，而高速公路隧道则是高速公路上面最为常见的设施，对于高速公路的运营管理者来说，需要解决的问题主要有两个：（1）保证高速公路隧道里面的设备能够保持长期供电以及正常运行，发挥本身所应该存在的功能，保障车辆的司机还有乘客能够安全舒适的行车；（2）要将隧道机电系统的维护还有运行成本最大程度的降低，节约资源的投入。想要合理有效的解决上面的问题，最为理想的方法就是建立并完善隧道变电所电力自动化系统，电力自动化系统能够通过监控中心对于每个变电所本身的供配电进行控制、检测，这种系统不但能够实现变电所无人操控，且对于变电所的监控能够有全面实时的效果，对于变电所里面所有设备的运行状况有清楚的掌握，这样才能够保证隧道设备的电力供应能够持久。我国已经有部分高速公路隧道应用Modbus/TCP技术，并取得了良好的效果，为了有更加直观的效果，对我国当前应用Modbus/TCP技术的某个高速公路隧道群变电所进行分析。

1核心控制网络的选择

在该隧道群当中共计存在有4条隧道，而隧道变电所则共有7个，在这个隧道群当中设置了1个S监控中心，对于该隧道群中存在的7个隧道变电所进行监控。该系统总共分为4个层次，最上面一层是S监控中心，而在第二层则是单模光纤、两芯光纤环网以及4个隧道，在第三层以及第四层则是各种基本配件。这种配备设置的方式，使得监控对象在物理位置上面来看存在着分散的特点，这样的分层模式需要应用分布式控制网络来对其进行监控，对于电力自动化系统来说，这样的控制网络也是关键内容。当前较为常用的分布式控制网络主要存在两种：（1）现场总线控制系统（FCS）；（2）工业以太网（IE）。

FCS应用的领域范围相对要更加广阔一些，但是在相互操作性还有传输带宽等方面受到一定程度的限制，对于12种现场总线的通信协议，IEC 61158对其规定也根据其不同的特点而有所调整，想要实现不同现场之间存在的总线产品间的互联互通，有着很大的障碍。另一方面FSC控制网络以ISO参考模型最为常见，其物理层、应用层、数据链路层还有用户层等都存在着ISO参考模型的影子，为了保证数据传输的可靠性，一般传输速度都不会太快，最高不超过12Mbps。随着科学技术不断提高，现场的设备智能也有很大提升，功能性在逐渐提高，这些变化使得现场设备之间以及现场设备和上层设备之间能够交换的数据量极大程度增加，FCS本身发展最大的障碍是受到带宽的限制。

IE的发展基础是商用以太网还有TCP/IP，在本质上面总共有5层结构，应用了ISO参考模型，主要有物理层、网络层、传输层、应用层还有数据链路层，当前对于应用层以下的都基本接近统一，以TCP/IP的标准协议为依据，但是在应用层的协议方面，不同的厂家还是存在着一定程度的差异性。相对于FCS，IE更好的克服了宽带扁窄的缺陷，最高能够达到千兆，在互操作性方面也有了令人侧目的进步。IE想要在应用层方面达到统一还需要一段摸索的路程，但是以太网本身具有开放性的优点，因此能够在同一个网络上存在不同的应用层协议，运行起来不会存在太过明显的冲突，且在开放性还有互联互通等方面也有了显著的增强。当前对于IE来说主要存在有4个竞争对手，分别如下：Modbus/TCP、FF HSE、PROFINET还有EtherNET/IP。在上面四种竞争对手当中，Modbus/TCP本身的应用层使用的是Modbus协议。Modbus协议在工业领域方面被广泛的应用，是一种开放的、标准的网络通讯协议，被很多厂商所青睐。

2构成与功能

我们知道电力自动化系统的网络结构大致上来说是分为4个层次的，分别是：

2.1第一层

在这一层主要是计算机管理系统，包括了监控软件还有计算机网络设备等。控制网络选择的是Modbus TCP工业以太网，应用层的协议选择的是Modbus，该协议本身具有完全公开、免费下载等优点，对于电力自动化监控软件的开发来说有着很高的灵活性。不但能够为第二次开发打下一个良好的基础还能够降低项目的成本，这也正是Modbus TCP最明显的优势。

2.2第二层

主要是通信网络，包括了工业以太网交换机还有工业光收发器等。想要控制网络能够达到应用的要求，首先要有良好的稳定性，可靠性还有自愈性等优点，所以干线通信网络需要应用的是光纤自愈环技术，在应用的时候需要充分考虑到变电所的位置，该层的通信协议一般为100 Mbps Modbus TCP工业以太网。

2.3第三层

该层主要是把现场设备所检测到的数据传输到通信网络层，把SCADA工作站所发出的控制命令下达到终端的I/O设备。现场智能设备一般有UPS、直流屏等，通过RS232串口和终端服务器的CN2500连接在一起，而终端服务器和工业以太网保持通信的联系，这样能够更加方便将信息采集到电力自动化数据库。

2.4第四层

这一层主要有变电所传感器以及执行器还有智能设备接口，在这一层中和变电所供配电有直接连接的现场设备均有联系，包括了电流、有功功率、无功功率等变送器，这一层的功能在于将各个设备的有关数据进行检测然后通过专门的通信协议方式将其传输到数据接入层。

高速公路隧道项目在设计还有建设的过程中需要把隧道交通的监控还有隧道变电所电力自动化系统也考虑进去，只有将设计不断优化，最大程度体现配电系统的问题，这样才能够建立有效的控制规模，保障公路隧道变电所电力自动化运行的安全可靠。

参考文献：