高速公路隧道机电智慧管控系统的应用与研究

2024年3月13日发(作者：宣伟军)

高速公路隧道机电智慧管控系统的应用与研究

摘要：改革开放后，在我国高速发展影响下，推动了我国交通行业的进步。现阶段，随着高速公路隧道里程的增加，隧道的监测与控制管理已成为高速公路安全稳定运行的有效手段。针对高速公路隧道数智化管控系统实际应用效果进行浅析。

关键词：高速公路；隧道机电；智慧管控

引言

交通运输发展速度的提升，在很大程度上带动了我国经济的建设，在此种背景下，人们的日常生活与物流运输行业的交互日益增多，为满足各个行业的发展需求，各地市政单位加大了对市场交通运输建设工作的投入。在相关工作的持续推进下，全国高速公路建设越来越迅速，全国道路规划工作越来越完善，此项工作不仅优化了整个城市的交通组织，减轻了城市的交通压力，也在一定程度上促进了全国的经济发展。高速公路隧道工程是一种特殊市政工程，由于此类工程的特殊性，导致其投入使用后会出现交通事故频发的现象，事故的发生不仅会对路段行车造成影响，还会对人身安全造成损失。因此，在施工中要区别不同类型的公路隧道，在其中设置不同类型的机电设备，以保障车辆的安全通行。

1高速公路隧道机电设施

高速公路隧道机电涉及电子信息、通信工程、计算机、交通工程等多学科综合知识。产品涵盖车辆检测器、电光标志、火灾探测器、PLC等多个产品，包含5大系统18个分项近百个参数，其中供配电设施为整个隧道机电系统提供电力保障，通风和照明设施为驾驶员提供良好的道路交通环境，消防设施是在隧道出现火灾等情况下能及时灭火的前提，隧道监控设施起到信息采集、信息发布、指挥

控制、交通诱导等重要作用，是整个隧道机电设施的中枢神经，隧道机电系统组成如图1所示。

图1隧道机电系统组成图

2公路隧道机电智慧管控系统的应用

2.1机电系统设计

在隧道机电智慧管控系统设计中，主要包括系统平台的数据库建立以及系统的功能设计，结合工程隧道的实际情况，主要的隧道机电结构包括供配电系统、照明系统、监控系统、通风系统和消防系统等。在隧道智慧管控平台数据库设计时应整合多元业务数据，以加强外部设施的数据收集能力。完善系统的数据采集交换服务和共享能力数据的能力，将系统的数据分为两大类，分别为机电设备运行状态和道路车辆运行信息，通过对数据的数字化分析绘制隧道的可视图；针对隧道机电系统所需的功能，一体化监管平台应设计相应的综合监控、设备管理、智慧巡检、视频管理、信息发布以及应急事件的处理功能，从而保证机电系统的正常运作，确保隧道的运营安全。

2.2数字孪生

数字孪生（DigitalTwin）最早应用于军工、航空领域，随着物联网、大数据、图像处理等技术的井喷式发展，逐渐发展至智慧城市、智慧交通、智慧农业等领域。《数字交通发展规划纲要》的出台，为交通领域数字孪生时代的发展指明了方向，构建现实世界与虚拟世界并行处理的数字孪生体系将逐步成为智慧交通管理的核心模式。数字孪生技术能够为交通运行态势感知、道路交通安全预警、突发事件应急救援和智能车辆驾驶等应用提供新的解决方案和路径。通过多数据

源融合与采集，获取隧道周边环境数据、设计数据及运行设备数据，基于GIS、北斗系统和多种传感器获取的隧道基础地理信息数据，挂接隧道设计、施工、竣工相关数据，构建隧道本体模型、隧道周边地形模型和隧道内辅助设施系统及设备模型等隧道模型。同时，通过接收隧道物理对象的数据建立数字模型，实现实体模型与数字模型的匹配，以及物理对象实时数据演化。基于数字孪生建设的隧道数智化管控平台能够实现对隧道基础设施的精确还原，对隧道内交通流与机电设施运行状态的实时监测与直观展示。结合VR/AR/MR技术的应用，还可以将监控员、运维人员和管理决策者的个人行为和个体角色以场景式、沉浸式融入模拟隧道环境中，为隧道运行监测、运营管理、应急处置、预案推演等工作提供更真实的感官体验。除此之外，还可以将交通数据进行空间与时间两个层面的回溯，便于责任确定和交通模拟，可为高速公路隧道安全管控提供一种更加直观与精确的手段。

2.3及时辨识施工区域危险源

相比较普通施工而言，高速公路隧道工程建设的外部自然环境要更加恶劣，因此机电施工建设过程中可能遭遇危险安全事故的概率要更高。而实际上机电工程建设本身就存在着一定的风险，因此相比较隧道工程建设的其他部分工作来说，机电工程方面的施工建设存在着较大的安全管理难度。如果能够在具体施工建设开始之前，精细化完成施工区域的危险源识别工作，并借此制定出更具有针对性的安全管理规划和方案，那么机电工程建设的安全问题就能够得到更进一步的解决，各项工序流程推进过程中可能存在的安全风险也能得到更为合理的控制。在信息技术不断发展与创新的现代社会，参与机电工程安全管理的技术人员，需要合理化地使用信息技术，进行施工区域内危险源的精准确认。只有进一步辨识机电工程建设过程中的各类危险源，才能使机电工程建设顺利推进。比如，在施工准备阶段，技术人员可根据实地调研所涉及的各项关键数据和信息，应用BIM软件搭建机电工程建设的具体模型，通过数据分析和监测方式的应用，精准判断指定区域内的安全状况，进而完成对不同施工区域的危险分级，通过不断细化的方式制定最具有可行性的施工计划。

2.4照明系统

（1）对高速公路隧道来说，机电系统中必不可少的就是照明系统，其能够保证隧道内的光线满足行车要求，从而保证隧道内的运营安全，因此照明系统也是隧道机电系统的最重要组成部分。本工程隧道内照明系统主要采用专用的UPS电源供电，且供电设施的备用时间保持在30min以上，以保证运营期间不出现断电的问题。在供电系统照明灯设置时，主要采用隧道拱顶单光带的形式，在隧道内部设置双排单光带进行照明，局部较暗的区域可利用加强照明灯。（2）依据不同的照明灯形式，隧道内的照明系统共分为加强照明灯、应急照明灯和基本照明灯3种，在安装照明系统时这3种照明灯均布置于隧道两侧，应急照明灯与基本照明交错安装，各照明灯的距离控制在10m，应急照明灯的数量以基本照明灯数量保持一致。正常情况下基本照明灯按照要求开启，当照明过程中遭遇紧急情况，则可立即启动应急照明灯，保证隧道内的照明条件，在此过程中运营单位可及时排除故障恢复照明条件。

结语

通过隧道内机电系统智慧管控系统的应用，公路运营单位可以有效地利用管控系统对各机电系统进行监督，如隧道内发生安全问题或意外事故，运营单位可以及时获取相关信息，安排维修人员对机电系统进行维护，从而保证隧道内的行车安全。但由于隧道机电系统组成部分众多，为实现更为合理的管控，仍需加强对隧道机电智慧管控系统的研究，从而进一步促进隧道工程的发展，保证我国公路的行车安全。

参考文献

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