公路隧道机电设施智慧管养技术

公路隧道机电设施智慧管养技术

李绩

陕西交通电子工程科技有限公司  陕西西安 710075

摘要：当前，在公路养护中最为主要的项目是公路隧道机电系统。基于此，本文主要介绍了公路隧道机电设施管养的现状，而且分析了公路隧道机电设施智慧管养技术，希望可以为有需要的人提供参考意见。

关键词：公路隧道；机电设施；智慧管养技术

为了可以使虽大基本运行条件得到满足，加强隧道安全运营能力，建立良好的隧道内部交通环境，减少事故出现的几率，江西省所有公路隧道都配备机电设备设施，对公路隧道运行环境实时监测与控制，通常包括很多子系统，比如：监控系统、照明系统、消防系统以及通风系统等等[1]。隧道机电设备设施有很多种类，而且品牌不同，有很大的管养难度，对于现阶段我国管理现状，依旧没有统一的标准，由于管养不到位而造成的安全事故经常出现。因此，怎样做到公路隧道机电设施智慧管养，是必须要认真思考分析的问题。

一、公路隧道机电设施管养的现状

（一）隧道管养数据较为分散，各级监测数据明显滞后

在路网有很多公路隧道，具有非线性的特征。通常，建设地点相当偏僻，造成每个隧道站管养之间缺乏联系，都是各自为政的，由一线隧道站将一手隧道管养数据全面掌握，然而不能做到实时上次，造成上级管理单位不能对隧道机电设备设施实际运行状态全面监测，不能结合提取出来的设备状态数据信息，实施统计分析运用，这样就无法对养护管养计划进行改善，无法采取现代信息化技术将数据提供隧道机电设设施管养，作出正确决策，更加无法真正达到公路隧道智慧养护的管理目的[2]。

（二）隧道机电设施管养手段缺乏多样化，养护业务无法覆盖各项流程

在公路隧道管养中不能积极预防隧道机电设施故障。在平时保养中因为无法实时掌握隧道机电设施的各项运行状态数据，仅仅可以对设备进行擦拭，保养不具备针对性，不能覆盖养护各项业务流程，这样就有可能浪费公路隧道机电设施运行养护费用，埋下很大的安全隐患[3]。而很多公路隧道机电设施养护管理因为养护管理不科学以及养护资金不够等原因，造成其与有关标准要求不相符，不能做好养护管理工作，而且机电设备出现老化腐蚀，最终导致隧道不能正常运营。

（三）隧道机电设施建设历程较长，异构数据种类很多且较为复杂

公路隧道建设时间有很大的跨度，也有许多建设单位，导致隧道机电设备不管是传输信息格式还是选型标准，都是不统一的，而且产品技术水平较为落后，每个设备产生的数据类型都是不一样的，数据之间毫无关系，不能满足设备联动要求，在现代化社会远远无法不能满足一些新的智慧管养要求。

二、公路隧道机电设施智慧管养技术

系统建设结束后，运用云端部署，将隧道管理单位作为对象，服务于从业单位，用户利用浏览器对系统进行访问。真正实现集中管理江西省区域内所有公路隧道机电设备，实现设备管理方法、基础信息以及命名规则的统一。而公路隧道机电设施智慧管养技术主要包括以下几点：

（一）系统结构设计

系统整体结构可以分成五层，第一，就用户层来讲，包含江西省路网中心以及公路隧道养护单位等多级用户。第二，就业务层来讲，包含多种类型应用子系统，比如：状态监测、资产管理以及养护管理等等。第三，就数据层来讲，由于日常生产数据量和数据规模都很大，不只是构建系统数据库，也借助星环急速大数据平台，构建综合数据中心。第四，就支撑层来讲，可以为路网视频平台以及服务网关等等提供重要的数据和技术保障[4]。第五，就感知层来讲，利用监控摄像机设备以及协议传感器设备等等，将前端所有机电设施数据信息进行采集。

（二）关键技术实现

为了可以保证系统正常运行，必须要运用很多重要技术，建立可以满足公路隧道机电设施的智慧管养功能，也就是设备综合展示子系统、资产管理子系统以及养护管理子系统等等。

1.隧道机电设施数据上云，集中展示和分级应用数据

系统运用先进的边缘计算技术，真正实现隧道站数据边缘侧处理，然后利用政务外网向北京政务云平台及时传送数据，做到边云协同。利用在隧道站安装的物联网接入程序，预过滤和预处理大量的机电设施数据，将大量数据中的重要特征准确提取出来，向政务云及时传输已经处理的数据，尽量将对网络带宽的要求控制在最小化。并且需要通过一些高可靠性功能，比如：边缘低时延以及实施数据处理等等[5]。系统运用边缘协同技术，针对隧道机电设备设施数据形成各个层级的采集方法，真正满足各个管理层级在自己范围内全面统计分析隧道机电设施信息的实际需求，建立大数据的统计分析基础，实现集中展示以及分级应用江西省公路隧道机电设施实际运行状态。

2.制定隧道机电设施接入标准，实现工业级物联网应用

江西省公路隧道基础设施构成相当复杂，很多机电设备都是落后的，牵涉很多设备生产厂家，通信协议较为复杂，而且数据项相当杂乱，有许多异构数据，为了可以将这些问题妥善处理，需要制定有关的规定，这样一来，可以让隧道机电设施改造建设有相应的标准。同时，将物联网关程序研发出来，LOT网关利用采集PLC离散数据，分配根据各个通道向云中心及时传送很多设备，进而确保数据既安全又可靠，而且将从云中心发送的数据进行接收，向现场设备进行分发，如此可以确保云中心数据是非常可靠的。通过对物联网技术进行运用，做好两套隧道机电设备联动。第一，通风联动控制。首先，对隧道中风向以及CO等各项数据信息实时检测；接着，自动对比检测的实际值和系统提前预设的控制域值，这样可以了解隧道中通风环境实际状况；最后，结合对比分析的最终结果，自动制定关于控制风机的具体方案，由联动现场控制系统将启动风机指令发送出来，而且将现场控制系统发出的反馈进行接收。第二，交通应急事件自动化处置。就交通事件检测系统来讲，只要察觉到交通事故，就会立刻在平台进行弹窗且报警，若察觉到事故将车道占用，这时系统便自动第一时间向现场控制系统提交隧道机电设施联动控制的整套方案。隧道机电设施联动方案通常包括多个方面，比如：改变车道指示器以及发布情报板信息等等。

3.隧道机电设施智慧管养创新，做到自动化巡检

就BIM+GIS技术来讲，是系统中具有代表性的技术应用，系统可以站在宏观的角度出来，将微观结构信息与物理空间进行结合，将隧道状态监测信息以及基础信息数据实时了解。利用系统本身的数字化巡检功能，作为隧道机电养护人员，能够远程定位故障设备以及运维检查。利用人工采集、影像采集车以及无人机等多种方法将隧道基础数据进行采集，数据处理、建模和集成采集数据，建立以BIM+GIS为依托的数据中心。利用BIM+GIS，其分别提供宏观集成框架和结构精准信息模型，两者使用的标准也完全不同，分别是IF数据标准和City GML数据标准，模型整合这些数据标准的语义扩展，利用二次开发这些平台，还有WEB数据库，能够实现这些模型的相结合[6]。

结语：

总而言之，随着我国公路隧道数量越来越多。隧道机电设施管养工作压力也日益增大。为了可以满足公路隧道运营管理人员需求，尽量降低隧道交通事故中的人员损失以及财产损失，确保隧道安全稳定运行，必须要将先进技术真正发挥出来，从本质上实现公路隧道机电设备智慧管养。

参考文献：

[1]李曰理.普通国省干线公路隧道机电设施养护总承包模式探究[J].内蒙古公路与运输,2022,No.192(06):43-47.

[2]周琦,林茂森.普通公路隧道机电设施智慧管养技术探究[J].中国交通信息化,2022,No.277(12):147-148.

[3]曹飞.高速公路隧道机电设施检测技术应用研究[J].中国高新科技,2022,No.123(15):106-108.

[4]王挺,王媛青,刘一丰,等.隧道BIM参数化建模及运行监测可视化应用研究[J].交通与运输.2021,(6)：59-62.

[5]陈汉.物联网在市政桥隧管养领域的创新应用[J].机电信息.2021,(14)57-58.

[6]陈咨鑫.基于物联网技术的隧道配电房智能监控管理系统设计[J].机电信息.2020,(23)：108-109.