公路隧道機電設施智慧管養技術

李績
陝西交通電子工程科技有限公司陝西西安 710075
摘要：當前，在公路養護中最為主要的項目是公路隧道機電系統。基於此，本文主要介紹了公路隧道機電設施管養的現狀，而且分析了公路隧道機電設施智慧管養技術，希望可以為有需要的人提供參考意見。
關鍵詞：公路隧道；機電設施；智慧管養技術
為了可以使雖大基本運行條件得到滿足，加強隧道安全運營能力，建立良好的隧道內部交通環境，減少事故出現的幾率，江西省所有公路隧道都配備機電設備設施，對公路隧道運行環境實時監測與控制，通常包括很多子系統，比如：監控系統、照明系統、消防系統以及通風系統等等[1]。隧道機電設備設施有很多種類，而且品牌不同，有很大的管養難度，對於現階段我國管理現狀，依舊沒有統一的標準，由於管養不到位而造成的安全事故經常出現。因此，怎樣做到公路隧道機電設施智慧管養，是必須要認真思考分析的問題。
一、公路隧道機電設施管養的現狀
（一）隧道管養數據較為分散，各級監測數據明顯滯後
在路網有很多公路隧道，具有非線性的特徵。通常，建設地點相當偏僻，造成每個隧道站管養之間缺乏聯繫，都是各自為政的，由一線隧道站將一手隧道管養數據全面掌握，然而不能做到實時上次，造成上級管理單位不能對隧道機電設備設施實際運行狀態全面監測，不能結合提取出來的設備狀態數據信息，實施統計分析運用，這樣就無法對養護管養計劃進行改善，無法採取現代信息化技術將數據提供隧道機電設設施管養，作出正確決策，更加無法真正達到公路隧道智慧養護的管理目的[2]。
（二）隧道機電設施管養手段缺乏多樣化，養護業務無法覆蓋各項流程
在公路隧道管養中不能積極預防隧道機電設施故障。在平時保養中因為無法實時掌握隧道機電設施的各項運行狀態數據，僅僅可以對設備進行擦拭，保養不具備針對性，不能覆蓋養護各項業務流程，這樣就有可能浪費公路隧道機電設施運行養護費用，埋下很大的安全隱患[3]。而很多公路隧道機電設施養護管理因為養護管理不科學以及養護資金不夠等原因，造成其與有關標準要求不相符，不能做好養護管理工作，而且機電設備出現老化腐蝕，最終導致隧道不能正常運營。
（三）隧道機電設施建設歷程較長，異構數據種類很多且較為複雜
公路隧道建設時間有很大的跨度，也有許多建設單位，導致隧道機電設備不管是傳輸信息格式還是選型標準，都是不統一的，而且產品技術水平較為落後，每個設備產生的數據類型都是不一樣的，數據之間毫無關係，不能滿足設備聯動要求，在現代化社會遠遠無法不能滿足一些新的智慧管養要求。
二、公路隧道機電設施智慧管養技術
系統建設結束後，運用雲端部署，將隧道管理單位作為對象，服務於從業單位，用戶利用瀏覽器對系統進行訪問。真正實現集中管理江西省區域內所有公路隧道機電設備，實現設備管理方法、基礎信息以及命名規則的統一。而公路隧道機電設施智慧管養技術主要包括以下幾點：
（一）系統結構設計
系統整體結構可以分成五層，第一，就用戶層來講，包含江西省路網中心以及公路隧道養護單位等多級用戶。第二，就業務層來講，包含多種類型應用子系統，比如：狀態監測、資產管理以及養護管理等等。第三，就數據層來講，由於日常生產數據量和數據規模都很大，不只是構建系統資料庫，也藉助星環急速大數據平台，構建綜合數據中心。第四，就支撐層來講，可以為路網視頻平台以及服務網關等等提供重要的數據和技術保障[4]。第五，就感知層來講，利用監控攝像機設備以及協議傳感器設備等等，將前端所有機電設施數據信息進行採集。
（二）關鍵技術實現
為了可以保證系統正常運行，必須要運用很多重要技術，建立可以滿足公路隧道機電設施的智慧管養功能，也就是設備綜合展示子系統、資產管理子系統以及養護管理子系統等等。
1.隧道機電設施數據上雲，集中展示和分級應用數據
系統運用先進的邊緣計算技術，真正實現隧道站數據邊緣側處理，然後利用政務外網向北京政務雲平台及時傳送數據，做到邊雲協同。利用在隧道站安裝的物聯網接入程序，預過濾和預處理大量的機電設施數據，將大量數據中的重要特徵準確提取出來，向政務雲及時傳輸已經處理的數據，儘量將對網絡帶寬的要求控制在最小化。並且需要通過一些高可靠性功能，比如：邊緣低時延以及實施數據處理等等[5]。系統運用邊緣協同技術，針對隧道機電設備設施數據形成各個層級的採集方法，真正滿足各個管理層級在自己範圍內全面統計分析隧道機電設施信息的實際需求，建立大數據的統計分析基礎，實現集中展示以及分級應用江西省公路隧道機電設施實際運行狀態。
2.制定隧道機電設施接入標準，實現工業級物聯網應用
江西省公路隧道基礎設施構成相當複雜，很多機電設備都是落後的，牽涉很多設備生產廠家，通信協議較為複雜，而且數據項相當雜亂，有許多異構數據，為了可以將這些問題妥善處理，需要制定有關的規定，這樣一來，可以讓隧道機電設施改造建設有相應的標準。同時，將物聯網關程序研發出來，LOT網關利用採集PLC離散數據，分配根據各個通道向雲中心及時傳送很多設備，進而確保數據既安全又可靠，而且將從雲中心發送的數據進行接收，向現場設備進行分發，如此可以確保雲中心數據是非常可靠的。通過對物聯網技術進行運用，做好兩套隧道機電設備聯動。第一，通風聯動控制。首先，對隧道中風向以及CO等各項數據信息實時檢測；接著，自動對比檢測的實際值和系統提前預設的控制域值，這樣可以了解隧道中通風環境實際狀況；最後，結合對比分析的最終結果，自動制定關於控制風機的具體方案，由聯動現場控制系統將啟動風機指令發送出來，而且將現場控制系統發出的反饋進行接收。第二，交通應急事件自動化處置。就交通事件檢測系統來講，只要察覺到交通事故，就會立刻在平台進行彈窗且報警，若察覺到事故將車道占用，這時系統便自動第一時間向現場控制系統提交隧道機電設施聯動控制的整套方案。隧道機電設施聯動方案通常包括多個方面，比如：改變車道指示器以及發布情報板信息等等。
3.隧道機電設施智慧管養創新，做到自動化巡檢
就BIM+GIS技術來講，是系統中具有代表性的技術應用，系統可以站在宏觀的角度出來，將微觀結構信息與物理空間進行結合，將隧道狀態監測信息以及基礎信息數據實時了解。利用系統本身的數字化巡檢功能，作為隧道機電養護人員，能夠遠程定位故障設備以及運維檢查。利用人工採集、影像採集車以及無人機等多種方法將隧道基礎數據進行採集，數據處理、建模和集成採集數據，建立以BIM+GIS為依託的數據中心。利用BIM+GIS，其分別提供宏觀集成框架和結構精準信息模型，兩者使用的標準也完全不同，分別是IF數據標準和City GML數據標準，模型整合這些數據標準的語義擴展，利用二次開發這些平台，還有WEB資料庫，能夠實現這些模型的相結合[6]。
結語：
總而言之，隨著我國公路隧道數量越來越多。隧道機電設施管養工作壓力也日益增大。為了可以滿足公路隧道運營管理人員需求，儘量降低隧道交通事故中的人員損失以及財產損失，確保隧道安全穩定運行，必須要將先進技術真正發揮出來，從本質上實現公路隧道機電設備智慧管養。
參考文獻：
[1]李曰理.普通國省幹線公路隧道機電設施養護總承包模式探究[J].內蒙古公路與運輸,2022,No.192(06):43-47.
[2]周琦,林茂森.普通公路隧道機電設施智慧管養技術探究[J].中國交通信息化,2022,No.277(12):147-148.
[3]曹飛.高速公路隧道機電設施檢測技術應用研究[J].中國高新科技,2022,No.123(15):106-108.
[4]王挺,王媛青,劉一豐,等.隧道BIM參數化建模及運行監測可視化應用研究[J].交通與運輸.2021,(6)：59-62.
[5]陳漢.物聯網在市政橋隧管養領域的創新應用[J].機電信息.2021,(14)57-58.
[6]陳咨鑫.基於物聯網技術的隧道配電房智能監控管理系統設計[J].機電信息.2020,(23)：108-109.