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招商局付立家:高速公路隧道智能管控平台研发应用

2022-09-08

来源 : 赛文交通网

作者 : 付立家

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编者按:近日,在第十一届(2022)中国智能交通市场年会上,招商局重庆交通科研设计院有限公司数智研究院成果转化中心主任付立家以《高速公路隧道智能管控平台研发应用》为主题,做了精彩的报告。

隧道工程是招商交科院的传统优势专业,该报告就当前招商交科在高速公路隧道智能管控平台研发和应用方面的成果进行了介绍,值得关注的是招商交科行业首创基于统一的数据编码标准开发平台软件,支撑了公路工程行业标准《公路隧道运营技术规范》中运营数据编码标准的制定。

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近年来,招商交科主编了一系列高速公路交通工程(机电工程、智能化)标准规范,承担大量高速公路监控、应急、管理、养护方面的国家、省部级等研究项目,秦岭终南山隧道、厦门翔安隧道、深港西部通道、港珠澳隧道等重点工程,都有招商交科的技术贡献。2010年和2019年招商交科两次获得国家科技进步一等奖,深厚的技术积淀为高速公路隧道智能管控平台台的研发提供了良好的基础。

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招商交科近年来承担的高速公路研究项目(部分)

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招商交科主编的一系列高速公路交通工程标准规范

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招商交科近五年典型工程案例

隧道智能管控平台架构

平台软件的总架构,招商交科按照接入方式将隧道外场的机电设备分为三类,PLC控制设备、IP设备和第三方系统设备,通过设备配置与数据解析模块接入中台,完成接口协议的统一解析和标准化编码,并以标准接口的形式服务应用层的功能系统。

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平台总体架构

为了提高软件平台韧性和运行效率,项目组选取了中台技术架构,并设计开发了业务中台、数据中台、技术中台,其中业务中台将可复用的业务能力下沉,实现业务能力的复用和业务板块之间的联通协同,确保关键业务链路的稳定高效,提升业务创新效能;数据中台为隧道运营数据提供统一的存储、处理及管理。

技术中台将通用的开发环境、技术组件和服务进行整合包装,提供简单一致、易用的基础设施能力接口,助力上层服务快速的开发。

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平台功能架构

平台功能 

数字孪生系统

平台构建了多维度立体化孪生数据体系,结合时空底座,实现了隧道基础信息数字孪生、外场机电设备数字孪生、综合环境信息数字孪生、实时交通流数字孪生、交通事件数字孪生、应急联动数字孪生。结合技术和场景的实际应用需求,从成本、资源占用和执行效率等方面考虑,选取并应用了轻量化三维可视化技术,实现了公路隧道实景化全天候管控。

根据《公路长大桥隧养护管理和安全运行若干规定》的要求,经营管理单位应当每年组织一次突发事件专项应急演练,开展应急演练需要施行交通管制,人力物力成本投入高,即便如此,也无法保证所有的一线人员都够参与其中,针对这样的现状问题,结合平台软件的数字孪生模型库、时空底座、数据体系的成果,我们基于VR一体机研发了“公路隧道运营与安全培训VR系统”,实现多工况场景下的应急演练与培训考核,为公路运营管理单位提供提供专业化、定制化的隧道运营与交通安全内容服务。

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多工况场景下演练与考核

专项管控系统

专项管控系统中集成应用了全场景多参数精细化通风、四元参数智能按需照明、智能协同一体化管控算法,在满足规范要求的情况下,实现了照明、通风、消防、道路诱导四个专项的智能化管控功能,全面支撑隧道降本增效、提升信息服务水平。

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专项管控系统

养护管理系统

养护管理系统以业务协同为出发点,基于平台的综合监控系统数据,依据《公路隧道养护技术规范》研发,具备设备台账管理、养护项目管理、检修计划管理、检修项目制定等功能,实现了隧道机电设备的全生命周期管理。

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养护管理系统

联动控制系统

针对各类高速公路隧道运行时空场景不同,机电设施功能区位复杂,招商交科采用了“一隧一预案”的联动控制策略,用户只需要判断事件发生的位置和事件类型,就可以一键启动应急预案,实现基于事件类型的分区、智能、联动控制。

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联动控制系统

指挥调度系统

通过对事件视频信息、专项预案信息、全路段诱导信息、数字孪生应急预案的可视化呈现,实现了基于8类常发事件,做到快速化、规范化、可视化的调度指挥。

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指挥调度系统

数据分析系统

数据分析系统可快速完成隧道机电监测数据的优化提取和效率运算,综合分析运营数据、交通数据、设备数据,并提供数据可视化与分析研判服务。

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数据分析系统

技术亮点 

1. 一隧道一预案智能管控

根据每个隧道的情况,定制专业的日常自动控制预案(含隧道空气环境自动控制、隧道灯光自适应控制灯),多种事件工况下(含隧道火灾、交通事故、危化品泄漏等)联动控制预案。

2. 统一数据编码

平台基于统一的数据编码标准研发,实现基础数据标准化,控制管理流程化、信息服务定制化。为行业首创,系统接口齐全,兼容所有全品类隧道机电设备,支撑了公路工程行业标准《公路隧道运营技术规范》中运营数据编码标准的制定。

3. 智慧照明控制

运用车流量、车速、洞外亮度、洞内亮度等四元参数建立照明控制模型及智能照明控制算法实现隧道照明的现场与远程控制,提升隧道智能照明系统的可靠性,保障隧道运营安全。

4. 智慧通风控制

基于数据驱动的全场景多参数通风自动控制模型及智能通风控制算法,实现了不同交通量工况下的隧道通风自适应控制,火灾工况下的分阶段智能控制,提升隧道智能通风系统的可靠性与节能效果。

5. 运营监测预警

建立了全样本信息感知环境下的高速公路车辆运行状态识别算法和交通安全预警模型,实现了对车辆运行风险事件的全时空、全过程监测和动态安全预警。

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