隧道综合智能监控系统设计与研究
隧道施工自动化监测技术应用研究
应用技术与设计2018年第18期131监控量测作为隧道新奥法施工的关键要素，对隧道施工具有重要的作用。
当前，在隧道施工监测中，大多采用人工量测的方法，其操作简单，但对测量人的身体健康与安全都产生了不利的影响。
自动化监测技术，不仅工作效率高、数据传输速度快，而且还能带来较好的社会效益与经济效益。
1 自动化监测系统隧道自动化监测系统包括主控制器、数据采集系统、数据库服务终端、传感器组、网络无线通讯系统等。
主要是由数据采集系统对传感器组自动采集进行控制，同时将所采集到的监测数据传送到数据传输系统中进行一定的处理，并将其储存。
最后，在数据库服务终端的指令下，将传输数据提供给决策人员进行处理。
2 隧道自动化监测技术应用2.1 监测传感器隧道自动监测传感器比较类似于人工手段的监测传感器。
围岩变形监测的传感器主要有测量机器人、巴塞特收敛系统、静力水准仪、激光测距仪、自动隧道断面扫描系统等。
而压力盒、钢筋计、锚杆轴力计、多点位移计是支护结构力学特性监测的传感器，通常情况下，主要以电阻式与振弦式这两种类型为主。
2.2 监测数据的自动采集技术当前传感器类型及隧道施工监测输出信号类型主要有振弦数据信号、压电数据信号、电流数据信号、电压数据信号等，在对隧道施工进行自动监测过程中，首先需要对各类传感器输出信号进行自动采集，与此同时，还要向外输出可识别信号。
依据支护施作时机，并在考虑隧道开挖进度的基础上，设置接触压力与钢拱架受力监测元件，并保护该监测元件及导线，同时将其接入数据采集器。
此外，还需要在隧道口安装无线传输模块。
在调试后采集相关监测元件的初始值。
2.3 数据分析数据分析需要借助计算机才能够顺利实现，通过软件开发将前端数据进行深入分析和探究。
以洞口浅埋段地表下沉数据为例，洞口地表布置的静力水准仪每分钟传回一次数据，根据实时位移和时间，绘制出洞口浅埋段地表下沉测点时程曲线图，通过相关软件可得到浅埋段地表下沉变化速率。
电缆隧道综合监控平台设计与应用
电缆隧道综合监控平台设计与应用摘要：随着我们城市化进程的不断深入，对城市所赖以存在的各项公共基础设施建设，尤其是城市电网不断提出更高的要求。
高压电力电缆在美化环境、节约用地、供电可靠性等方面的优势得到逐步体现，并得到越来越广泛的应用。
目前全国主要城市高压电缆及电缆隧道迅速增长，架空线路逐渐被地下电缆方式取代，使得供电公司对高压电缆及电缆隧道的运行维护方面都面临着巨大压力。
计算机技术、网络技术、信息技术以及智能电网技术的不断进步，使得电缆隧道综合监控平台的建设成为可能。
通过电缆隧道综合监控平台，运维人员能够及时发现电缆本体绝缘局部放电情况、电力电缆环境温度异常、外部入侵以及隧道内环境等隐患，及时掌握电缆的运行状况，根据设备运行状态安排检修维护，从而降低电缆及附属设备故障概率，提高高压电缆电缆线路供电的安全性和可靠性。
基于此，本文对电缆隧道综合监控平台设计与应用进行深入研究，以供参考。
关键词：电缆隧道;综合监控平台设计;应用引言电缆隧道综合监控平台的推广和应用逐步减少了运维人员周期性运检需求，通过综合监控平台提供的各种技术监测手段，实时监测高压电缆及隧道的运行状态。
并根据综合监控平台提供的预警信息采取相关预防和检修措施，将潜在的缺陷和隐患及时排除，避免发展成电缆故障，影响供电，最大程度减少损失。
同时，也降低了人工巡视需要的人力、物力支出，降低电力电缆隧道的整体运行维护成本。
在有些极端恶劣甚至危险的环境中，有效防止发生人身事故。
1电缆隧道综合监控平台总体设计1.1功能和目标电缆隧道综合监控平台通过将电缆及隧道内分布式的设备运行信息采集并集中起来，实现对电缆设备及隧道环境数据的集中监视、管控一体化目标。
北京供电公司、济南供电公司、青岛供电公司等各省市电力公司从2007年以来开始对高压电缆隧道采用电缆隧道综合监控系统，实现对电缆本体以及电缆隧道环境不同监控对象的全面监视。
通过建设电缆隧道综合监控系统，实现以下目标：(1)打破信息孤岛，实现高压电缆及隧道在线监测系统的统一运维，完成对电缆本体、附属设施和运行环境的全面监视和控制；(2)实现高压电缆日常生产工作的指挥、调度；(3)实现对高压电缆设备、附属设备设施及运行环境的实时在线统一监控；(4)实现依据设备状态统筹安排检修生产任务，为实现从计划检修到状态检修提供技术支持；(5)实现对高压电缆主设备及运行环境的科学评估及分析；(6)最终形成坚强智能电网下的电缆生产运行管理新模式。
隧道安全智能监测与联动管理系统工程方案探析
隧道安全智能监测与联动管理系统工程方案探析摘要：随着公路隧道工程的不断发展和公路运输能力的日益增长，政府有关方面建议加快实施智能化交通基础设施，其智慧交通发展的关键是加快我国公路隧道智能化、信息化、集成化、绿色节能化。
为了提高设备控制、事件预警、流程管理和应急处置等多层次的综合管理，本文设计了多维度融合管理模式，以隧道综合管控为导向，提升设备控制、事件预警、流程管理、应急处置等综合业务能力。
近几年，交通运输部的《交通强国建设纲要》、《关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》等相关政策出台实施。
对提升公路交通安全的管理水平，对促进我国的交通安全发展和社会稳定发展有着重大的现实意义。
根据高速公路隧道实际情况，结合“多维度、全周期”的数据采集技术，提出这套智能隧道监管系统的设计思路。
关键词：隧道安全；智能监测；联动管理0.引言基于各公路工程运营管理的软件系统相对独立、业务能力单一，其用于视频检测、各种气体检测、设备紧急报警报修等业务的软件相对独立，协同办公软件其业务范围涵盖有限，并且没有统一的业务数据标准，对标准化建设的全面性认识不足，信息互通扩展性能较差，系统之间缺乏集约化建设，导致交通数据综合能力不足。
因此，要通过技术支撑和功能实现高速公路的智慧水平，随着交通量的增加导致的道路拥堵缓解随着需求提升导致的道路拥堵，加强基础设施数字化能力，将运营大数据、物联网络技术、AI技术、数据库调阅等相关技术应用到公路隧道中来，快速提高公路的安全、快速、智能管控的能力。
并为运营管理者提供更加高效、简洁的运营管理平台。
1.研究背景高速公路的修建为交通运输带来很大的便利，但是，由于行车速度快，车流量多，其相对狭小的行车区域，使得高速公路的交通安全工作较城市道路上的交通安全工作更为复杂，给交通疏导和救援带来了很大的难度。
目前，我国高速公路的工程施工已经拥有相当数量的机电设备和系统，但由于业务众多、流程复杂、各系统缺少有效的量化指标，造成监控中心在运营过程中存在多个监管平台、监控员指令操作复杂、应急预案难以实施、疏散救援响应时间长等问题。
隧道监测智能分析可视化系统研究与应用的开题报告
隧道监测智能分析可视化系统研究与应用的开题报告1. 研究背景隧道是现代城市中重要的交通设施，隧道的安全与畅通对城市的经济发展至关重要。
然而隧道存在着大量的安全隐患，如交通事故、火灾、塌方等，同时隧道也面临着复杂的道路环境、车辆状况和天气条件等因素的影响，这些都可能对隧道安全和交通流畅性造成影响。
传统的隧道监测方法主要采用人工巡视和手动记录数据的方式，这种方式效率低下且存在漏测和误判的情况，不能满足隧道安全监测的实时性和精度要求。
而随着计算机技术和信息处理技术的不断发展，隧道监测智能分析可视化系统逐渐成为了隧道安全监测的重要手段。
2. 研究目的本课题旨在研究隧道监测智能分析可视化系统的技术原理、应用场景和实现方法，实现对隧道内交通状况的实时监控、数据分析和辅助决策，提高隧道的安全性和交通流畅性。
3. 研究内容和方法（1）系统需求分析：针对现有隧道监测问题和需求，分析隧道监测智能分析可视化系统的技术需求和功能特点，确定系统建设目标和指标。
（2）系统设计与实现：应用计算机技术、图像处理技术和大数据分析技术，设计系统的软硬件架构，实现对隧道内交通状况的实时捕捉、数据采集和分析处理，并对监测数据进行可视化展示和报警提示。
（3）系统测试和评估：运用测试方法进行系统的功能完整性、性能稳定性、易用性和有效性等方面的测试和评估，验证系统的可行性和可靠性。
4. 预期成果本研究的预期成果为：（1）隧道监测智能分析可视化系统的设计和实现，包括软硬件架构、数据采集和分析处理算法、可视化展示和报警提示等功能。
（2）对隧道监测智能分析可视化系统的功能完整性、性能稳定性、易用性和有效性等方面进行测试和评估，证实系统的可行性和可靠性。
（3）发表相关学术论文和专利，推动隧道监测智能分析可视化系统的应用和推广。
隧道工程中的智能化监测：实时监控与数据分析
物联网与大数据技术在隧道监测中的应用
物联网技术在隧道监测中的深化应用
大数据技术在隧道监测中的创新应用
• 设备之间的互联互通
• 海量数据的存储与管理
• • 远程监控与预警
• 预测与决策支持
人工智能与机器学习在隧道监测中的应用
人工智能技术在隧道监测中的普及应用
• 自动化监测与报警系统
• 智能分析与诊断
• 机器人与无人驾驶技术在施工中的应用
机器学习技术在隧道监测中的创新发展
• 模型训练与优化
• 算法研究与改进
• 实际工程应用与验证
隧道工程智能化监测的法规与标准完善
法规与标准的制定与完善
监管与认证体系的建立
隧道工程智能化监测的
与完善
可持续发展
• 隧道工程智能化监测的法规框架
数据采集与传输技术
传感器与检测设备的选择与应用
• 应力、应变、变形等传感器
• 温度、湿度、空气质量等传感器
• 地震、滑坡、岩爆等监测设备
数据传输技术
• 无线通信技术：如Wi-Fi、蓝牙等
• 有线通信技术：如光纤、电缆等
• 卫星通信技术：如GPS、北斗等
数据采集与传输系统的设计与实施
• 系统架构与设备布局
• 工程地质不确定性：如地下水、软弱地层等
• 施工过程中的安全问题：如支护结构、施工方法等
隧道工程智能化监测的必要性
• 提高工程质量和安全性
• 降低施工成本和时间
• 促进隧道工程技术的创新与发展
智能化监测在隧道工程中的重要性
01
02
03
实时监测隧道结构安全
实时监测隧道环境
提高隧道施工效率和质量
• 监测隧道应力、应变、变形等关
隧道掘进爆破设计智能系统研究
3、降低施工成本和风险
智能系统的应用能够降低人工设计和操作成本，提高工作效率。智能系统的 精确计算和控制，能够减少炸药用量和浪费，降低施工成本。此外，智能系统能 够精确计算安全距离，提高施工安全性，降低风险。
参考内容
引言
岩石隧道掘进机是一种广泛应用于岩石隧道施工的重要设备，其性能和效率 直接影响到隧道施工的进度和质量。刀盘是岩石隧道掘进机的关键部件之一，其 设计方法的研究对于提高掘进机的整体性能具有重要意义。本次演示将围绕岩石 隧道掘进机刀盘设计方法展开讨论，旨在为掘进机的优化设计和应用提供理论支 持和实践指导。
4、系统整合
智能系统需要实现各硬件设备和软件模块的有机整合，确保系统的稳定性和 高效性。系统整合应考虑各个设备之间的数据传输格式和通讯协议，以及软件模 块之间的接口标准和技术实现方式。通过合理的系统整合，能够提高智能系统的 整体性能和可靠性。
三、爆破设计优化
利用智能系统进行隧道掘进爆破设计的优化，主要包括炸药选择、爆炸效应 控制和安全距离计算等方面。
3、安全距离计算
智能系统能够根据隧道施工安全标准和炸药性能参数，精确计算出爆破作业 的安全距离。通过智能系统的计算，能够确保施工人员和设备在安全范围内进行 作业，提高施工安全性。
四、实际应用与效果
隧道掘进爆破设计智能系统在多项隧道工程中得到了应用，并取得了良好的 效果。在实际工程中，智能系统的应用提高了施工进度和工程质量，同时降低了 施工成本和风险。具体效果如下：
2、硬件设备
隧道掘进爆破设计智能系统主要包括高性能计算机、高清摄像头、无人机等 硬件设备。这些设备能够实现对隧道地质信息的快速采集和处理，提高数据处理 效率。
3、软件设计
智能系统的软件设计是关键环节，主要包括数据采集、处理、分析和存储等 功能。软件设计应采用先进的数据分析和机器学习算法，实现对地质信息的智能 化识别和处理。此外，软件设计还应具备良好的用户界面，方便用户进行数据输 入和结果查看。
隧道施工中的新型施工设备与技术研究
隧道施工中的新型施工设备与技术研究摘要：隧道施工作为一种复杂的工程施工方式，涉及到地质条件、工程设计、施工工艺等多个方面的问题。
传统的隧道施工方式在施工效率、施工质量和施工风险控制等方面存在一定的局限性。
因此，随着科技的不断发展和创新，新型施工设备与技术的应用在隧道施工中逐渐受到关注。
本文旨在通过对隧道施工中新型施工设备与技术的研究，探讨其在隧道施工中的应用和优势，并展望其未来的发展趋势。
关键词：隧道施工；新型施工设备；技术研究；施工效率；施工质量一、隧道施工中的新型施工设备与技术的研究意义隧道施工中的新型施工设备与技术的研究意义在于，它可以有效提升施工效率，保障工程质量，降低施工风险，推动隧道施工技术的创新与发展。
首先，新型施工设备与技术的应用可以大大提升隧道施工的效率。
传统的隧道施工方式往往存在效率低下的问题，而新型施工设备，如全面地质隧道掘进机、自动化钢筋加工设备等，可以实现快速、高效的施工，大大缩短工程周期，提高工程效率。
其次，新型施工设备与技术可以有效保障隧道施工的质量。
在隧道施工过程中，工程质量的保障是至关重要的。
新型施工设备与技术，通过精确的测量和控制，以及高效的施工工艺，可以有效防止施工过程中的误差和缺陷，保证工程质量的稳定和可靠。
再次，新型施工设备与技术可以降低隧道施工的风险。
隧道施工是一项高风险的工程，施工过程中的安全问题不容忽视。
新型施工设备与技术，如智能监控系统、地质预测技术等，可以实时监控施工过程，预警潜在的风险，从而保障施工人员和设备的安全。
最后，新型施工设备与技术的研究可以推动隧道施工技术的创新与发展。
随着科技的进步和社会的发展，隧道施工的技术需求也在不断变化。
新型施工设备与技术的研究，可以引领隧道施工技术的发展方向，满足未来隧道施工的技术需求。
二、新型施工设备与技术在隧道施工中的应用2.1隧道掘进机隧道掘进机是隧道施工中的重要设备，其应用极大地提高了隧道施工的效率。
基于PLC的高速公路隧道控制系统的研究与设计
基于PLC的高速公路隧道控制系统的研究与设计作者：康翊民来源：《城市建设理论研究》2013年第18期摘要：本文根据具体工程详细阐述了PLC的高速公路隧道控制系统，利用可编程序控制器，通过数据链接、协议宏等编程手段实现了对隧道内机电设备的自动控制与检测，取得了令人满意的效果。
关键词：可编程逻辑控制器；光纤环网；隧道监控；协议宏中图分类号： U45 文献标识码： A 文章编号：引言隧道监控是全线监控的关键。
各隧道设置了完整的监控系统，包括变电站供配电、交通、通风、照明、火灾报警、CCTV监视、隧道广播等子系统。
其中交通监控、通风监控、照明监控等隧道信息的采集和发布采用本地控制器（PLC）完成。
临汾至吉县（壶口）高速公路是国家高速公路网青岛至兰州公路和山西省“三纵十一横十一环”高速公路网第九横（黎城至吉县壶口段）的重要组成部分，也是山西省“十一五”规划重点建设项目之一。
该项目起自临汾市南辛店，东接拟建的长治至临汾高速公路，经临汾市襄汾、乡宁、吉县，止于晋陕界的苇子湾黄河特大桥西岸（含陕西岸宜川县境内接线约200米），西连拟建的青岛至兰州高速公路陕西段，全长99.27公里，全线采用双向四车道高速公路标准建设，设计行车速度80公里/时。
全线PLC控制的隧道有佛儿崖、松卜岭、瓦窑岭、梁家凹等十几座之多。
1、隧道监控系统的主要内容和控制要求为了保证隧道内良好的行车环境，以及必要时能够对通行的车辆做出合理的诱导，通常在隧道内设置一定保护行车环境和便于交通诱导的机电设备。
按照功能可以划分为交通检测与诱导设施、通风检测与控制设施，相应为控制这些设施，分别设置了交通检测控制系统和通风检测控制系统。
1.1交通检测控制系统交通检测控制系统中包含车道指示标志、交通信号灯、可变信息情报板等用于控制交通的诱导设施。
车道指示标志、交通信号灯显示信息通过PLC程序控制输出继电器来控制，可变信息情报板的显示值通过PLC的串行通讯接口输出来控制改变。
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隧道综合智能监控系统设计与研究
摘要：本文是一种隧道监控系统的综合设计方案,说明了该隧道监控系统的冗余网络结构,简要介绍了PLC 站点构成的区域控制器和设计原则,讨论了智能监控系统的体系结构和各模块的功能及设计实现方法,该方案将在梅岭隧道监控系统中获得应用,监控系统为PROFIBUS 总线技术的应用和隧道监控系统的现场应用调试提供了一个很好的实验平台。
关键词：智能监控系统隧道
公路中的隧道与普通的路段相比,隧道具有空气污染严重、空间高度有限、内外亮度差大等缺点,这些都使隧道成为事故易发路段。
为了提高隧道的营运能力、应急状态下的事故处理能力及增强隧道内行车的安全性,有必要实现隧道的智能化操作、管理,建立一个统一集成的隧道智能监控系统。
高速公路隧道监控系统主要是对重点路段的交通流进行统计及监视交通状况,并对路段的各种设备进行集中监控和管理。
监控系统包括:火灾报警、隧道本地控制、闭路电视监视、通风照明、紧急电话、有线广播及中央监控管理等若干子系统。
中央监控管理子系统是该监控系统的神经中枢。
1、智能监控系统体系结构
隧道监控系统要实现对隧道光亮度、风机、CO浓度、能见度、车流量、车速、烟雾火灾、消防喷淋、紧急求助、车道灯、可变情报板等一系列参数的监测与控制,各个参数之间存在诸多互为影响和作用。
2、隧道监控系统网络拓扑结构
采用三层网络结构,上层采用基于同一操作平台之上的千/百兆以太网结构信息层,主要由设备监控工作站、综合显示屏、网络设备、软件等组成,实现与交通管理部门的网络连接;第二层是基于环型工业以太网（TCP/IP）之上的控制层,挂设区域控制器（ACU）、站端机。
（RTU）等现场设备,隧道区域控制系统主要有隧道区域控制器和各种现场设备组成。
下层基于总线式现场设备网和远程I/O相结合的方式,实现数据采集、监测、控制功能,从而形成一个集散型三级计算机网络实时监控系统,实现监控中心与交通管理部门、系统内各设备的网络连接,以及隧道内各相关设备之间的网络连接,实现监控系统内各子系统的智能综合监控、相关子系统的联动监控。
隧道区域控制系统中的PLC通过Controller Link单元用光缆连接成Controller Link 冗余光纤环网。
3、系统功能子系统模块的设计与实现
3.1 照明控制子系统
隧道照明对保障隧道交通安全起着关键作用。
将隧道的照明设置成几段:“引入段”,驾驶员在洞口处应能够辨别障碍物,进入隧道后能够很快适应,消除“黑洞”现象;“过渡段”,驾驶员应能逐渐适应隧道内部的照明;“出口段”,驾驶员应能逐渐适应出口处的强光,消除“亮洞”现象。
照明的两种控制模式白天模式,夜间模式,照明子系统控制主要经历三个阶段:数据采集,数据分析和调光控制。
数据采集是实时采集现场数据。
数据分析主要用来对现场数据进行计算,得出照明模式的理论值。
调光控制则根据理论情况和现场数据调整照明,达到最佳照明模式为止。
3.2 通风控制子系统
监控系统硬件配置上位机用于监控系统中各风机的运行状况,包括模拟量输
入显示、开关量输入显示、开关量输出显示。
下位机采用PLC,完成与风机相关的所有逻辑控制、频率和相位的实时检测、数据通信等功能。
其他设备:压磁传感器把采集到的信息转变成电信号传输给远程数据采集盒。
远程I/O通讯用于采集传感器检测到的数据,并通过网络传输给PLC。
3.3 视频控制子系统
隧道视频监控系统由摄像机、传输设备、显示设备及控制设备等组成。
(1)摄像机:主要任务是全天候拍摄隧道中监视范围内的车辆及环境场景,完成信息采集;(2)传输设备:主要是指射频发射机、中继器、线缆、光端机、视频分配器等,完成信号的传输工作。
(3)显示存储设备:主要包括监视器、硬盘录像机等,完成图像的显示和存储。
(4)控制设备:包括键盘、矩阵切换控制器、画面分割器等。
用户通过控制键盘实现对外场摄像机的调焦、旋转等功能,实现对各路视频信号的切换和显示。
3.4 隧道消防子系统
隧道火灾报警系统应灵敏、可靠,尽量杜绝漏报、误报,灭火系统的设计应采用固定式和移动式相结合的方案,同时满足不同火灾规模和火灾不同发展阶段的灭火需要。
隧道消防设施的设置主要针对扑灭汽车油箱火灾及普通货物火灾,隧道配置的消防设施包括灭火器(干粉灭火器和泡沫灭火器)和水消防系统,沿隧道行车方向右侧边墙每隔50m设置一个消防设备箱。
箱内设置干粉灭火器,可使司乘人员在发生上述火灾时迅速自救。
3.5 隧道供配电子系统
配电系统是隧道内各个系统正常工作的基础,为确保隧道安全、正常运营,在隧道内设置有通风、照明、消防、监控等设施,其中应急照明、射流风机、监控系统、消防水泵、消防报警系统属一级负荷,分别由变配电所放射式两路配至末端,自动切换。
监控系统、消防报警系统因允许中断供电时间的需求,另设置有UPS 电源。
3.6 紧急电话、广播子系统
当车辆发生故障时,驾驶员可以通过紧急电话系统寻求帮助。
一旦发生紧急情况,广播系统可以指挥交通和驾驶员的紧急避难等。
3.7 交通监控子系统
交通监控系统用于隧道内正常交通及火灾、事故等情况下的交通控制。
通过该系统可以改变隧道运行方式,以防止造成二次事故,充分利用隧道的通行能力。
该系统可根据安装在隧道路段的车辆监测器检测到的车辆信号、交通量信号、交通密度信号和车速信号,进行逻辑分析和判断,得到符合实际交通现状的控制参数,并传送给可变限速标志、交通信号灯、车道灯等外部设备,交通信号灯由红、黄、绿三色组成,根据隧道内采集到的各种信息,如堵塞或其他异常情况,对准备进入隧道的车辆数进行调节,均衡交通流。
4、系统监控软件界面设计
监控系统的软件采用模块化设计,软件以图形、数字或曲线方式来反映当前隧道的内部情况以及监测设备的运行状态。
软件的工作画面包括以下几个部分:隧道工作状况总貌,风机监控,通风系统监控,信号灯监控,环境参数监控,交通流参数监控,可变情报板及限速板监控,广播系统监控,实时及历史数据趋势分析,报警一览表等。
组态软件系统的配置和画面组态方便、结构灵活、开放,具有动态画面、事件触发、报警、报表输出、历史数据储存等功能。
参考文献
[1]虞致国,吴金勇等.隧道智能监控系统的设计与实现[J].计算机工程,2004,30(22):167-169.。