【正文】 ering to develop the system, the final results of the system is achieve realtime tunnel fire detection and alarm, to provide more security and better quality of service for traffic drivers in highway tunnel. KEYWORDS： Highway tunnel。 2. Achieve realtime acquisition of smoke in the tunnel, and by setting the threshold of the warning, once the smoke amount exceeds a threshold will trigger the alarm mechanism, inform the officer on duty timely check and deal with abnormal and abnormal data saved to the database, eliminate to prepare for future fault。為使用高速公路的用戶營造良好的出行環(huán)境。在其道路運(yùn)營過程中，一旦發(fā)生火災(zāi)便會(huì)造成隧道主體工程損壞，產(chǎn)生極大的危害性且逃生困難。隧道火災(zāi)的發(fā)生往往是由于汽車相撞、車輛裝載物品燃燒或爆炸、電力電氣線路短路等事故引發(fā)，其火災(zāi)特點(diǎn)是起火速度快、明火事故多于陰燃火。我們決定開發(fā)高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)，本系統(tǒng) 主要 工作如下 ： 1. 實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)溫度的實(shí)時(shí)采集，并設(shè)置預(yù)警溫度，當(dāng)溫度達(dá)到閾值便觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，通知值班人員及時(shí)查看并處理異常情況，并將異常數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫中，以備日后進(jìn)行故障排除； 2. 實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)煙霧的實(shí)時(shí)采集，并設(shè)置預(yù)警閾值，一旦煙霧量超出閾值便觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，通知值班人員及時(shí)查看并處理異常情況，并將異常數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫中，以備日后進(jìn)行故 障排除； 3. 能夠?qū)λ淼纼?nèi)發(fā)生溫度及煙霧超過閾值的坐標(biāo)進(jìn)行精確定位，輔助值班人員迅速作出應(yīng)急響應(yīng)作出應(yīng)急處理措施并上報(bào)上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)； 4. 采用光纖通信，確保從隧道傳回監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)無延時(shí)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸無延時(shí)； 5. 采用先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)火災(zāi)發(fā)生的提前響應(yīng)及預(yù)判，不會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)已經(jīng)到了無法控制的地步才觸發(fā)報(bào)警的情況 ； 6. 實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)手動(dòng)報(bào)警裝置與自動(dòng)報(bào)警裝置配合雙保險(xiǎn)，若隧道內(nèi)發(fā)生除火災(zāi)之外的其他異常情況，隧道內(nèi)的司機(jī)仍可手動(dòng)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，提示監(jiān)控人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理異常情況。 3. To be able to accurately locate the coordinates of temperature and smoke in the tunnel, and assist on duty personnel to quickly respond to the emergency response and report to the superior。 Realtime response。 計(jì)劃到 2020 年，建成 山西省高速公路規(guī)劃“ 三縱十二橫十二環(huán) ”，為 全省 119 個(gè)縣（市、區(qū)）實(shí)現(xiàn)縣縣通高速公路 ， 由于山西省的特殊地理環(huán)境， 高速公路隧道作為一種特殊的建筑物，成為山西高速的一部分，由于其地形復(fù)雜，結(jié)構(gòu)封閉，交通量大。 能夠及時(shí)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi) 的 異常狀態(tài)， 采取行動(dòng) 快速組織施救， 才能 最大限度的地減少損失。 1963 年建設(shè)名神高速公路時(shí)，隨著技術(shù)的提高，科技的進(jìn)步，安裝了輻射式火焰探測(cè)報(bào)警器。 在這些工程應(yīng)用中，不同的火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警技術(shù)有著不同的應(yīng)用效果。 論文組織結(jié)構(gòu) 第一章為緒論 ， 主要介紹了項(xiàng)目的選題來源及項(xiàng)目背景， 從 ETC 的定義及工作原理為引線開端，對(duì) ETC 不停車收費(fèi)系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及本項(xiàng)目所具有的理論和實(shí)際意義等內(nèi)容 做一個(gè)簡單的介紹 。 第五章對(duì)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的停車場(chǎng) ETC 不停車收費(fèi)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)地 測(cè)試，以及對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析改進(jìn) ，總結(jié) 項(xiàng)目應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)及不足。所以線程基本上是輕量級(jí)的進(jìn)程，它負(fù)責(zé)在單個(gè)程序里執(zhí)行多任務(wù)。 多線程是多任務(wù)的特殊形式。例如，基于進(jìn)程的多任務(wù)允許您在使用電子制表軟件或者瀏覽 Inter 的同時(shí)運(yùn)行文字處理程序。 多線程 的 應(yīng)用 為了簡化說明，假定該服務(wù)程序只提供 2 類功能，分別由函數(shù) funcl( )和 func2( )來實(shí)現(xiàn)。限制客戶數(shù)目就是限制同時(shí)存在的線程數(shù)目。整 個(gè)程序由 1 個(gè)主程序和提供 2 類服務(wù)的 2 個(gè)子程序組成。北京交通大學(xué) 碩士專業(yè) 學(xué)位論文 高速 隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 第三章 高速隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)需求分析 系統(tǒng)概括 山西 省公安廳交管局在官方網(wǎng)站山西公安交警網(wǎng)上發(fā)布， 山西 省超過 5000 米的隧道有 32 條。加上山西氣候較為干燥，易發(fā)生汽車自燃，隧道火災(zāi)事故的風(fēng)險(xiǎn)非常高。在每條隧道的本地都建有本地隧道監(jiān)控工作站 (為節(jié)約成本往往與隧道變電所合建 ),在本地隧道監(jiān)控工作站內(nèi)設(shè)有監(jiān)控計(jì)算機(jī)和控制柜 ,火災(zāi)報(bào)警主機(jī)等設(shè)備 ,主要完成對(duì)隧道采集的信息進(jìn)行上傳下發(fā)工作。 高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的目標(biāo) 系統(tǒng)通過各硬件系統(tǒng)的配合 ,能對(duì)各機(jī)電設(shè)備、安全指標(biāo)、交通管理、環(huán)境參數(shù)等進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)、控制、智能化管理。 隧道 火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)采用四層管理模式：第一層是設(shè)在隧道管理站的監(jiān)控中心 ,在此監(jiān)控中心設(shè)有監(jiān)控主機(jī) ,用于管理本路段的高速隧道。同時(shí)接受監(jiān)控中心下達(dá)的監(jiān)控命令 ,把命令傳送給相應(yīng)的區(qū)域控制器 PLC。 高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)的管理層和隧道集中控制層的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) : 1. 隧道監(jiān)控中心和隧道本地工作站的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 由于以太網(wǎng)已成為局域網(wǎng)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn) ,所以隧道監(jiān)控中心采用目前在技術(shù)上和管理經(jīng)驗(yàn)上都比較成熟的以太網(wǎng)技術(shù)。以太網(wǎng)接入采用異步工作方式 ,很適于處理 IP 突發(fā)數(shù)據(jù)流。另外 ,隧道監(jiān)控中心管理層也提供北京交通大學(xué) 碩士專業(yè) 學(xué)位論文 高速 隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 了服務(wù)器雙機(jī)兀余熱備份 ,來進(jìn)一步保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和系統(tǒng)的可靠性。以上隧道均為雙洞單向二車道。 由于以太網(wǎng)采用 CSMA/CD(CarriesSenseMultipleAeCesswithCollision Detection,載波檢測(cè)多路偵聽 )介質(zhì)訪問控制方式 ,其本質(zhì)上是非實(shí)時(shí)的 ,可導(dǎo)致信息傳輸?shù)臏?,且其滯后是隨機(jī)的 ,可能會(huì)造成響應(yīng)時(shí)間是不確定的 ,信息不能按要求及時(shí)傳遞。 根據(jù)以上的分析 ,萬開隧道監(jiān)控系統(tǒng)的各隧道集中控制層網(wǎng)絡(luò)均采用工業(yè)以太網(wǎng)加 PLC 的方式進(jìn)行組網(wǎng)。萬開隧道集中控制層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖 31 所示： 3．高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)采用專用的網(wǎng)絡(luò)通信線路與設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)控中心與下層網(wǎng)絡(luò)硬件進(jìn)行互聯(lián) ,采用 TCP/IP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)隧道監(jiān)控中心管理層與下層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信 ,實(shí)現(xiàn)信息的集中與控制命令的下發(fā)。 其中 ,電視圖像監(jiān)視系統(tǒng)、隧道火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、有線廣播系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng) (不在本項(xiàng)目范圍 )均相對(duì)獨(dú)立 ,如圖 33 所示。 系統(tǒng)包含的其它子系統(tǒng) 高速公路隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)除了包括電視圖像監(jiān)視系統(tǒng)、隧道火災(zāi)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、緊急電話系統(tǒng)、有線廣播系統(tǒng)、電力監(jiān)控系統(tǒng) (不在本項(xiàng)目范圍 )相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)外 ,還包括隧道本地控制子系統(tǒng)、通風(fēng)控制子系統(tǒng)、照明控制子系統(tǒng)、交通控制子系統(tǒng)。每條隧道又可分為通風(fēng)、照明、交通控制、火災(zāi)報(bào)警、緊急電話和廣播、視頻檢測(cè)等子系統(tǒng)。主要采集設(shè)備有 :車輛檢測(cè)儀、光強(qiáng)檢測(cè)儀、 CO 濃度檢測(cè)器、可見度檢 測(cè)儀、風(fēng)速風(fēng)向檢測(cè)儀、火災(zāi)報(bào)警設(shè)備、 CCTv 視頻圖像檢測(cè)儀、緊急電話和廣播設(shè)備等。 信息提供部分主要是對(duì)道路使用者提供各種交通信息 ,進(jìn)行交通控制和交通誘導(dǎo)等。 北京交通大學(xué) 碩士專業(yè) 學(xué)位論文 高速 隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 對(duì)采集的信息進(jìn)行分析處理進(jìn)而進(jìn)行判斷決策 ,執(zhí)行相應(yīng)決策或預(yù)案。 系統(tǒng)能對(duì)隧道內(nèi)風(fēng)機(jī)、照明燈、交通信號(hào)燈、車道指示器、消防、 CCTV 視頻攝像機(jī)進(jìn)行控制操作 ,保證隧道在正?；虍惓Ｇ闆r下能對(duì)隧道進(jìn)行有效的控制和管理。 系統(tǒng)主要功能有 : ； ,并儲(chǔ)存在儲(chǔ)存單元內(nèi) ； ,將存儲(chǔ)單元中處理好的信息上傳給隧道監(jiān)控中心計(jì)算機(jī) ； ,并將控制命令發(fā)送到相應(yīng)的執(zhí) 行設(shè)備 (如發(fā)送控制指令給可變情報(bào)板、交通信號(hào)燈、車道控制標(biāo)志等 )； ,當(dāng)設(shè)備檢修、通信中斷或發(fā)生火災(zāi)時(shí) ,可進(jìn)行手動(dòng)操作 ,且手動(dòng)優(yōu)先 ； 。 圖像顯示功能、切換 /控制功能、網(wǎng)絡(luò)控制功能、視頻分配功能、字符疊加 功能、報(bào)警聯(lián)動(dòng)、錄像及回放功能等。 在隧道內(nèi)發(fā)生交通事故或火災(zāi)等情況下 ,供司乘等人員進(jìn)行緊急呼救之用 ,向監(jiān)控中心緊急電話控制臺(tái)報(bào)告隧道內(nèi)發(fā)生的事故情況。當(dāng)隧道發(fā)生緊急情況時(shí) ,監(jiān)控中心通過廣播系統(tǒng)向隧道內(nèi)外進(jìn)行交通疏導(dǎo)、組織人員逃生疏散、進(jìn)行指揮調(diào)度和組織救援。 (3)實(shí)時(shí)檢測(cè)交通信號(hào)燈的狀態(tài) (紅燈、綠燈、黃燈、綠燈 +右箭頭 )。 (7)采集橫洞防火卷簾門的狀態(tài) (上位限、下上位限、報(bào)警 )。 (11)對(duì)門架式可變情報(bào)板、立柱式可變情報(bào)板、可變限速標(biāo)志顯示內(nèi)容進(jìn) 行控制。 (3)實(shí)時(shí)檢測(cè)軸流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) (排風(fēng)、送風(fēng)、停止、報(bào)警 )。 北京交通大學(xué) 碩士專業(yè) 學(xué)位論文 高速 隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 隧道照明監(jiān)控系統(tǒng)由 :隧道監(jiān)控中心照明控制計(jì)算機(jī)、照明燈具、洞口外光強(qiáng)檢測(cè)器、洞口內(nèi)光強(qiáng)檢測(cè)器等構(gòu)成。 (4)現(xiàn)場(chǎng)控制柜有手動(dòng)開關(guān) ,當(dāng)設(shè)備檢修、通信中斷或發(fā)生火災(zāi)時(shí) ,可進(jìn)行手動(dòng)操作 ,且手動(dòng)優(yōu)先。 ,由多臺(tái) 控制器進(jìn)行控制 ,應(yīng)滿足龐大的數(shù)據(jù)量傳輸及較高的實(shí)時(shí)性要求。 界面要求 (l)本監(jiān)控系統(tǒng)軟件適用于隧道監(jiān)控系統(tǒng)集成、滿足監(jiān)控系統(tǒng)功能要求 。 (l)系統(tǒng)具有多級(jí)用戶管理功能 ,所有的用戶都有其對(duì)應(yīng)的用戶名及密碼 ,不同級(jí)別的用戶具有不同的管理權(quán)限 ,依據(jù)口令進(jìn)入系統(tǒng)后具有相應(yīng)的控制操作功能 。其次 ,介紹了萬開隧道監(jiān)控系統(tǒng)的組成以及萬開高速公路隧道監(jiān)控系統(tǒng)的總體功能需求。隧道監(jiān)控中心監(jiān)控主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與隧道內(nèi)外各個(gè) PLC 和隧道本地監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行通信 ,收集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集的數(shù)據(jù) ,并把對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制的命令通過隧道內(nèi)相應(yīng)的 PLC 下發(fā)到各相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。這就要求軟件系統(tǒng)具有可靠的連接和傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。系統(tǒng)間通訊采用成熟可靠的 TC 尸 /IP 協(xié)議 ,系統(tǒng)通信除了監(jiān)控主機(jī)與緊急電話系統(tǒng)和廣播系統(tǒng)采用 UDP 連接外 ,監(jiān)控主機(jī)與其它子系統(tǒng)的通信都采用 TCP 可靠連接方式 ,保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。?dāng)隧道中心監(jiān)控主機(jī)與隧道本地監(jiān)控主機(jī)通信時(shí) ,隧道監(jiān)控主機(jī)做為服務(wù)器而隧道本地監(jiān)控主機(jī)做為客戶端 。 為保障監(jiān)控系統(tǒng)能更加可靠和及時(shí)地采集火災(zāi)報(bào)警信號(hào) ,火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上考慮了雙備用形式 ,如下所述： 信號(hào) ,第一條通路為火災(zāi)報(bào)警 主機(jī)的串口信號(hào)經(jīng)過一轉(zhuǎn)二后 ,通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)成網(wǎng)絡(luò)信號(hào)直接上送至中心火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng) ,由火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)把火災(zāi)報(bào)警信號(hào)再傳給隧道監(jiān)控系統(tǒng) 。當(dāng)隧道有火災(zāi)發(fā)生時(shí) ,隧道火災(zāi)報(bào)警主機(jī)首先收到火災(zāi)報(bào)警信號(hào) ,火災(zāi)報(bào)警主機(jī)把火災(zāi)報(bào)警信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳給該隧道本地火災(zāi)監(jiān)控計(jì)算機(jī)和隧道監(jiān)控中心火災(zāi)監(jiān)控計(jì)算機(jī)。當(dāng)隧道監(jiān)控中心火災(zāi)監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)火災(zāi)報(bào)文進(jìn)行解析之后 ,把相應(yīng)報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)換后通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給隧道監(jiān)控中心隧道監(jiān)控主機(jī)。 在火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)與隧道火災(zāi)報(bào)警主機(jī)之間通信時(shí) ,火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)作為服務(wù)器 ,火災(zāi)報(bào)警主機(jī)作為客戶端。當(dāng)有連接請(qǐng)求時(shí) ,火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)進(jìn)行接收連接 ,創(chuàng)建接收套接字。系統(tǒng)還可以按報(bào)警號(hào)進(jìn)行查詢 ,不選擇此條件則默認(rèn)為對(duì)所有報(bào)警號(hào)進(jìn)行查詢。 隧道監(jiān)控系統(tǒng)與火災(zāi)子系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制流程圖 ,如圖 46 所示 ： 描述如下 : ,在相應(yīng)的畫面上顯示火災(zāi)報(bào)警點(diǎn)的位置、區(qū)段、報(bào)警類型等 ,驅(qū)動(dòng)火災(zāi)聲光報(bào)警器發(fā)出帶聲光的火災(zāi)報(bào)警 ,同時(shí)把火災(zāi)報(bào)警信號(hào)傳送至隧道監(jiān)控系統(tǒng)。同時(shí)復(fù)位本地火災(zāi)控制柜、火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)和隧道監(jiān)控系統(tǒng)。 北京交通大學(xué) 碩士專業(yè) 學(xué)位論文 高速 隧道火災(zāi)檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 ,正常時(shí)每臺(tái)主機(jī)主監(jiān)控一條隧道 ,當(dāng)其它主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)其余正常主機(jī)可以及時(shí)接管故障主機(jī)的工作 ,實(shí)現(xiàn)三臺(tái)主機(jī)互為熱冗余 ,大大地增加了系統(tǒng)的可靠性。 ,當(dāng)系統(tǒng)的上級(jí)與下級(jí)的通信中斷時(shí) ,下級(jí)具有自主的對(duì)隧道內(nèi)設(shè)備進(jìn)行管理和控制的功能 ,避免了隧道內(nèi)機(jī)電設(shè)備處于無控狀態(tài) ,影響隧道的通行安全。 隧道監(jiān)控系統(tǒng)要管理隧道內(nèi)外眾多設(shè)備 ,種類繁多 ,并且系統(tǒng)要采集大量的數(shù)據(jù) ,與此同時(shí)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中也將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)在初始化時(shí)要取得這些信息對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化 ,如果數(shù)據(jù)庫連接不能就讀取本地文本文件中的信息以便系統(tǒng)之間進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連北京交通大學(xué) 碩士專業(yè) 學(xué)位論文