【文章內(nèi)容簡介】 也處于十分重要的地位。 城市隧道一般處于城市公路交通網(wǎng)的咽喉地段，并且路段交通流量一向較大，尤其是在上下班的高峰時(shí)間。因此如果發(fā)生交通意外，很容易造成大量汽車擁堵，給救援、維護(hù)工作增加困難。所以，保持隧道的安全暢通對整個(gè)公路網(wǎng)的正常運(yùn)行非常重要。建立隧道交通監(jiān)控系統(tǒng)是保障隧道交通安全暢通、提高隧道交通通行 效率和舒適度的關(guān)鍵系統(tǒng)。 系統(tǒng)總體 功能 針對以上城市隧道的特點(diǎn)以及該隧道本身的實(shí)際情況，建立隧道監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的是使系統(tǒng)對隧道的各種環(huán)境參數(shù)值進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，一旦發(fā)生異?？裳杆俚母兄惓０l(fā)生的地域、類型，對隧道內(nèi)的偶發(fā)事故及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，解決因偶發(fā)事故而產(chǎn)生的交通堵塞問題。這需要實(shí)現(xiàn)對行車、環(huán)境、設(shè)備以及隧道本身結(jié)構(gòu)等狀態(tài)的監(jiān)視與控制 。才能達(dá)到通道行車暢通、提高通道通過能力、改善運(yùn)營環(huán)境的目的。其主要的功能是對系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)以及相關(guān)的外圍設(shè)備進(jìn)行全天候不間斷的監(jiān)視、控制、報(bào)警。系統(tǒng)實(shí)時(shí)采用隧道內(nèi)各區(qū)域的各 種數(shù)據(jù)信息，對它們進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算、分析與處理 。并具有事故自動檢測功能 。交通控制預(yù)案自動選擇功能 。顯示功能 。圖像監(jiān)視功能 。系統(tǒng)設(shè)備檢測功能 。協(xié)調(diào)處理系統(tǒng)內(nèi)部交通管理業(yè)務(wù)功能等 。將處理數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的上傳到數(shù)據(jù)中心。 系統(tǒng)功能的劃分 我們將系統(tǒng)的總體功能進(jìn)行了詳細(xì)劃分，由此決定該監(jiān)控系統(tǒng)由多個(gè)子系統(tǒng) 組成。 (1) 中心計(jì)算機(jī)集成信息系統(tǒng) 中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是整個(gè)隧道監(jiān)控的核心部分。它具有以下功能 : 本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 ①實(shí)現(xiàn)全隧道各監(jiān)控子系統(tǒng)的集成顯示和控制 。 ②全隧道監(jiān)控的集中顯示、統(tǒng)一管理 。 ③環(huán)境、行車、電話廣播等參數(shù)的統(tǒng)計(jì)、顯示、存儲、打印 等 。 ④隧道異常情況下，提供閡值警示等 。 (2)視頻圖像監(jiān)控子系統(tǒng) 它具有的功能 : ①監(jiān)視整條隧道的車流狀況 。 ②在有事故報(bào)警或火災(zāi)情況下，通過控制臺將電視墻監(jiān)視畫面切換至相關(guān)區(qū)段并且可以對畫面進(jìn)行推進(jìn)或拉遠(yuǎn)控制，使中央控制室能更加清晰地全面地監(jiān)視事故現(xiàn)場情況，特別是火災(zāi)時(shí)，能及時(shí)了解現(xiàn)場的災(zāi)害規(guī)模及車輛、乘客疏散情況 。 ③系統(tǒng)能對視頻信號進(jìn)行數(shù)字化存儲和回放，普通視頻信息存儲周期大于一周，敏感信息可保存三個(gè)月以上。 (3)廣播通訊和緊急電話子系統(tǒng) 在隧道內(nèi)設(shè)置緊急電話和隧道廣播系統(tǒng)，當(dāng)隧道出現(xiàn)緊急情況時(shí)， 監(jiān)控中心可以利用緊急電話和隧道廣播系統(tǒng)呼叫，及時(shí)疏導(dǎo)交通。也可以通過隧道緊急電話向監(jiān)控中心報(bào)警。 (4)交通控制子系統(tǒng) 一該子系統(tǒng)根據(jù)中心計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)得到的交通參數(shù)，環(huán)境參數(shù)等綜合判斷，通過控制平臺發(fā)出自動或手動控制信號，控制隧道口交通信號燈和隧道內(nèi)車道控制燈，調(diào)整隧道的交通狀況。交通信號燈有自動、手動方式，均受控制平臺控制。通常情況下交通信號燈顯示可通行信號，在交通阻塞或出現(xiàn)異常狀況時(shí)，由中控室操作人員發(fā)出控制信號改變交通信號燈狀態(tài)。 (5)交通流環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng) 本子系統(tǒng)包含兩個(gè)大功能模塊 :交通流檢測與 隧道環(huán)境參數(shù)檢測。 ①交通流檢測 隧道交通流信息主要指隧道內(nèi)實(shí)時(shí)的車輛參數(shù)信息，采用環(huán)形線圈檢測器進(jìn)行交通流檢測，保證檢測結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。主要檢測以下交通參數(shù) :每一車道和同一行駛方向上一段時(shí)間內(nèi)所通過的車流量、平均車輛速度、每一車道的車道占有率等信息。交通流檢測是交通監(jiān)控子系統(tǒng)的重要組成部分，本系統(tǒng)在隧道全線范圍內(nèi)，實(shí)時(shí)收集各類交通運(yùn)行信息，對全線交通流的變化進(jìn)行監(jiān)視 ②環(huán)境參數(shù)檢測 本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 完成隧道內(nèi)能見度、 CO 濃度、縱向風(fēng)速、風(fēng)向和洞口內(nèi)外光強(qiáng)的檢測。這些環(huán)境參數(shù)是保障隧道內(nèi)行車舒適、安全，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)、照明 節(jié)能控制的重要基礎(chǔ)。系統(tǒng)通過專用光強(qiáng)檢測儀 (分別設(shè)于隧道一端外 50 米處和隧道入口內(nèi) 30 米處 )，實(shí)時(shí)檢測隧道口的內(nèi)、外光強(qiáng)，由監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算光強(qiáng)差。這是因?yàn)樗淼朗且环N特殊的管狀構(gòu)造物。與洞外明亮寬敞的道路不同，車輛進(jìn)入通過隧道過程是一個(gè)從明亮進(jìn)入黑洞，又從黑洞走向明亮的過程，對于由明到暗或者由暗到明的過程需要一個(gè)適應(yīng)過程，在這個(gè)適應(yīng)過程中，司機(jī)很難辨認(rèn)洞內(nèi)路面目標(biāo)或物體，因而產(chǎn)生視覺心理或障礙，使行車顯得不安全。因此隧道口處照明的設(shè)計(jì)目的是創(chuàng)造良好的視覺過渡環(huán)境，避免產(chǎn)生黑洞現(xiàn)象 1121。 (6)消防與火災(zāi)報(bào)警 監(jiān)控子系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)化的消防與火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)是整個(gè)消防系統(tǒng)的核心，它將完成報(bào)警信號的采集、處理、聯(lián)動設(shè)備的控制。系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集和處理用戶火災(zāi)自動報(bào)警終端的報(bào)警數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等，并且生成待處理信息數(shù)據(jù)庫，無須處理的數(shù)據(jù)將直接存入歷史數(shù)據(jù)庫。這些數(shù)據(jù)來自于 : ①隧道內(nèi)點(diǎn)勢雙波段火災(zāi)探測器 ②纜式定溫探測器 (用于電纜通道、安全通道 )的火災(zāi)報(bào)警 ③隧道及控制中心手動報(bào)警按鈕的報(bào)警信號 ④隧道內(nèi)變電所、泵房及控制中心用房的光電式煙溫感應(yīng)探測儀的報(bào)警信號 (7)其他外圍設(shè)備監(jiān)控子系統(tǒng) 供配電監(jiān)控系統(tǒng) : 是隧道機(jī)電系統(tǒng)的 保障，它一旦出故障，整個(gè)隧道機(jī)電系統(tǒng)也將陷于癱瘓，因此該系統(tǒng)運(yùn)行好壞，直接關(guān)系到整個(gè)隧道能否正常運(yùn)行。該子系統(tǒng)的主要檢測數(shù)據(jù)是變電所內(nèi)的溫度和濕度，必要時(shí)(一般指溫度或濕度過高 )控制變電所內(nèi)通風(fēng)設(shè)備調(diào)節(jié)。 通風(fēng)控制系統(tǒng) : 保證隧道內(nèi)通風(fēng)順暢，加快隧道內(nèi)汽車運(yùn)行時(shí)引起的揚(yáng)塵、排放的尾氣的擴(kuò)展和稀釋速度。由于汽車行駛排放的尾氣主要是二氧化氮和一氧化碳，在一定的氣候條件 (一般在夏季、陽光照射、相對濕度較低 )、地理環(huán)境以及連續(xù)排放的情況下，產(chǎn)生多種二次污染物，形成光化學(xué)煙霧，它對人體最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道 勃膜。人暴露在高濃度的氮氧化合物環(huán)境中，可引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)受刺激，并導(dǎo)致麻痹和痙攣等現(xiàn)象，造成免疫系統(tǒng)的傷害。在一氧化碳濃度過高的環(huán)境中，人的心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)會受到危害。因此，該系統(tǒng)對于隧道內(nèi)行車人員健康十 本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 分重要，尤其是在發(fā)生堵塞車輛行駛不順暢時(shí)。 照明控制系統(tǒng) : 它是整個(gè)機(jī)電工程中投資最大的一個(gè)系統(tǒng)，給隧道內(nèi)提供一個(gè)良好的視覺環(huán)境。由于隧道內(nèi)明顯是自然光線不足，需要照明系統(tǒng)長時(shí)間的不間斷運(yùn)行，因此照明設(shè)備被分成三組進(jìn)行控制，其中兩組分奇、偶數(shù)交替運(yùn)行，一組作為應(yīng)急照明備用由 UPS 供電。合理的安排它們的 工作時(shí)間，可以延長設(shè)備壽命 。同時(shí)，照明也是隧道運(yùn)行成本的一個(gè)大頭，優(yōu)化控制方案實(shí)現(xiàn)降低能耗，在保證安全運(yùn)行的前提下降低運(yùn)行成本。 排水控制系統(tǒng) : 城市隧道處于明顯的低地勢，雨水很容易大量流入隧道內(nèi)淹沒道路，因此需要專門的排水系統(tǒng)及時(shí)的進(jìn)行抽水工作。首義廣場隧道采用一個(gè)液位儀 (位于隧道中部即地勢最低處 )實(shí)時(shí)監(jiān)測隧道內(nèi)積水深度，并安裝有 4臺水泵。 防雷接地系統(tǒng) : 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對隧道機(jī)電設(shè)備普遍采用計(jì)算機(jī)技術(shù)控制。但是同時(shí)也帶來了新的問題，由于計(jì)算機(jī)控制電路板采用大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路元件，在雷電過壓 情況下使系統(tǒng)非常脆弱。為了隧道的安全運(yùn)行，機(jī)電系統(tǒng)普遍采用防雷接地設(shè)施。 本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 硬件設(shè)計(jì) 電源電路的設(shè)計(jì) 電源電路是指車載功放的電源部分的設(shè)計(jì)，使用的電路形式和特點(diǎn)。對于一個(gè)功放來說，其電源部分非常重要，專業(yè)功放的電源電路的容量往往是根據(jù)放大器的實(shí)際消耗，再加足夠的富裕量，因此比同樣標(biāo)稱功率的普通功放的容量大得多，因此電源電路可以從一個(gè)側(cè)面反映出整個(gè)功放的好壞。 穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電 壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出 。 本設(shè)計(jì)中需要的電源是雙極性電源，分別為177。 12V 和177。 5V。 下面設(shè)計(jì)一種通過 7805 和 7912 實(shí)現(xiàn)的 雙極性電源 ， 它的功能將 AC220V 電源轉(zhuǎn)換為 DC177。 12V和177。5V 的電源。 用分立元件組裝的直流穩(wěn)壓電源不但裝調(diào)、維修麻煩，而且所占的體積很大。在電子設(shè)備日益小型化、微型化、智能化的今天，集成電路越來越多的代替了傳統(tǒng)的用分立元件組裝的電子電路，這同樣也是直流穩(wěn)壓電源電路發(fā)展的趨勢。隨著功率集成技術(shù)的不斷發(fā)展，人們已經(jīng)可以把直流穩(wěn)壓電源電路中的電源調(diào)整管、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路 、過壓過流保護(hù)電路等集成在一塊芯片上，制成集成穩(wěn)壓器。成穩(wěn)壓器由于使用方便，體積小，成本低，性能優(yōu)良，一致性好等優(yōu)點(diǎn)，在各種電子設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。 在實(shí)際生產(chǎn)生活中， 最常用的三端穩(wěn)壓集成電路有 78 系列穩(wěn)壓集成電路和79 系列穩(wěn)壓集成電路。，它們的共同特點(diǎn)是輸出的直流電壓是不可調(diào)的，不同點(diǎn)是 78 系列穩(wěn)壓集成電路是輸出直流正電壓的，而 79系列穩(wěn)壓集成電路是輸出直流負(fù)電壓的。 電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 系列和負(fù)電壓輸出的 79 系列。顧名思義，三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路 ，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管， TO 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有 9013 樣子的 TO92封裝。 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓 IC 型號中的 78 或 79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7806 表示輸出電壓為正 6V， 7909 表示輸出電壓為負(fù) 9V。 因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路 上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。 本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 電源電路如圖 所示： 傳感器的選擇 壓力傳感器 的選擇 壓力傳感器是一種將壓力轉(zhuǎn)換成電流 /電壓的器件，可用于測量壓力、位移等1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um b e r R e vi s i onS i z eBD a t e : 13 J u n 2 00 8 S h e e t of F i l e : D : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \ z \ l a o 2\ l a o 2\ pr ot e l 06 .3\ pr ot e l 08 . \ pr ot e l 08 .04 .21 \ M yD e s i g bD r a w n B y:T1T R A N S 1V i n1GND2V out3U 1978 051234D1B R I D G E 1C 110. 1uFR 220. 1kV i n1GND2V out3U 1779 12C80. 33u FC70. 33u FC 120. 1uFR 210. 1kT2T R A N S 1V i n1GND2V out3U 2078 051234D2B R I D G E 1C 140. 1uFR 230. 1kV i n1GND2V out3U 1879 12C90. 33u FC 100. 33u FC 130. 1uFR 240. 1k2 2 0 V2 2 0 V1 0 V2 0 V+ 1 2 V1 2 V5 V+ 5 V+5V 5V 12V +12V 圖 電源電路圖 本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 物理量。壓力傳感器的種類很多，其中硅半導(dǎo)體傳感器因其體積小、重量輕、成本低、性能好、易集成等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛的應(yīng)用。硅壓阻式傳感器屬于其中的一種，它是在硅片上用擴(kuò)散或離子注入法形成四個(gè)阻值相等的電阻條，并將它們接成一個(gè)惠斯登電橋。當(dāng)沒有外 加壓力時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)，電橋輸出為零。當(dāng)有外加壓力時(shí)，電橋失去平衡而產(chǎn)生輸出電壓，該電壓大小與壓力有關(guān)，通過檢測電壓，即可得到相應(yīng)的壓力值。但這種傳感器由于四個(gè)橋臂電阻不完全匹配而引起測量誤差，零點(diǎn)偏移較大，不易調(diào)整。 Motorola 公司生產(chǎn)的 X 型硅壓力傳感器則可以克服上述缺點(diǎn)。如圖 所示，與惠斯登電橋不同， Motorola 專利技術(shù)采用單個(gè) X 型電阻元件，而不是電橋結(jié)構(gòu)，其壓敏電阻元件呈 X 型，因而稱為 X 型壓力傳感器。該 X 型電阻是利用離子注入工藝光刻在硅膜片上，并采用計(jì)算機(jī)控制的激光修正技術(shù)，溫度補(bǔ) 償技術(shù)，使Motorola 硅 MPX 系列壓力傳感器的精度很高，其模擬輸出電壓正比于輸入的壓力值和電源偏置電壓，具有極好的線性度，且靈敏度高，長期重復(fù)性好。此系列中的 MPX2100DP 壓力傳感器是一種高精度硅壓式壓力傳感器 。 具有如下特點(diǎn)： ●由于采用激光微調(diào)技術(shù)，使電橋零漂輸出很小，一般小于 177。1mV； ●傳感器靈敏度較高，為 40mV177。